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High Contrast Detection of Water‐Filled Terahertz Nanotrenches
Advanced Optical Materials ( IF 8.0 ) Pub Date : 2018-08-29 , DOI: 10.1002/adom.201800582 Jeeyoon Jeong 1 , Hyeong Seok Yun 1 , Dasom Kim 1 , Kang Sup Lee 2 , Han-Kyu Choi 2 , Zee Hwan Kim 2 , Sang Woon Lee 3 , Dai-Sik Kim 1
Advanced Optical Materials ( IF 8.0 ) Pub Date : 2018-08-29 , DOI: 10.1002/adom.201800582 Jeeyoon Jeong 1 , Hyeong Seok Yun 1 , Dasom Kim 1 , Kang Sup Lee 2 , Han-Kyu Choi 2 , Zee Hwan Kim 2 , Sang Woon Lee 3 , Dai-Sik Kim 1
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The convergence of nano‐optics with an aqueous environment is promising for future chemical or biological applications. While the rapid development in nanofabrication has led to the realization of sub‐10 nm nanogaps of various structures, coupling water into high aspect ratio metallic nanogaps with a well‐defined area is not yet demonstrated. Here, arrays of 10 nm wide metallic trenches are reported filled with dielectric, air, liquid water, and various molecules in optical hotspots. Due to the high height‐to‐width aspect ratio of 20:1 and strong gap plasmon coupling in the 10 nm width, the trenches show distinct spectral changes at terahertz frequencies under changing gap materials, from which the full etching and water filling of the 10 nm gap can be unambiguously confirmed. A 75% transmitted amplitude decrease is observed through 200 nm deep trenches upon water filling, which converts to an effective 1100‐fold increase in the water absorption coefficient. The gap‐filling scheme can be applied to distinguish different liquids with 400 attoliters of volume or to detect rhodamine 6G molecules inside the gap with surface‐enhanced Raman scattering. Accordingly, the scheme can also be applied to a general class of polar organic molecules suitable for various biological or chemical applications.
中文翻译：
充满水的太赫兹纳米沟槽的高对比度检测
纳米光学与水性环境的融合对于未来的化学或生物应用是有前途的。尽管纳米加工的快速发展导致实现了各种结构的亚10纳米以下纳米间隙，但尚未证明将水耦合到具有明确定义区域的高纵横比金属纳米间隙中。在这里，据报道有10 nm宽的金属沟槽阵列，在光学热点中充满了电介质，空气，液态水和各种分子。由于高宽比为20：1的高纵横比和10 nm宽度中强大的间隙等离激元耦合，在变化的间隙材料下，沟槽在太赫兹频率下显示出明显的光谱变化，从中可以完全蚀刻和充水。可以明确确认10 nm的间隙。充水时，通过200 nm深的沟槽观察到透射幅度降低了75％，这转化为有效的1100倍的吸水率增加。间隙填充方案可用于区分体积为400 atl的不同液体，或通过表面增强拉曼散射检测间隙内的若丹明6G分子。因此，该方案也可以应用于适用于各种生物或化学应用的一般类别的极性有机分子。
更新日期：2018-08-29
中文翻译：
充满水的太赫兹纳米沟槽的高对比度检测
纳米光学与水性环境的融合对于未来的化学或生物应用是有前途的。尽管纳米加工的快速发展导致实现了各种结构的亚10纳米以下纳米间隙，但尚未证明将水耦合到具有明确定义区域的高纵横比金属纳米间隙中。在这里，据报道有10 nm宽的金属沟槽阵列，在光学热点中充满了电介质，空气，液态水和各种分子。由于高宽比为20：1的高纵横比和10 nm宽度中强大的间隙等离激元耦合，在变化的间隙材料下，沟槽在太赫兹频率下显示出明显的光谱变化，从中可以完全蚀刻和充水。可以明确确认10 nm的间隙。充水时，通过200 nm深的沟槽观察到透射幅度降低了75％，这转化为有效的1100倍的吸水率增加。间隙填充方案可用于区分体积为400 atl的不同液体，或通过表面增强拉曼散射检测间隙内的若丹明6G分子。因此，该方案也可以应用于适用于各种生物或化学应用的一般类别的极性有机分子。
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