基于Mie理論的含有手性層球殼結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì)

楊澤華，郭楊喆，方蔚瑞

(大連理工大學(xué) 物理學(xué)院, 遼寧 大連 116024)

手性是自然界普遍存在的一種基本現(xiàn)象，其主要特征是其鏡像結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)無法通過簡單轉(zhuǎn)動或平移重合[1]。手性分子是組成生物生命體的基本物質(zhì)，如蛋白質(zhì)和肽中的氨基酸(L-型)與糖(D-型)。對映異構(gòu)分子具有相同的化學(xué)組成和相近的物理性質(zhì)，在生物體中卻表現(xiàn)出截然不同的作用,例如:R-型沙利度胺(thalidomide)對人體無害，被用作女性分娩的鎮(zhèn)痛劑，其對映異構(gòu)體卻會導(dǎo)致嬰兒畸形，不僅如此，對應(yīng)異構(gòu)體的檢測和分離也非常困難。表征手性物質(zhì)或結(jié)構(gòu)的基本手段是測其光學(xué)活性，主要有：圓二色性、旋光色散及拉曼光學(xué)活性等。但是手性物質(zhì)的光學(xué)活性散射截面非常小，難以實現(xiàn)與光的強(qiáng)相互作用；并且有機(jī)分子的尺寸遠(yuǎn)小于激發(fā)光波長，其手性光學(xué)效應(yīng)很弱且位于紫外區(qū)間，這使得納米尺度手性響應(yīng)器件的實現(xiàn)變得極其困難。

一定波長的入射光可引發(fā)金屬納米結(jié)構(gòu)中自由電子的集體相干振蕩，即局域表面等離激元共振(localized surface plasmon resonance，LSPR)。手性金屬納米結(jié)構(gòu)通過LSPR效應(yīng)能夠產(chǎn)生光與物質(zhì)的強(qiáng)相互作用及超手性場，從而獲得極大增強(qiáng)的手性分子或手性結(jié)構(gòu)的圓二色性(CD)信號。這一特性使得納米尺度的手性光檢測或手性器件的操控變得簡單。除了用于手性分子檢測外，手性金屬納米結(jié)構(gòu)還被應(yīng)用在其他諸多方面，如:負(fù)折射率材料[2-3]、手性光學(xué)力[4]、手性光化學(xué)反應(yīng)[5]、量子信息處理等[6]。利用貴金屬納米微結(jié)構(gòu)的表面增強(qiáng)特性，科學(xué)家在亞波長尺度已經(jīng)實現(xiàn)光與物質(zhì)更強(qiáng)的相互作用，研發(fā)出具有極大光學(xué)活性響應(yīng)(如圓二色性等)的新型光子材料和器件[7-8]，實現(xiàn)了遠(yuǎn)高于普通分子的光學(xué)活性響應(yīng)[9-13]。這些結(jié)構(gòu)包含由DNA組裝的球形納米顆粒、2D平面結(jié)構(gòu)、表面等離激元微納結(jié)構(gòu)及利用微加工技術(shù)構(gòu)造的3D手性結(jié)構(gòu)等。此外，這些結(jié)構(gòu)還能增強(qiáng)手性分子的激發(fā)光能量，用來測量弱光學(xué)活性信號，如表面增強(qiáng)拉曼活性等，進(jìn)而將探測靈敏度推向單分子量級。

光與物質(zhì)高效的相互作用也是在納米尺度實現(xiàn)手性響應(yīng)的關(guān)鍵因素。在納米尺度甚至單分子水平實現(xiàn)光與物質(zhì)的強(qiáng)相互作用不僅能夠為基礎(chǔ)物理研究、突破微觀光學(xué)機(jī)理研究提供有效的手段，而且能夠為手性分子的光學(xué)催化、異構(gòu)體分離等生命科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用提供可行方法。受益于表面等離激元的極大增強(qiáng)特性，在光與物質(zhì)強(qiáng)相互作用的研究中，研究人員利用表面等離激元光場與分子激子的強(qiáng)相互作用，已經(jīng)取得重要進(jìn)展[14-27]，例如：金納米三角片與R6G分子的強(qiáng)相互作用現(xiàn)象[23]、表面等離激元間隙結(jié)構(gòu)中強(qiáng)相互作用區(qū)的熱電子發(fā)射過程[28]、納米立方體二聚體結(jié)構(gòu)中的強(qiáng)相互作用及強(qiáng)相互作用對表面增強(qiáng)過程中衰減速率的影響[29-30]。

