CC BY
0Зависимость коэффициента усиления SERS-структур с большим периодом модуляции от высоты диэлектрических столбиков
А.С.Астраханцева, С.М.Макаровская,* В.В.Соловьев, И.В.Кукушкин
ИФТТРАН им. Ю.А. Осипьяна, 142432, г. Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, д.2
*e-mail: svetlandij@issp. ac. ru Методы оптической спектроскопии играют все большую роль в медицине и в биофизике, и при этом на первый план выходят задачи идентификации органических молекул и микроорганизмов при очень низких концентрациях. Рамановская спектроскопия, которая позволяет однозначно распознавать органические молекулы по спектрам неупругого рассеяния света благодаря возбуждению большого количества разных специфических колебательных и вращательных мод, как нельзя лучше подходит для этих целей. Явление гигантского усиления рамановского рассеяния (SERS), обнаруженное на наноструктурированных металлических подложках, обеспечивает увеличение сигнала неупругого рассеяния света в миллионы раз, что делает возможным применение рамановских методов на практике, например, в медицине. Высокая чувствительность SERS-методов достигается за счет усиления электромагнитного поля вблизи поверхности наноструктурированных металлических подложек благодаря резонансному возбуждению коллективных поверхностных плазмон-поляритоных мод. Нами были разработаны SERS-подложки нового типа, основанные на комбинации диэлектрических и металлических резонаторов, в которых коэффициент SERS-усиления достигает рекордных значений 109. Эти подложки имеют периодическую структуру, и наибольший коэффициент SERS-усиления достигался при субмикронных периодах. Однако при таких малых периодах было необходимо использовать методы электронной литографии, что существенно увеличивало стоимость таких SERS-структур. Одна из важнейших задач бионанотехнологии заключается в разработке дешевых SERS-структур, работающих с максимальным усилением как в видимом диапазоне длин волн, так и в ближней ИК-области. Это означает, что при изготовлении SERS-структур необходимо использовать фотолитографию, и при этом характерный период структур увеличится до 2 микрон. В настоящей работе мы исследовали зависимости коэффициента SERS-усиления от высоты диэлектрических столбиков при фиксированном периоде структуры P = 2170 нм. Установлено, что для длин волн лазера 532 нм, 638 нм, 785 нм и 1064 нм коэффициент SERS-усиления растет с увеличением высоты столбиков вплоть до высот 1200 нм и достигает значений более 107, что делает такие структуры весьма привлекательными для практического использования.
Рис.1. Фотографии 8ЕЯ8-структур с периодом 2170 нм, изготовленных методом фотолитографии, и зависимости коэффициента 8ЕЯ8-усиления от высоты диэлектрических столбиков, измеренные для двух длин волн лазера: 532 нм и 785 нм.
