本文選題：局域表面等離激元 + 表面增強拉曼散射��； 參考：《安徽師范大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：伴隨著納米科技的不斷進步,各種不同組分、尺寸和形貌的貴金屬納米結(jié)構(gòu)層出不窮。銀作為目前已知的表面等離子體共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)活性最強的金屬,在高靈敏度生物化學(xué)檢測和傳感等方面表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力,從而受到了人們的廣泛關(guān)注。本工作在深入研究銀納米顆粒陣列光學(xué)響應(yīng)的基礎(chǔ)上,主要致力于通過干法工藝制備高性能的表面增強拉曼散射(Surface Enhanced-Raman Scattering,SERS)基底,并實現(xiàn)對分析物的痕量檢測和原位檢測。本工作采用等離子體刻蝕、離子濺射、熱退火等工藝,將Ag納米顆粒與三維納米結(jié)構(gòu)襯底有機結(jié)合,獲得了三維分布的高密度“熱點”,實現(xiàn)了高增強因子、高均一性和重復(fù)性SERS基底的大面積、低成本制備。主要研究成果如下:1、利用具有六角排列凹坑陣列的鋁模板結(jié)合薄膜沉積與退火實現(xiàn)了對銀納米顆粒結(jié)構(gòu)和光學(xué)響應(yīng)的調(diào)控。通過控制鋁模板的結(jié)構(gòu),銀膜厚度及退火溫度,實現(xiàn)了對銀納米顆粒形貌、尺寸(5 nm 100 nm)、顆粒間距(3 nm 100 nm)及分布形態(tài)的調(diào)節(jié)。在此基礎(chǔ)上,研究了小尺寸(~30 nm)銀納米顆粒陣列的光學(xué)響應(yīng)。實驗觀察到了明顯的四極等離子體共振模式,表明Ag納米顆粒之間產(chǎn)生了強烈的耦合效應(yīng),這種耦合效應(yīng)同時也導(dǎo)致偶極共振模式隨著顆粒間距的減小而紅移(~80 nm)。此外,我們還通過電磁模擬證實了我們對實驗現(xiàn)象的解釋。由于四極共振模式是小尺寸金屬納米顆粒間強烈耦合的標(biāo)志,而這種電磁耦合引起的電場增強正是SERS電磁增強機制的來源,因此四極模式的出現(xiàn)可視為SERS基底高靈敏度的指示,拉曼測量證實耦合的陣列具有更高的SERS活性,對羅丹明6G(R6G)的檢測極限可達10~(-9) M。2、利用無掩模的氧等離子體刻蝕單晶硅獲得了硅納米錐陣列,并以此為襯底構(gòu)筑了高靈敏度的三維SERS基底。制備的硅納米錐頂部直徑約15 nm,底部直徑約35 nm,高度約150 nm,面密度達650μm~(-2)。通過優(yōu)化這種硅納米錐濺射鍍銀的時間實現(xiàn)了銀納米顆粒間強烈的電磁耦合,從而獲得了極高的SERS活性,增強因子達10~(12),對R6G的檢測極限達到10~(-13) M,同時具有優(yōu)異的均一性,信號的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差約為5%。該基底對痕量(10~(-7) M)的鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)也有很好的分辨能力,揭示了這種基底在污染物檢測方面的應(yīng)用潛力。此外,我們還利用原位氧化鋁模板結(jié)合金屬輔助化學(xué)刻蝕獲得了高密度三維硅納米線陣列。通過調(diào)節(jié)氧化鋁模板的結(jié)構(gòu)和化學(xué)刻蝕的條件實現(xiàn)了對硅納米線直徑和長度的有效控制,通過超臨界干燥獲得了垂直、分立的硅納米線陣列。硅納米線三維陣列結(jié)構(gòu)的高度可控性為進一步制備高活性的SERS基底奠定了基礎(chǔ)。3、利用氧等離子體刻蝕聚對苯二甲酸二甲酯(PET)膜,獲得了納米絲陣列,并構(gòu)筑了柔性SERS基底。銀納米顆粒負載的納米絲陣列提供了多種類型的“熱點”,提高了SERS基底的活性和檢測靈敏度,對R6G的檢測限為10-8 M,同時表現(xiàn)出良好的可重復(fù)性。更重要的是,由于PET薄膜柔韌性好,透明度高,這一基底可用于對不規(guī)則物體表面分析物的原位檢測,我們利用該基底成功地實現(xiàn)了對水果表面微量分析物的原位檢測,表明這種類型SERS基底在日常生活中特別是蔬果表面農(nóng)藥殘留方面的應(yīng)用潛力。
[Abstract]:浼撮殢鐫，

本文編號：1858683