We investigate the plasmonic coupling across the multilayer graphene that acts as a spacer as well as the plasmonic coupling between nanoparticles in the rippled structure. It is widely accepted that plasmonic coupling occurs though uniform and small gap because the strong enhancement of electromagnetic field, is required to applying for the localized surface plasmon resonance (LSPR). Graphene has been studied as one of the good spacers because of its precise controllability of a sub-nanoscale and uniform thickness. But, a single layer of intercalated graphene is problematic because of quantum tunneling from underlying nanoparticles to overlaying nanoparticles or vice versa, which is arisen from its extremely thin thickness. Thus an effect of the graphene spacer to maximize the plasmonic coupling is seriously weakened. In order to block the shortcomings of single layer graphene spacer, we use multilayer graphene spacer instead of single layer, and try to combine the plasmonic coupling through the multilayer graphene spacer with the rippled nanostructure induced plasmonic coupling to maximize the multi-coupling effects. The uniaxial rippled structure helps intensifying the plasmonic coupling, and its effect is almost linearly proportional to shrinkage of the rippled structure. Also a size effect of Au nanoparticles with the rippled nanostructure is investigated. We believe that our work can help a research of the LSPR to go one step further.
본 연구에서는 다층 그래핀 분리막을 이용한 플라즈몬 결합을 주름진 구조에서 구현하여 더 높은 다중 플라즈몬 결합을 야기시켰다. 주름 구조는 PS 기판을 간단한 열처리 방법을 통해 구현하였고, 이는 열처리 시간을 조금씩 변화시킴에 따라 수축율이 달라지는 결과를 보였다. 표면증강 라만산란의 세기는 수축율이 커짐에 따라 선형으로 비례하여 커지는 것을 관찰 할 수 있었고, 최종적으로 60%의 수축율에선 평평한 구조보다 10배정도 라만신호가 세지는 결과를 얻었다. 이렇게 주름진 구조에서 강한 플라즈몬 결합을 보이는 것은 한정된 레이져 지름 안에 더 많은 금 나노입자가 들어가고 주름진 구조에 의해서 금 나노입자 간격이 더 좁아지기 때문에 나타나는 것으로 증명되었다.
다층 그래핀 분리막은 그래핀 위와 아래 양쪽에 위치하고 있는 금 나노입자의 플라즈몬 결합을 야기시키기 위해 사용되었다. 다층 그래핀 분리막의 경우 단층 그래핀과는 다르게 효과적으로 플라즈몬 터널링을 막을 수 있는 것으로 예측되었으며, 결과적으로 주름진 구조에서는 다층 그래핀 분리막이단층 그래핀 분리막 보다 더 큰 라만신호를 나타냄을 알 수 있었다. 이는 다층 그래핀에서 터널링 현상이 일어나지 않기 때문이며, 후속 연구로 더 자세히 증명할 계획이다.