隨著納米技術(shù)的快速發(fā)展，對簡單的球納米結(jié)構(gòu)(如單球)的研究已經(jīng)較為成熟，研究熱點也隨之發(fā)生轉(zhuǎn)移。根據(jù)不同的研究目的，將材料進(jìn)行組合，研究其化學(xué)物理、光學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等特征。核殼結(jié)構(gòu)因組合靈活、制備簡單、光學(xué)性質(zhì)獨特等特點而具有很高的應(yīng)用價值，得到廣泛的研究與應(yīng)用，并取得很好的成果。李劍鋒等通過改變核殼結(jié)構(gòu)(Au @Pd)殼層厚度和金核的半徑實現(xiàn)了對光學(xué)特性的調(diào)節(jié)[31]。Wang等通過研究核殼結(jié)構(gòu)中的能量轉(zhuǎn)移實現(xiàn)了上轉(zhuǎn)換的調(diào)節(jié)[32]。Chen等通過準(zhǔn)靜態(tài)近似、Mie理論、時域有限差分法(FDTD)，對等離激元-分子的共振耦合進(jìn)行了系統(tǒng)的研究[33]。金屬納米核殼顆粒能夠增強(qiáng)拉曼光譜[34-35]，實現(xiàn)光催化反應(yīng)[36-37]。

相比于已經(jīng)得到廣泛研究的單殼層結(jié)構(gòu)，雙殼層結(jié)構(gòu)(金屬核@分子殼@金屬殼)能夠產(chǎn)生更強(qiáng)的耦合作用。本文利用擴(kuò)展的Mie理論研究了雙殼層結(jié)構(gòu)(Au@手性分子@Au)中手性分子與表面等離激元的強(qiáng)相互作用，分析了手性分子誘導(dǎo)的圓二色性響應(yīng)以及在強(qiáng)相互作用下不同結(jié)構(gòu)尺寸對圓二色性響應(yīng)的影響。

1 理論模型

Mie理論又稱Lorenz-Mie理論[38]，因可以準(zhǔn)確得到球形結(jié)構(gòu)散射場的解析解而被廣泛應(yīng)用在散射問題的求解中。目前，Mie理論已被用于計算各種尺寸球形顆粒的散射問題，廣義Mie理論還可以解決橢球、多球及球殼結(jié)構(gòu)(圖1)的散射問題。Mie理論是將入射場和散射場的橫電波和橫磁波展開成球面波，通過邊界條件求解方程，得到散射場展開系數(shù)和平行入射光展開系數(shù)的關(guān)系，從而得到球形顆粒散射場的解[39]，進(jìn)而可以計算顆粒的消光、散射及吸收截面。在本工作中，所有基于Mie理論的計算由商業(yè)軟件(MATLAB 2012a)完成。對于球殼結(jié)構(gòu)(圖1)，核與最內(nèi)層殼、 殼層之間及殼層與所處環(huán)境均滿足邊界條件。從最內(nèi)層開始，由內(nèi)向外對散射系數(shù)進(jìn)行求解，經(jīng)過連續(xù)有限次的計算后，可以推導(dǎo)出該球殼結(jié)構(gòu)每層的散射系數(shù)an與bn。最外層散射系數(shù)的表達(dá)式為

圖1 含有r-1層殼的球殼結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 The diagram of spherical shell structure with r-1 layers shells

(1)

(2)

獲得散射系數(shù)an、bn后，可以進(jìn)一步得到消光截面

(3)

kh為環(huán)境介質(zhì)的波數(shù)。

圖2為Au@手性分子@Au結(jié)構(gòu)，其中：核半徑為r，用C代表金核,手性分子層的厚度為S1,金殼層厚度為S2，環(huán)境的介電函數(shù)ε0=1，磁導(dǎo)率μ=1,入射光I0為圓偏振光。金的介電常數(shù)εAu來自文獻(xiàn)[41]，手性層的介電常數(shù)εc、手性參數(shù)ξc[42-43]為

圖2 Au@手性分子@Au結(jié)構(gòu)Fig.2 The structure of Au@chiral_molecule@Au

(4)

選取較為普遍的圓二色性光譜法來表征和調(diào)節(jié)該模型的手性狀態(tài)，定義圓二色性為

CD=Cext,L-Cext,R。

(5)

