近日，中科院合肥物質(zhì)院健康所楊良保研究員課題組在單顆粒納米腔中最終近場(chǎng)增強極限的探測方面取得進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表在國際頂級期刊Nano Letters上，并且被選為當期正封面（圖1）。 

　　楊良保研究員團隊一直從事表面增強拉曼光譜（SERS）檢測方法的研究，取得了一系列研究成果。由于SERS檢測技術(shù)強烈依賴(lài)于等離子體場(chǎng)強，在不斷創(chuàng )新和發(fā)展SERS檢測技術(shù)過(guò)程中，發(fā)現納米尺度下的近場(chǎng)強度分布不均 (Siyu Chen, Liangbao Yang et. al., J. Am. Chem. Soc., 2022, 144,29,13174-13183）。在此研究基礎上，團隊一直在追求追求使用相鄰金屬納米間隙來(lái)實(shí)現更大的電磁增強，以促進(jìn)光與物質(zhì)的相互作用。但納米間隙的減小會(huì )造成量子隧穿效應的出現，這對于 SERS 檢測來(lái)說(shuō)是很不利的。因此，對主動(dòng)控制電子隧穿量子效應的研究非常必要的。 

　　鑒于此，楊良保課題組利用單層h-BN形成的高隧穿勢壘主動(dòng)阻斷電子隧穿效應，通過(guò)探測單顆粒納米腔中h-BN本征SERS強度定量探測經(jīng)典框架內最終的近場(chǎng)增強極限（圖2左）。該研究通過(guò)熱電子隧穿量子計算以及層數依賴(lài)的散射光譜實(shí)驗等，均證明了單層h-BN阻擋了電子隧穿。研究通過(guò)SEM-SERS同區域成像獲得的最大SERS增強因子，將這些實(shí)驗結果與經(jīng)典電磁模型與量子校正模型獲得的計算結果進(jìn)行比較，發(fā)現了經(jīng)典電磁模型確實(shí)較好地符合實(shí)驗數據，實(shí)現了經(jīng)典框架內最終的近場(chǎng)增強極限的探測（圖2右）。該工作有助于進(jìn)一步剖析等離子體增強中的量子力學(xué)效應等，為量子等離子體學(xué)和納米隙光動(dòng)力學(xué)提供了重要指導。 

　　該工作的第一作者為健康所2019級博士生陳思雨。該項研究受到中國科學(xué)院科研儀器裝備開(kāi)發(fā)項目、國家自然科學(xué)基金、安徽省自然科學(xué)研究項目等資助。

　　文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c00404 

　　https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.2c03081 

圖1 Nano letters的正封面