镓等离激元纳米天线揭示氢传感、储存和溢出的多重动力学

Gallium Plasmonic Nanoantennas Unveiling Multiple Kinetics of Hydrogen Sensing, Storage, and Spillover

https://doi.org/10.1002/adma.202100500

氢是实现无碳化经济的关键元素。以蓝宝石(α-Al₂O₃)为支撑体的等离激元镓(Ga)纳米天线作为纳米反应器，可用作直接等离激元增强的光催化剂，用于氢气传感、存储和溢出。与传统的基于折射率变化的传感相反，等离激元催化的氢和等离激元Ga纳米粒子之间的电子转移在这些激活过程中具有关键作用。研究表明，虽然温度对这些过程具有选择性的操控，但受Ga纳米粒子所激发的纵向 (LO-LSPR) 和横向 (TO-LSPR) 局域表面等离激元共振在对应的电磁热点处实现了选择性局域反应。具体而言，TO-LSPR将光耦合到氢的表面实现解离吸附和氢化物的形成，而LO-LSPR则激活了与载体界面处的异质反应，即氢溢出到α-Al₂O₃中并反向从α-Al₂O₃溢出氧。这种基于Ga的等离激元催化平台使得等离激元催化的氢技术得到了扩展，包括在几秒钟的时间尺度内可逆快速氢传感，使检测极限低至5 ppm，并且在从室温到600°C的广泛温度范围内，同时保持稳定性和可长时间多次重复使用。

铜基等离激元催化：最新进展和未来展望

Copper‐Based Plasmonic Catalysis: Recent Advances and Future Perspectives

https://doi.org/10.1002/adma.202008145

等离激元金属具有诱导强电磁场、高能电荷载流子和光热效应的能力，为高效光利用和化学转化提供了全新的机遇。地球上元素含量丰富、低成本的铜具有从紫外-可见光到近红外区域的强烈且可调的局域表面等离激元共振。此外，由于其有趣的物理和化学性质，Cu对各种反应具有显著的催化性能。同时具备光捕获能力和催化功能，等离激元Cu可作为有效光驱动化学反应的有利平台。作者系统总结了铜基等离激元光催化的最新进展，包括铜基催化剂的设计和合成策略、等离激元催化性能以及对铜基等离激元催化剂的机理解释，重点强调并详细讨论了提高光利用效率和在Cu基等离激元催化剂上构建活性中心的方法，例如形态和尺寸控制、电子结构调节、缺陷和应变工程等，并提出了对铜基等离激元未来发展的预期。

等离激元热载流子动力学用于实现高效光电探测

Engineering plasmonic hot carrier dynamics toward efficient photodetection

https://doi.org/10.1063/5.0029050

表面等离激元 (SP) 的非辐射衰变通常被认为是不利的寄生损耗过程。然而，最近的研究已经证明，由非辐射SP衰变产生的热载流子可用于突破半导体带隙限制的光电检测。然而，低量子效率依然是困扰等离激元热载流子探测器的主要问题。作者讨论了等离激元热载流子动力学的最新进展，并描述了一系列等离激元增强光电探测器，包括基于光学天线的光电探测器、平面光电探测器、二维材料耦合的光电探测器、功能化光电探测器、用于集成纳米光子学的光电探测器以及热空穴光电探测器。最后，作者展望了等离激元光电探测发展的一些新方向。

等离激元驱动单个分子的运动

Plasmon-Driven Motion of an Individual Molecule

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c00788

在距离分子几个纳米处产生的纳米腔等离激元可以诱导分子运动。通过将扫描隧道显微镜(STM) 和基于STM诱导的光激发相结合的光谱学（STS），作者研究了吸附在超薄NaCl薄膜上的锌酞菁分子的快速穿梭运动。将固定在阶梯边缘的分子与吸附在自由表面上的孤立分子的空间分辨单分子发光光谱进行比较，发现在后者的情况下，Lamb位移的方位角调制减弱。这证明快速穿梭运动是由等离激元-分子耦合远程诱导的。等离激元诱导的分子运动可能为连接纳米和介观世界打开一个有趣的领域，例如在不需要局部探针的情况下，通过结合分子机器和纳米等离激元来控制单个分子的定向运动。

晶格等离激元凝聚中的极化和相结构

Polarization and Phase Textures in Lattice Plasmon Condensates

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c01395

光的偏振纹理可以反映拓扑缺陷等基本现象，并可用于光束设计，在光子晶体激光器和半导体极化子凝聚中光的偏振纹理已经被观察到。作者演示了在等离激元晶格玻色-爱因斯坦凝聚中的畴壁极化纹理，并发现这种结构的一个关键成分是凝结相，它在空间上以一种非平凡的方式变化。利用相位恢复算法，从实空间图像和傅里叶空间图像重建了玻色-爱因斯坦凝聚体的相位。作者介绍了一个简单的理论模型，该模型可以捕获结果，并可用于偏振模式的设计，并证明了纹理与光开关的关系。研究结果为非平衡凝聚和极化结构光束源的基础研究开辟了新的前景。

垂直 3D 打印森林式分层等离激元超结构用于光催化

Vertical 3D Printed Forest‐Inspired Hierarchical Plasmonic Superstructure for Photocatalysis

https://doi.org/10.1002/adfm.202100768

在各种太阳能驱动技术中，高效的光捕获对于实现太阳能的高利用效率具有重要意义。与 2D平面结构相比，3D等离激元结构可以大大增加光吸收/相互作用面积，并利用等离激元效应实现更高的光利用率。然而，这在结构设计、可靠制造和扩大规模方面仍然具有挑战性。作者受森林天然地吸收光的策略启发，展示了由垂直TiO₂柱阵列（如树干）、密集纳米棒阵列（如树枝）和大量等离激元Au纳米颗粒（如叶子）组成的分层等离激元超结构。这种类似森林的等离激元超结构可以有效地吸收来自Au纳米粒子的表面等离激元共振效应和分级分支结构中多重散射的光。因为具有更强的光吸收和丰富的光催化活性位点，相比于用Au纳米粒子修饰的平面型TiO₂薄膜，作者所设计的这种3D结构产生了高达15倍的光固氮活性增强。该研究提供了一种有效的方法来构建具有出色的光吸收效率和高稳定性的3D等离激元超结构，并且可以很容易地应用于一系列光驱动器件中。

本文转自：https://mp.weixin.qq.com/s/X3WHz6NYsMmB4gULmoTskQ

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