近日，中国科大环境科学与工程系在单颗粒动态界面过程成像研究中取得新进展，相关研究成果以“Dynamic Imaging Reveals Subnanometer Gap Distance Controls Electron Transfer Processes at Plasmonic Nanointerfaces”为题发表于Science Advances。

纳米材料界面与电极之间亚纳米级间隙中的动态电子转移过程，对环境、催化、电化学和纳米光子学等领域具有重要意义。然而，如何实时观测电子转移行为，并将其与动态变化的界面间隙关联，仍是该领域长期面临的挑战。针对上述问题，研究基于团队前期研发的等离子体散射干涉显微镜（PSIM），结合纳米电化学调制策略，实现了对纳米颗粒与金电极界面距离变化的实时动态成像。该方法将等离子体耦合效应与具备指数级灵敏度和相位编码能力的单颗粒追踪技术相结合，实现了间隙距离演变与介电环境重构的实时映射。研究进一步借助PSIM的亚纳米级界面追踪能力，系统揭示了可控水化层去除对纳米颗粒-表面相互作用势的显著调控作用，为通过溶剂化结构控制来调控纳米尺度界面过程提供了新思路。电子隧穿过程严格受限于纳米间隙等离子体耦合区域，直接验证了距离依赖型隧穿阈值的理论预测。该研究为在光学频率下探索界面电子转移动力学提供了实验方法，对先进电催化界面、纳米传感平台和光电器件的设计具有指导意义。

图 等离子体散射干涉成像揭示单个金纳米颗粒的动态界面耦合过程

该研究工作得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金等项目的支持。同时，研究过程也得到了中国科大微纳研究与制造中心的支持。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aea1572