[发明专利]基于Fano共振型银纳米三聚体的表面增强单分子超拉曼散射基底

权利要求书

1.基于Fano共振型银纳米三聚体的表面增强单分子超拉曼散射基底，其特征在于：所述基底是由三个长度和宽度不同的纺锤形纳米三聚体结构单元组成；

所述纺锤形纳米三聚体结构单元包括长纺锤形纳米结构和关于长纺锤形纳米结构对称设置的两个短纺锤形纳米结构，长纺锤形纳米结构的长度L₁为214 nm～274 nm，短纺锤形纳米结构的长度L₂为80 nm～110 nm，长纺锤形纳米结构和短纺锤形纳米结构的宽度D为50 nm～80 nm；长纺锤形纳米结构和短纺锤形纳米结构之间的间距g为5 nm~40 nm；

采用有限元频域计算方法，选用自适应的四面体网格计算纺锤形纳米聚集体结构的散射性能和电磁场增强效应，激发光入射方向与法向量n的方向相反，偏振方向沿x轴，三聚体结构的周围边界设置为完美匹配层来消除在边界处的非物理反射，金属的介电性能设置为适合可见光至红外波段的德鲁得色散模型；消光截面定义为

，其中I₀代表入射光强，S_sc是散射强度矢量，Q是颗粒的功率损耗密度，V是颗粒的体积，通过计算结构的消光截面得到消光光谱；电场在空间位置的增强因子定义为|E|/|E₀|，E₀是入射电场的场强。

2.根据权利要求1所述的基于Fano共振型银纳米三聚体的表面增强单分子超拉曼散射基底，其特征在于：所述纺锤形纳米三聚体为纳米金属结构，金属为银。

3.根据权利要求2所述的基于Fano共振型银纳米三聚体的表面增强单分子超拉曼散射基底，其特征在于：波长为430 nm时，短纺锤形纳米结构产生偶极表面等离子共振，作为亮模，长纺锤形纳米结构产生六极等离子体共振，作为暗模；所述纺锤形纳米三聚体结构产生Fano共振，在430nm处消光谱上出现凹陷。

4.根据权利要求3所述的基于Fano共振型银纳米三聚体的表面增强单分子超拉曼散射基底，其特征在于：短纺锤形纳米结构长度在90 nm处不变时，长纺锤形纳米结构的长度从214 nm增加到274 nm，Fano共振凹陷右侧峰值强度减小，左侧峰值强度增大，长纺锤形纳米结构和短纺锤形纳米结构耦合模式形成的偶极共振红移更为明显；长纺锤形纳米粒子长度固定在254 nm时，当短纺锤形纳米粒子对长度从80增加到110 nm，Fano凹陷凹陷右边的峰值强度红移更为明显。

5.根据权利要求4所述的基于Fano共振型银纳米三聚体的表面增强单分子超拉曼散射基底，其特征在于：固定L₁为254nm，L₂为90 nm，g为10 nm，宽度D从50nm增加到80 nm，亮模和暗模的波长都发生蓝移，Fano共振凹陷两侧消光截面峰值相对强度基本保持不变。

6.根据权利要求5所述的基于Fano共振型银纳米三聚体的表面增强单分子超拉曼散射基底，其特征在于：固定L₁为254 nm，L₂为90 nm，g为10 nm，宽度D为60 nm，纺锤形纳米三聚体在408 nm、458 nm和876 nm形成Fano共振，在430 nm处形成Fano凹陷，在458 nm和876 nm处，纺锤形纳米三聚体的两个间隙位置电场强度最强，最大电场增强分别达到71.3和109倍以上，对应超拉曼散射增强因子10¹¹～10¹²。

7.根据权利要求6所述的基于Fano共振型银纳米三聚体的表面增强单分子超拉曼散射基底，其特征在于：所述电场增强效果通过减小三聚体的间隙获得进一步提高，使得L₁为254 nm，L₂为90 nm，g为5 nm，D为50 nm，超拉曼散射增强因子可提高达到10¹³～10¹⁴。