Over-coupled Helmholtz-like optical resonator for enhanced infrared spectroscopy of molecules
Résonteur de type Helmholtz surcouplé pour la spectroscopie infrarouge exaltée de molécules
Résumé
Electromagnetic Helmholtz resonators are able to strongly and homogeneously enhance an electric field in relatively large volumes, making them attractive for applications to surface enhanced infrared absorption spectroscopy of molecules. We show in this study that such a structure, designed in the over-coupling regime can demonstrate strong enhancement of molecular modes of the polymer poly(methyl methacrylate) and the explosive molecule 2,4-dinitrotoluene over a very wide wavelength range between 5 and 10 µm. Reflectivity contrast provides access to the analyte’s absorption and quantitative information. Helmholtz-like resonators therefore offer a new platform for the creation of sensitive and versatile sensors.
Les résonateurs électromagnétiques de Helmholtz sont capables de renforcer fortement et de manière homogène un champ électrique dans des volumes relativement importants, ce qui les rend intéressants pour des applications à la spectroscopie d'absorption infrarouge exaltée de surface de molécules. Nous montrons dans cette étude qu'une telle structure, dans un régime de surcouplage, peut démontrer une forte exaltation des modes de vibrations moléculaires du polymère poly(méthacrylate de méthyle) et de la molécule d'explosif 2,4-dinitrotoluène sur une très large gamme de longueurs d'onde entre 5 et 10 μm. Le contraste de réflectivité permet d'accéder à l'absorption de l'analyte et à des informations quantitatives. Les résonateurs de type Helmholtz offrent donc une nouvelle plateforme pour la création de capteurs sensibles et polyvalents.
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