其中，Cext,L、Cext,R分別為左旋偏振光(LCP)和右旋偏振光(RCP)入射到該結(jié)構(gòu)的中間層為右手性分子層的消光截面。在垂直傳播方向的平面內(nèi)，x方向和y方向的振動分別表示為

(6)

2 殼層厚度改變對光學(xué)性質(zhì)的影響

選取r=30 nm、S1=15 nm、S2=5 nm的結(jié)構(gòu)，即30@15@5，右手性分子的共振峰設(shè)定為350 nm、振子強(qiáng)度f=0.1。為了解每一層結(jié)構(gòu)對消光的貢獻(xiàn)，用圓偏振光分別激發(fā)與該結(jié)構(gòu)參數(shù)相同的核、殼及核殼組合結(jié)構(gòu)，得到消光譜及消光CD，如圖3所示。

C代表金核，S1代表手性層，S2代表金殼層,插圖表示圖中虛線區(qū)域的放大部分。

由圖3a可以發(fā)現(xiàn)，每層結(jié)構(gòu)對消光截面的貢獻(xiàn)不同。當(dāng)只有半徑r=30 nm的金核時，只出現(xiàn)表面等離激元偶極共振峰，在525 nm左右,峰值要比只有金殼層S2時(內(nèi)半徑為45 nm,厚5 nm的金環(huán))近紅外處的表面等離激元共振峰小一個數(shù)量級。在金核外包裹15 nm的手性層后(圖中用C+S1標(biāo)記)，手性分子和表面等離激元共振峰都被激發(fā)。由于手性分子與表面等離激元的相互作用，在表面等離激元共振位置處出現(xiàn)了較弱的圓二色性(圖3b)。在具有反向結(jié)構(gòu)的手性分子@Au(圖中用S1+S2標(biāo)記)中，手性層對金殼的手性誘導(dǎo)能力較強(qiáng)，在近紅外誘導(dǎo)出較強(qiáng)的表面等離激元CD信號。當(dāng)該環(huán)形結(jié)構(gòu)中的空氣換成金核時，金核與金殼發(fā)生雜化，金殼的共振峰紅移。相比于純粹的金核殼結(jié)構(gòu)，加入了手性分子后，共振峰進(jìn)一步紅移，同時金核與金殼層之間的鍵合雜化使得手性分子所在區(qū)域的電磁場能量密度提高，進(jìn)一步增強(qiáng)了手性分子的誘導(dǎo)能力，紅外處的表面等離激元CD信號也進(jìn)一步增大(圖3a)。

為研究結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對消光截面的影響，固定金殼層為5 nm，改變手性層的厚度S1；另固定手性層的厚度為5 nm，改變金殼層的厚度S2，對消光截面和消光CD進(jìn)行計算，結(jié)果如圖4所示。

b中插圖為波長從500 nm至700 nm的放大圖;c中的插圖為金核-金殼的雜化示意圖,峰1、峰2分別為525 nm左右處和紅外處的表面等離激元峰。

由圖4a可見，隨著S1的增加，金核和金殼層之間的距離變大，相互作用變?nèi)?，?dǎo)致近紅外處的表面等離激元峰藍(lán)移。消光截面增加的原因是手性層變厚所導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)體積變大，增大了吸收和散射截面。由圖4b可見，隨著分子間隔層的變厚，核殼間的模體積也會增大，使手性分子整體的誘導(dǎo)能力不斷增強(qiáng)，表面等離激元CD峰不斷變大。

由圖4c可見，隨著金殼層厚度的增加，525 nm處的表面等離激元峰不斷變大，位于紅外處的表面等離激元峰藍(lán)移，使金殼層的共振峰與核的共振峰距離不斷變近，增大了金核與金殼層之間的耦合作用，此時的手性層較薄，手性分子共振峰較弱。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)：525 nm處的表面等離激元峰值最大時，能夠達(dá)到近紅外處的3倍，但在圖4d中可見，近紅外處的表面等離激元CD信號要遠(yuǎn)大于525 nm處，說明此時手性分子對金核與金殼層(殼的鍵合態(tài),見圖4c插圖)鍵合形成的能態(tài)的手性誘導(dǎo)作用大于對金核與金殼(殼的反鍵合態(tài))鍵合形成的能態(tài)。同樣說明當(dāng)殼為鍵合態(tài)時，雜化會在間隔中形成較強(qiáng)的手性場，提高了表面等離激元CD的誘導(dǎo)能力。

