光與物質(zhì)的相互作用是人類觀察物質(zhì)世界最基本的途徑之一。光的反射和折射揭示了物質(zhì)的形態(tài)，而光的非彈性散射，如拉曼散射，將化學(xué)鍵的分子指紋編碼為光子的能量變化。然而，這種相互作用的可能性微乎其微。
r`-=<@[  
inQ1$  
在過去的幾十年里，研究人員一直在開發(fā)特定的機(jī)制和結(jié)構(gòu)來增強(qiáng)拉曼信號(hào)。表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS）是此類研究中最有前景的平臺(tái)之一，其中引入了金屬納米結(jié)構(gòu)，顯著增強(qiáng)了樣品表面附近的電磁場(chǎng)，并調(diào)整了目標(biāo)能態(tài)密度，有利于拉曼散射。另一方面，回音壁模式（WGM）微諧振器已成為增強(qiáng)光物質(zhì)相互作用的前沿，在傳感、光譜、成像等領(lǐng)域得到應(yīng)用。 5y^I~"_i  
V?t56n Y}  
這些亞毫米諧振器可以作為光庫，積累光并實(shí)現(xiàn)時(shí)間增強(qiáng)的光場(chǎng)。這兩個(gè)平臺(tái)的結(jié)合無疑是有前景和吸引人的，在空間和時(shí)間上提供了增強(qiáng)的光物質(zhì)相互作用。然而，需要進(jìn)行系統(tǒng)的研究和概念驗(yàn)證演示。 U</Vcz  
?$$Xg3w_#  
在最近發(fā)表在《光：科學(xué)與應(yīng)用》雜志上的一篇論文中，由圣路易斯華盛頓大學(xué)的 Lan Yang 教授領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組提出了一種新的拉曼增強(qiáng)平臺(tái)，其中 WGM 微探針與納米等離子體 SERS 結(jié)構(gòu)相匹配。納米等離子體熱點(diǎn)通過相位匹配的腔天線耦合機(jī)制與 WGM 耦合，以最大限度地提高各種化學(xué)和生化樣品的自發(fā)拉曼散射。 }IJE%  
D`c&Q4$:  
t9l]ie{"o.  
據(jù)報(bào)道，在常規(guī)由聚焦的自由空間光束激發(fā)的獨(dú)立納米等離子體熱點(diǎn)的基礎(chǔ)上，該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)數(shù)量級(jí)的增強(qiáng)。該團(tuán)隊(duì)還展示了該微探針與不同類型SERS基板的兼容性，包括光刻定義的納米等離子體熱點(diǎn)陣列和商用SERS基板紙，展示了該新型平臺(tái)的多功能性。 =Vie0TV&h  
y$$|_ l@  
更有趣的是，通過將探針安裝到平移臺(tái)上，僅使用亞毫瓦連續(xù)波泵浦功率實(shí)現(xiàn)了具有信號(hào)增強(qiáng)的二維高光譜拉曼成像。報(bào)告的結(jié)果為探索WGM-等離子體混合共振的非彈性光物質(zhì)相互作用增強(qiáng)打開了大門，也為基于拉曼的材料分析和化學(xué)成像提供了一種多功能工具。 8SGqDaRt  
Z; 6N7U  
作者解釋說：“這篇論文總結(jié)了我們小組探索WGM微諧振器和納米等離子體SERS結(jié)構(gòu)結(jié)合的漫長(zhǎng)旅程。我們發(fā)現(xiàn)，WGM不是簡(jiǎn)單地作為光泵激發(fā)界面，而是與納米等離子體熱點(diǎn)形成混合模式。此外，由于WGM的導(dǎo)波性質(zhì)，我們觀察到相位匹配條件的表現(xiàn)，這既是混合共振的證據(jù)，也是拉曼信號(hào)增強(qiáng)的重要因素，可以利用�！� p ;]Qxh  
}vK8P r%  
該團(tuán)隊(duì)人員說：“在某些方面，WGM微探針平臺(tái)的工作方式類似于原子力顯微鏡（AFM）提示我們還試圖從儀器開發(fā)的角度展示和評(píng)估該平臺(tái)的潛力。這促使我們研究使用微探針配置增強(qiáng)常規(guī)SERS和二維掃描拉曼成像。根據(jù)所有結(jié)果，我們有信心說，這項(xiàng)新技術(shù)可以為更好、更緊湊的SERS測(cè)試平臺(tái)帶來許多機(jī)會(huì)”。 80_}}op?8  
2y`X)  
研究人員總結(jié)道：“也許理解我們工作的最簡(jiǎn)單的方法是：我們開發(fā)了一種多功能且可掃描的接觸鏡片來處理SERS樣品�！� \RT3#X+  
Dbl3ef  
相關(guān)鏈接：https://phys.org/news/2023-10-gallery-microprobe-opportunities-optical-spectroscopy.html