金钯复合纳米粒子的光谱及TEM图
最近，中国科学院物理研究所光物理实验室李志远研究员领导的课题组（L01课题组）和美国华盛顿大学的夏幼南教授领导的课题组合作，在金属纳米颗粒的表面等离子体共振的理论和实验研究上取得系列进展。发现增益介质可以大幅度地提高表面等离子体共振的品质因子，显著地增强局域电磁场强度和表面增强拉曼散射(SERS)强度，为实现单颗粒的单分子检测提供了一条有益的思路。
金属钯的纳米颗粒有十分优良的催化功能，广泛地应用于汽车尾气净化。但是钯纳米颗粒在可见光波段没有良好的表面等离子体共振特性，为克服这个困难，人们设想将钯和其他具有优良表面等离子体共振性质的贵金属如金集成在一起。沿着这个思路，合作团队最近探索了一种基于可控过度生长的微观机理，成功合成了钯－金的核壳纳米晶体，其结构如图所示。高分辨率的透射电镜图像表明内核钯颗粒（尺寸10nm左右）和外壳金薄膜（厚度可控）均为单晶形态，较好地保持了体材料的表面等离子体共振性质。实验测量的吸收光谱表明，该复合纳米颗粒既体现了钯颗粒的在可见光波段的强吸收性质（但是没有表面等离子体共振峰），也呈现了金颗粒的光学特性，两者互相影响。在520nm左右出现了表面等离子体共振峰，而且共振峰的位置随金组分的比例变化而改变。由于该复合颗粒具有催化和表面等离子体共振双重功能，因此可以利用光学手段来实时检测催化反应的动力学过程，深入探索钯催化的微观机理。