3 分子與表面等離激元之間的強(qiáng)相互作用

以上研究基于手性分子和表面等離激元有不同的共振峰，但當(dāng)表面等離激元和手性分子共振能量接近或相同時，根據(jù)相互作用的強(qiáng)弱，可發(fā)生Fano共振、誘導(dǎo)透明或Rabi劈裂等現(xiàn)象?；谝陨辖Y(jié)構(gòu)，設(shè)定分子共振峰為525 nm，進(jìn)一步研究不同大小的振子強(qiáng)度f對手性分子和表面等離激元的強(qiáng)相互作用。固定r=30 nm、S1=25 nm、S2=5 nm,結(jié)果如圖5所示。

從圖5a、5c中可以發(fā)現(xiàn)，隨著振子強(qiáng)度f的增大，525 nm左右處的峰1劈裂程度越大。位于900 nm左右處的峰2由于分子層與金核-金殼的耦合作用增強(qiáng)而發(fā)生紅移。振子強(qiáng)度較小時(圖5a)，峰1劈裂成2個較小的峰，與激子誘導(dǎo)透明相似。由5b插圖可見，525 nm處的消光CD也隨著振子強(qiáng)度的變大而增大。 和手性分子共振峰在350 nm相比，此時手性分子誘導(dǎo)的表面等離激元CD峰值較大，誘導(dǎo)能力更強(qiáng)。增大振子強(qiáng)度后,相互作用的情況如圖5c、5d所示。由圖5c可見，隨著振子強(qiáng)度的增大，峰1處產(chǎn)生了Rabi劈裂，且劈裂程度隨著振子強(qiáng)度f的變大而增強(qiáng)。當(dāng)f=4時，分子的共振峰出現(xiàn)在劈裂的兩峰中間。從圖5d可見，振子強(qiáng)度進(jìn)一步增大時，金核與手性分子的強(qiáng)相互作用非常強(qiáng)，故而525 nm處表面等離激元CD峰發(fā)生劈裂，且劈裂的右峰CD值不斷變大，當(dāng)f>2.5時，該處CD值超出紅外區(qū)，說明手性分子對金核的誘導(dǎo)能力在不斷增強(qiáng)，并在大振子強(qiáng)度下超過了對金殼的誘導(dǎo)。說明改變手性分子的振子強(qiáng)度可以實現(xiàn)對金核和金殼CD響應(yīng)的調(diào)控，f<1時主要調(diào)控金殼的CD值，f>2時主要調(diào)控金核的CD值。

b中的插圖為波長從400 nm至800 nm的放大圖。

為研究結(jié)構(gòu)參數(shù)對劈裂程度的影響，選取振子強(qiáng)度f=0.5、分子共振峰為525 nm,分別改變手性殼層S1及金層S2的厚度，得到的消光截面及消光CD如圖6所示。由圖6a可見，當(dāng)振子強(qiáng)度f=0.5時，隨著手性層厚度的增加，消光截面不斷變大，金核和金殼層的耦合作用在減弱，紅外處的表面等離激元峰不斷藍(lán)移，其藍(lán)移速度變慢。當(dāng)S1不斷變大時，峰1處產(chǎn)生的谷也在不斷加深。不僅如此，不斷變厚的手性層誘導(dǎo)的525 nm和紅外區(qū)表面等離激元CD信號都在增強(qiáng)(見圖6b)。由圖6c可見，隨著金殼層厚度的增加，525 nm處的峰強(qiáng)增加很快，但是紅外區(qū)的峰除了藍(lán)移外，峰值幾乎不變。這是由于金核與金殼(反鍵合態(tài))在525 nm形成鍵合態(tài)時，二者偶極振動方向一致，導(dǎo)致明模峰很強(qiáng)。而對于紅外峰來說，金核與殼(鍵合態(tài))形成鍵合態(tài)時，二者偶極振動反向，是亞輻射模，峰強(qiáng)很弱。由于紅外峰處手性分子層間隙內(nèi)的鍵合模式形成了極強(qiáng)的電磁場增強(qiáng)，手性層對金殼層的誘導(dǎo)能力獲得極大增強(qiáng)，從而造成近紅外處的CD信號比525 nm處強(qiáng)很多(見圖6d)。當(dāng)金殼厚度不斷增加，與金核的共振能量不斷接近，二者耦合作用變強(qiáng)，手性層對金殼層的手性表面等離激元的誘導(dǎo)作用也在隨之增強(qiáng)。圖6c中525 nm左右處的峰劈裂不明顯，其原因是隨著S2的增加，表面等離激元峰不斷變大，慢慢地掩蓋了劈裂，直至劈裂現(xiàn)象完全消失。從圖6d可以看出，CD信號在525 nm處的劈裂很明顯，其值在不斷減小。

