Plasmonförstärkta molekylära spektroskopier har väckt enorm uppmärksamhet som kraftfulla detektionsverktyg med ultrahög känslighet ner till en molekylnivå. Det optiska svaret hos molekyler i närheten av nanostrukturer med plasmonresonans skulle dramatiskt förbättras genom interaktioner med plasmoner. Dock, bortom signalförstärkningen, molekyl-plasmoninteraktionen inducerar också oundvikligen starka modifieringar i de spektrala linjeformerna och förvränger den underförstådda kemiska informationen hos molekyler. Ett typiskt exempel är ytförstärkt infraröd absorptionsspektra (SEIRA). På grund av den dominerade molekyl-plasmonkopplingen, linjeformerna av molekylära absorptionsspektra uppvisar komplicerade asymmetriska Fano-linjeformer, istället för de symmetriska Lorentziska linjeformerna av sondmolekyler i gasfas eller i lösningsfas.

Många banbrytande studier fokuserade på den energiavstämningsberoende (energiskillnaden mellan plasmonresonansenergi och molekylär vibrationsenergi) och dämpningsberoende (strålningsförlusten kontra den inneboende ohmförlusten) linjeformseffekten. Frågan om hur molekyl-plasmonnära fältinteraktioner direkt styr utvecklingen av SEIRA spektrala linjeformer har sällan utforskats. Vidare, bortom tvåkroppsinteraktionsbilden, hur molekyl-plasmoninteraktionerna för molekyler med distinkta kopplingsstyrkor kollektivt styr utvärderingen av spektrala linjeformer är inte heller klart. Nyligen, Jun Yi, En-Ming You, Song-Yuan Ding, och Zhong-Qun Tian från Xiamen University gjorde spännande framsteg och avslöjade teoretiskt hur molekyl-plasmonkopplingsstyrkan styr spektralutvecklingen i SEIRA-spektra. Resultaten visar även om samma molekyler kopplar ihop med samma plasmoniska strukturer, spektrala linjeformer beror på kopplingsavstånd, molekylär densitet, och inneboende förlust av plasmon i nollavstämningstillståndet, dvs. plasmonresonansenergin är lika med molekylär vibrationsenergi.

Författarna visade först att den spektrala linjeformen utvecklas från anti-absorptionsdopp till asymmetrisk Fano-profil eftersom kopplingsstyrkan mellan molekyler och plasmoner gradvis minskade genom att förlänga avståndet mellan molekylerna och den plasmoniska strukturen. Resultaten reproducerades också med en analytisk modell med molekyl-plasmonkopplingsstyrkan som ingångsparameter, vilket ytterligare avslöjade en dominerad dipol-dipol-interaktion mellan molekyler och plasmoner.

Författarna fann vidare att molekylär densitet också spelar en avgörande roll för att bestämma de spektrala linjeformerna, eftersom kopplingsstyrkan beror på kvadratroten av molekyldensiteten. Intressant, ett nytt spektralläge förutspåddes när densiteten överskrider tröskeln och skulle rödförskjutas till lägre energi när densiteten ökar. Författarna klargjorde det nya sättets ursprung från plasmonmedierade koherenta intermolekylära interaktioner, specifikt, mellan molekyler belägna inuti och utanför de plasmoniska hotspots. Detaljerade studier visade att energiförskjutningen av det nya läget i hög grad beror på den intermolekylära kopplingsstyrkan, kan således användas för att undersöka den koherenta intermolekylära interaktionen i nanoskala. Studierna avslöjar hur molekyl-plasmonkopplingsstyrkan påverkar de spektrala profilerna, och belysa ytterligare studier av plasmonklädda molekylära elektroniska eller vibrationstillstånd i olika kopplingsstyrka regimer.