1. 导读
等离激元热电子和热效应具有提高光热催化反应速率和改变选择性模式的潜力，对其进行有效控制及量化对新型等离激元催化剂设计和优化至关重要。
2. 研究背景
表面等离激元近场增强、热电子和热效应是等离激元驱动化学反应的三种主要作用机理。然而在实验中，这几种效应难以进行定量分析和有效区分，尤其是热电子和热效应对等离激元驱动化学反应的机制及调控规律也尚未明确。此外，传统的光化学反应通常与纳米结构的尺寸、形状、材料等整体性质有关，无法在同一纳米结构上不同区域实现多种等离激元催化。因此，开展等离激元纳米结构热电子和热效应局域可控性研究，不仅有助于量化热电子和热效应在等离激元催化过程中的作用机制，而且对等离激元高分辨、高灵敏催化，以及手性选择性催化研究有重要意义。
3. 创新研究
针对上述问题，作者利用L型手性纳米结构体系，通过控制激发光偏振态以及选择不同的探测区域，实现局域热电子和热效应的有效调控，即可以保持其中一种效应几乎一致，而另一种效应具有显著差异，从而可实现对这两种机制进行有效区分。
L型手性纳米结构拥有较强的光学手性响应，即在左、右旋圆偏振光的激发下，它对不同偏振光的吸收有较大差异（图1B），同时也拥有比较好的光热手性效应（图1C），并且在结构的尖角（曲率半径较小）处，热电子的生成速率会更高，从而使得纳米结构不同区域的热电子效应不同（图1D）。
图1 L型纳米结构的示意图及其手性响应
研究了同一结构上不同位置的手性光热效应（图2A）。在左、右旋圆偏振光的激发下，通过探测温度变化和热电子生成速率的空间分布，可以看出热电子和热效应均具有明显的手性分布的特征。由于对不同偏振光吸收的差异，右旋圆偏振光的激发下的整体平均温度变化要远高于左旋光激发；并且热电子的生成速率在尖角处和平面上显著不同。通过切换探测区域，可以获得温度变化几乎一致，而热电子生成速率差异较大的区域。相反，可以找到热电子生成速率一致的区域，而改变激发光偏振态时，会产生较大的温度变化差异。
图2 L型手性纳米结构不同区域的热电子和热效应分布
此外，作者进一步研究了双L型结构的光热响应。从图3中可以看出，双L型中左手性和右手性的结构两种效应是完全对称的，且和上述单L型结构相同，也拥有显著的手性光热效应。在对精度要求较低或体积较大分子的实际应用中，双L型结构具有更明显的优势。
图3 双L型手性纳米结构的热效应和热电子效应
4. 应用与展望
利用L型手性纳米结构体系，实现了等离激元热电子和热效应的局域调控，利用手性结构对不同圆偏振光的响应，可以在单个纳米结构的不同区域实现对热电子和热效应的有效调控。通过改变激发光偏振态或选择不同表面区域，可以实现热电子效应相差12.75%，但热效应几乎相同；或热效应相差65.67%，而热电子效应几乎相同。该工作有助于等离激元热电子和热效应在纳米尺度上的调控和应用，对等离激元催化剂的设计和优化，以及充分理解这两种机制在催化过程中的作用机制和规律研究提供支持。
陕西师范大学物理学院研究生康博雯为论文第一作者，严蕾、陈立和张正龙老师为共同通讯作者。
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