當(dāng)金核-金殼處于鍵合態(tài)時，手性層與金核-金殼存在更強(qiáng)的相互作用，并在近紅外處產(chǎn)生了較強(qiáng)的CD峰。為進(jìn)一步研究振子強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)參數(shù)對相互作用的影響，確定r=30 nm、S1=25 nm、S2=5 nm，令手性分子與表面等離激元紅外處(895 nm)的共振峰相同，改變振子強(qiáng)度f,通過計算得到的消光截面和消光CD如圖7所示。由圖7a可以發(fā)現(xiàn)，525 nm處的表面等離激元峰隨著振子強(qiáng)度的增加而減小。近紅外處表面等離激元峰的劈裂程度在不斷增加，此時手性分子層與表面等離激元的耦合速率g(能量交換速率)大于分子激發(fā)態(tài)衰減速率γ12和等離激元的耗散速率γsp的平均值，即g>(γ12+γsp)/2，耦合體系進(jìn)入了強(qiáng)相互作用機(jī)制[45]。這種情況下即使振子強(qiáng)度f取較小值，也產(chǎn)生了明顯的Rabi劈裂。劈裂得到的位于600～900 nm波段的峰不斷藍(lán)移，峰值變大。位于900～1 200 nm處的峰不斷紅移，峰值減小，峰寬變寬。由于振子強(qiáng)度的增加，手性層與金殼層的相互作用增強(qiáng)，手性層在劈裂的兩峰處誘導(dǎo)的CD信號也不斷增強(qiáng)。

進(jìn)一步研究結(jié)構(gòu)參數(shù)對該強(qiáng)相互作用的影響，由于峰的位置隨著殼層厚度的增加不斷藍(lán)移，為保持分子的共振峰和紅外區(qū)表面等離激元共振峰的同步，對分子共振位置的設(shè)定也隨著峰的不斷藍(lán)移而變化(共振位置在圖8a、8c中標(biāo)出)，結(jié)果見圖8所示。由圖8a可知，隨著手性分子層厚度的增加，消光截面也在不斷增加。在手性層和金殼層的強(qiáng)相互作用下， 初始能量在表面等離激元耗散或手性分子自發(fā)輻射等機(jī)制衰減掉之前已經(jīng)在分子和表面等離激元之間多次往返，進(jìn)行能量交換，產(chǎn)生了明顯的Rabi劈裂。劈裂得到的第一個峰先藍(lán)移后略微紅移，第二個峰在不斷藍(lán)移，且藍(lán)移程度在不斷減弱。劈裂程度隨著手性層厚度的增加而減小(以能量eV表征，見表1)，這是因為隨分子層厚度的增加，金核與金殼之間的相互作用變?nèi)酰鸷伺c金殼鍵合態(tài)雜化能級藍(lán)移，同時與分子的相互作用變?nèi)?。由于分子層總體積的變大，其在劈裂的兩峰處誘導(dǎo)的表面等離激元CD信號不斷增強(qiáng)(見圖8b)。

峰1表示500 nm至600 nm的峰，峰2為紅外峰;a、c中的插圖分別表示手性殼層厚度S1和金層厚度S2增大時的雜化示意圖;CAu、SAu表示金核和金殼的能級。

圖7 分子共振位置在895 nm時，30@25@5在不同振子強(qiáng)度下的消光截面(a)和消光CD(b)Fig.7 When the molecular resonance position at 895 nm, the extinction cross section (a) and extinction CD(b) of 30@25@5 under different oscillator strength

d中的插圖表示雜化示意圖，其中CAu、SAu、SC表示金核、金殼和手性分子層相應(yīng)能級。

表1 手性層變厚時，劈裂峰對應(yīng)的能量及劈裂程度Tab.1 Energy corresponding to split peak anddegree of split when chiral layer keeps getting thicker

