シェル分離Auナノ粒子による単結晶AUおよびPT電極上のピリジンからのラマン散乱の並外れた増強

シェル分散ナノ粒子強化ラマン分光法（Shiners）を使用して、低インデックスAu（HKL）およびPT（HKL）単結晶電極上のピリジンの吸着を体系的に研究しました。ゴールドコアシリカシェルナノ粒子（AU@SIO（2）NPS）は、原子的平らな表面に吸着された分子からのラマン散乱の強度を高めます。平均強化係数は、Au（110）で10（6）、Pt（110）で10（5）に達します。3D-FDTDシミュレーションでは、この大規模な強化は、NP-NPギャップからNP表面ギャップへの「ホットスポット」の転送によるものであることが明らかになりました。また、シャイナーの強度は表面の結晶指向に強く依存し、30倍までの違いがあることがわかりました。周期的なDFT計算と誘電関数の理論分析は、このファセット依存性が主に表面の誘電特性によって支配されていることを示しています。この研究で提示された結果は、広範囲の滑らかな表面に吸着剤と反応経路の特性評価のための新しいアプローチを開く可能性があります。

We used shell-isolated nanoparticle-enhanced Raman spectroscopy (SHINERS) to systematically study the adsorption of pyridine on low-index Au(hkl) and Pt(hkl) single crystal electrodes. Our gold-core silica-shell nanoparticles (Au@SiO(2) NPs) boost the intensity of Raman scattering from molecules adsorbed on atomically flat surfaces. The average enhancement factor reaches 10(6) for Au(110) and 10(5) for Pt(110), which is comparable to or even greater than that obtained for bare gold NPs (a widely adopted SERS substrate). 3D-FDTD simulations reveal that this large enhancement is due to the transfer of the "hotspots" from NP-NP gaps to NP-surface gaps. We also found that the SHINERS intensity strongly depends on the surface crystallographic orientation, with differences up to a factor of 30. Periodic DFT calculations and theoretical analysis of dielectric functions indicate that this facet-dependence is predominantly governed by the dielectric property of the surface. The results presented in this work may open up new approaches for the characterization of adsorbates and reaction pathways on a wide range of smooth surfaces.