بررسی وابستگی تقویت میدان الکتریکی به پارامترهای نانوتیپ در سیستم طیف سنجی رامان تقویت شده با تیپ (Tip-Enhanced Raman Spectroscopy)

مشخصه یابی مواد تا سطح چند مولکول در ابعاد نانومتر، یک چالش کلیدی در فناوری نانو است. طیف سنجی رامان (Raman Spectroscopy) روشی قدرتمند برای آنالیز شیمیایی مواد می باشد ولی در حد مقادیر کوچک سیگنال قابل قبولی ندارد. روش طیف سنجی رامان تقویت شده با تیپ (TERS) (Tip-Enhanced Raman Spectroscopy) اخیرا برای آنالیز سطوح در مقیاس نانو بسیار مورد توجه قرار گرفته است که اطلاعاتی درمورد ساختار مولکولی مواد در مقیاس نانو فراهم می آورد [1]. بطور خلاصه، با تابش نور لیزر متمرکزشده به تیپ SPM (Scanning Probe Microscopy) نانومتری، شدت پراکندگی رامان از سطح نمونه در مجاورت نانوتیپ می تواند به دو دلیل: 1. رزونانس پلاسمون سطحی موضعی (Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR)) و 2. اثر رعد و برق میله (Lightening Rod Effect) تقویت شود. دو مزیت منحصربفرد این روش حساسیت آشکارسازی بالا (بدلیل تقویت میدان الکتریکی موضعی) و قدرت تفکیک مکانی زیر حد پراش (بدلیل استفاده از تیپ های میدان-نزدیک (Near-Field) با ابعاد نانومتری می-باشد[2-4] . بمنظور بهبود حساسیت آشکارسازی سیستم TERS، مهمترین پارامترهای موثر بر تقویت سیگنال پارامترهای ساختاری تیپ می باشد. در این مقاله به بررسی وابستگی تقویت میدان الکتریکی به پارامترهای ساختاری تیپ شامل جنس و ابعاد تیپ پرداخته شده است. شبیه سازی ها با استفاده از روش تفاضل محدود در حوزه زمان سه بعدی (3D-FDTD) (Three-Dimensional Finite-Difference Time-Domain (3D-FDTD)) که معادلات دیفرانسیل ماکسول را به صورت عددی حل می کند صورت گرفته است. با شبیه سازی پارامترهای تیپ، چگونگی تاثیر آنها در تقویت سیگنال روش TERS مشخص شده است. از این نتایج می توان در ساخت سیستم های تجربی TERS با تقویت میدان زیاد استفاده نمود.

کلیدواژه ها:

طیف سنجی رامان تقویت شده با تیپ ، نانوتیپ ، رزونانس پلاسمون سطحی موضعی ، روش تفاضل محدود در حوزه زمان سه-بعدی