Small Structures:各向异性等离子金属纳米晶体的异质结构及其应用

一些贵金属纳米晶体具有丰富的局部表面等离子体共振特性,表现出强吸收、强散射以及等离子体共振波长下的近场增强。这些独特的性质使得等离子金属纳米晶体在化学、生物传感、光驱动催化、表面增强光谱和光学天线等众多应用中具有很大的潜力。而为了适应不同的应用场景,需要对纳米晶体的形状、尺寸、结构和功能等进行精细化定制。此外,等离子体纳米晶体与其他功能材料的结合为该领域开辟了更多的可能性,结构中的不同组分能够在多种功能上实现互补,且这些异质结构可以提供协同和增强效应,并有可能产生新的物理化学性质,例如增强的催化活性、等离子体光限制和增强拉曼散射等。

近日,香港中文大学Jianfang F. Wang和北京计算科学研究中心Lei Shao课题组对各向异性等离子体金属纳米晶与功能材料构建的异质结进行了综述,全面介绍了异质结的合成策略、独特性质及其在等离子体增强光谱、催化和生物医学中的应用。

在本综述中,作者首先介绍了各向异性贵金属纳米晶体及其独特的等离子体特性。与球形相比,各向异性纳米晶体(包括纳米棒、纳米立方体、纳米双锥、纳米星和纳米片等)通常具有更丰富的表面等离子体共振特征。例如同时具有纵横两向的共振、可调节的共振波长、尖端近场增强等。

接着,作者分类介绍了用以形成异质结构的各种类型的沉积材料,包括金属、半导体和介电材料(聚合物与绝缘体等)。不同的沉积材料赋予等离子体纳米警惕额外的物理化学性质,如多金属异质结具有协同、增强效应,金属-半导体异质结则具有额外的光化学性质,而金属-介电材料异质结的生物相容性和光催化活性等得以增强。

之后,作者详细讨论了各向异性异质结的合成策略,包括电置换、封端剂导向合成、表面保护生长、选择性蚀刻和焊接诱导合成等,以及每种策略的原理和关键参数。在文末,作者总结了等离子体金属纳米晶与功能材料形成的异质结在等离子体增强光谱、催化和光热转换领域中的应用。作者指出,现阶段等离子体纳米晶异质结在各方面的应用还有很大的潜力,未来需要重点关注相关异质结的合成方法、形貌精细控制及其性能增强机制。

Heterostructures Built through Site-Selective Deposition on Anisotropic Plasmonic Metal Nanocrystals and Their Applications

Xueqing Q. Yang, Yao Lu, Yi Liu, Jing Wang, Lei Shao*, Jianfang F. Wang*

Small Structures

DOI: 10.1002/sstr.202100101

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/sstr.202100101