Récemment, une équipe de recherche dirigée par le professeur Yang Liangbao de l’Institut de santé et de technologie médicale de l’Institut des sciences physiques Hefei (HFIPS) de l’Académie chinoise des sciences (CAS) a proposé un mécanisme d’amélioration du champ électromagnétique basé sur l’effet de couplage de l’orbite électronique du voisin proche. expliquant le mécanisme du matériau en couches bidimensionnel (2D) Au-2H-TaS2 utilisé pour l’amélioration de la diffusion Raman améliorée en surface (SERS).
Les résultats ont été publiés dans Journal de lettres de chimie physique.
Les matériaux 2D sont un sujet brûlant dans le domaine de la chimie analytique en raison de leur potentiel en tant que substrats idéaux pour la spectroscopie Raman à surface améliorée (SERS) sans métal. Cependant, comparés aux métaux précieux, les matériaux 2D ont un facteur d’amélioration relativement faible (généralement inférieur à 103) en raison de leur mécanisme d’amélioration principalement chimique.
Par conséquent, des recherches supplémentaires sont nécessaires sur le matériau 2D de nanoparticules métalliques mixtes ou sur le système de matériaux 2D chimiquement dopés et son mécanisme d’amélioration SERS afin d’obtenir des performances SERS élevées.
Dans cette étude, l’équipe a utilisé des amas d’Au à un seul atome pour intercaler le 2H-TaS2, obtenant ainsi un effet d’amélioration du SERS de deux ordres de grandeur par rapport au parent 2H-TaS2.
Afin d’élucider avec précision le mécanisme d’amélioration SERS de Au-2H-TaS2, un modèle 2H-TaS2 de bicouche d’intercalation de cluster Au à couche atomique unique a été établi et un mécanisme innovant d’amélioration du champ électromagnétique basé sur l’effet de couplage des orbitales électroniques voisines a été proposé.
Grâce à une analyse expérimentale et à des calculs théoriques, il a été démontré que les électrons de l’orbitale d sur la surface Au sont couplés au 2H-TaS2 voisin, augmentant la densité électronique locale, entraînant un fort champ électromagnétique local.
Selon l’équipe, ce travail fournit de nouvelles informations sur l’amélioration SERS des composés de métaux non précieux et guide le développement de nouveaux substrats SERS.
Plus d’information:
Shirui Weng et al, Effet de couplage orbital électronique proche voisin de la bicouche intercalée 2H-TaS2 d’amas d’Au à couche atomique unique pour la détection de diffusion Raman améliorée en surface, Le Journal des Lettres de Chimie Physique (2023). DOI : 10.1021/acs.jpclett.3c02225