由圖8c可見，隨著金殼層厚度的增加，消光截面也不斷增加。同分子共振位置在525 nm時的情況一樣，可見光波段處的表面等離激元峰要大于近紅外波段。在金殼層和手性層較強(qiáng)的相互作用下，同樣在600～1 400 nm波段產(chǎn)生了Rabi劈裂。隨著金殼層厚度的增加，其與金核的共振能量不斷接近，從而使得紅外的峰藍(lán)移(圖8c插圖)，當(dāng)金核與金殼同時與分子相互作用時，劈裂得到的左邊的峰在不斷藍(lán)移，峰值變大，峰寬變窄；右峰峰值較小，也在不斷藍(lán)移，但峰寬變寬，同時產(chǎn)生的劈裂隨著金殼厚度的增加越來越大(以能量eV表征，見表2)。通過圖8d可見，手性層對共振位置劈裂的兩峰誘導(dǎo)能力差別較大，600～900 nm波段的CD值隨著金殼層厚度的增加明顯增大，900～1 800 nm處的CD信號不斷藍(lán)移，峰值變化不明顯。其原因是當(dāng)分子處于核殼之間時，與核殼的強(qiáng)相互作用使得高能的峰為分子偶極矩與核殼偶極矩加強(qiáng)，低能峰為分子偶極矩與核殼偶極矩減弱(圖8d插圖)。這同時也是圖8b中對于Rabi劈裂得到的左邊的峰的CD隨厚度變化更大的原因。

表2 金殼層變厚時，劈裂峰對應(yīng)的能量及劈裂程度Tab.2 Energy corresponding to split peak and degree of splitwhen Au shell layer keeps getting thicker

5 結(jié)論

本文利用擴(kuò)展的Mie理論對圓偏振光激發(fā)的核殼結(jié)構(gòu)Au@手性分子@Au的手性響應(yīng)性質(zhì)及分子與表面等離激元的強(qiáng)相互作用進(jìn)行了研究。通過計算發(fā)現(xiàn)，手性層與金殼層厚度的增加對該結(jié)構(gòu)的特性產(chǎn)生了不同的影響。由于手性分子層對電磁場的手性響應(yīng)，即使分子共振峰遠(yuǎn)離表面等離激元共振峰，手性分子也能夠誘導(dǎo)出表面等離激元的圓二色性，且手性層對金核與鍵合態(tài)的金殼層耦合形成的能態(tài)的手性誘導(dǎo)能力強(qiáng)于金核與反鍵合態(tài)的金殼層耦合形成的能態(tài)。

固定手性分子共振在350 nm時，隨著手性層厚度的增加，分子間的共振模體積隨之增大，使得手性層對金殼層的手性誘導(dǎo)能力增強(qiáng)，近紅外處的CD響應(yīng)也變大。金殼層厚度的增加，會減弱金核與金殼層的耦合作用。金核與鍵合態(tài)金殼發(fā)生雜化，在間隔間形成較強(qiáng)的手性場對此時CD信號的誘導(dǎo)能力更強(qiáng)。當(dāng)手性分子和表面等離激元有相同的共振峰(525 nm)時，在較小的振子強(qiáng)度下，產(chǎn)生了類似激子誘導(dǎo)透明的現(xiàn)象，隨著振子強(qiáng)度的增大，手性誘導(dǎo)能力隨之增強(qiáng)，并在共振位置處產(chǎn)生Rabi劈裂。

當(dāng)手性分子和表面等離激元在近紅外處有相同的共振峰時，在手性層與金殼層的強(qiáng)相互作用下，即便振子強(qiáng)度較小，也能夠產(chǎn)生明顯的Rabi劈裂，且劈裂程度隨著振子強(qiáng)度的增加不斷增強(qiáng)，手性表面等離激元誘導(dǎo)能力也不斷提高。這種球殼結(jié)構(gòu)可以通過簡單的化學(xué)濕法進(jìn)行合成，從而可以直接對手性分子與核殼耦合的等離激元模式的強(qiáng)相互作用進(jìn)行實驗研究。

本文結(jié)果對手性分子與表面等離激元耦合的研究及手性傳感器的設(shè)計有一定的借鑒意義和參考價值。通過調(diào)整核殼層的厚度和手性分子的振子強(qiáng)度，可以調(diào)制光譜峰位的移動，這為多層球殼結(jié)構(gòu)的靈敏探測提供了參考。