一、研究背景和内容

某些金属的纳米结构可以维持局部表面等离子体共振，即受入射光激发的自由电子的集体振荡。这种效应导致波长依赖的吸收和散射，金属表面入射电场的增强，以及作为衰变产物的热载流子的产生。增强电场可用于表面增强拉曼散射(SERS)中的光谱信号放大，而热载流子可用于催化应用。近年来，传统等离子体金和银的替代品越来越受到人们的关注。

在这里，作者证明了等离子体镁纳米粒子在激光照射下增强拉曼散射和驱动化学转化的能力。利用光谱学、扫描透射电子显微镜和电子能量损失谱，在体和单粒子水平上对镁纳米粒子的等离子体性质进行了表征，并进行了数值模拟。

二、研究要点

要点一：作者展示了Mg和Mg-Pd切面球体在SERS和SERS可跟踪等离子体驱动催化中的应用。使用4-MBA和4-NBT分析物在532和633 nm处测得的SERS EF分别为102和103。实验绘制了Mg纳米粒子和二聚体的LSPR模式，结果表明二聚体形成了耦合模式，并通过电子束和光激发的数值模拟证实了这一点。

要点二：通过分析4-MBA的SERS光谱，作者确定分析物通过S与NPs表面结合，在MgO表面呈垂直取向，在Pd表面呈倾斜或平坦取向。虽然没有观察到4-MBA的脱羧，但在532 nm激发下，4-NBT通过等离子体驱动的还原偶联反应在干燥的Mg和Mg−Pd NPs表面转化为DMAB。Mg−Pd NPs的DMAB与4-NBT的最终SERS峰比高于Mg−Pd NPs，并且前者也表现出更高的反应速率。

图1：金属镁面球具有狭窄的尺寸分布和薄的氧化层，硫醇在其上结合。(A) SEM图像和(B)合成Mg NPs的尺寸分布直方图。(C) HAADF-STEM图像，(D)显示金属Mg分布的Mg体等离子体(~ 10.1 eV)图，(E) 4-MBA孵育后Mg NPs的STEM-EDS元素图。从HAADF-STEM图像中白色矩形标记的区域收集STEM-EDS图谱。

图4：单个Mg面球体的光学性质。(A) HAADF-STEM图像，(B)金属Mg体等离激元的STEM-EELS图，(C)对2.45 ~ 2.55 eV的损耗信号进行积分得到的2.5 eV偶极LSPR的STEM-EELS损耗概率图，(D) A中红框中NP尖端的STEM-EELS点谱(按3 × 3像素分割)。

参考文献：Andrey Ten, Vladimir Lomonosov, Christina Boukouvala. et al. Magnesium Nanoparticles for Surface-Enhanced Raman Scattering and Plasmon-Driven Catalysis. ACS NANO. (2024).

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c06858

第一作者：Andrey Ten   通讯作者：Emilie Ringe    通讯单位：剑桥大学