在入射激光與基底表面等離激元耦合形成的局域增強電磁場作用下,分子的拉曼和熒光活性均會獲得極大的改善,從而導致了具有超高靈敏度和空間分辨率的表面增強拉曼散射（Surface-Enhanced Raman Scattering,SERS）和表面增強熒光（Surface-Enhanced Fluorescence,SEF）技術。近些年來,這兩種技術已經(jīng)逐漸成為表面科學、應用光學、材料學、環(huán)境科學和生物醫(yī)學等領域的重要分析工具。目前,常規(guī)的純金屬納米粒子以及新興的核殼和針尖-襯底構型的各類結構在實驗中均取得了較高的檢測極限和空間分辨率。然而,目前這一重要領域依然存在著許多亟待解決的問題,例如:SERS和SEF光譜的形成機理、最佳基底材料和構型的選擇以及諸多實驗現(xiàn)象不能正確解釋等問題。針對上述存在的問題,本文主要通過高精度的理論計算,對幾種典型納米結構作用下的分子體系SERS、SEF效應及針尖增強拉曼與熒光（Tip-Enhanced Raman Scattering/Fluorescence,TERS/TEF）行為等進行系統(tǒng)的研究,并合理準確的解釋實驗中亟待解決的現(xiàn)象,從而在一定程度上促進該研究... 

【文章來源】：燕山大學河北省

【文章頁數(shù)】：112 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究目的和意義
    1.2 拉曼散射和熒光的基本原理
        1.2.1 拉曼散射
        1.2.2 熒光過程
    1.3 表面增強拉曼散射現(xiàn)象
        1.3.1 表面增強拉曼散射的增強機理
        1.3.2 純金屬納米粒子基底
        1.3.3 核殼納米粒子基底
        1.3.4 針尖-襯底納米基底
    1.4 表面增強熒光現(xiàn)象
        1.4.1 表面增強熒光的增強機理
        1.4.2 表面增強熒光的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.5 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 理論背景
    2.1 引言
    2.2 表面增強理論中的電磁場增強效應
    2.3 電磁場增強因子的計算方法
        2.3.1 廣義Mie理論方法
        2.3.2 有限元方法
    2.4 自由分子體系電子躍遷的理論處理
        2.4.1 波恩-奧本海默近似
        2.4.2 躍遷電偶極矩
        2.4.3 分子振動的理論描述
        2.4.4 弗蘭克-康登因子的計算
    2.5 分子的密度矩陣方法
    2.6 本章小結
第3章 球型納米粒子二聚體的表面增強拉曼和熒光研究
    3.1 引言
    3.2 理論模型和計算方法
    3.3 非局域介電效應對散射光譜的影響
    3.4 金屬納米粒子二聚體增強下的分子散射光譜分析
        3.4.1 銀納米粒子二聚體作用下的散射光譜
        3.4.2 金納米粒子二聚體作用下的散射光譜
        3.4.3 銀和金納米粒子的表面增強熒光分析
        3.4.4 混合金銀納米粒子二聚體作用下的散射光譜
        3.4.5 三種基底作用下的散射光譜對比分析
    3.5 本章小結
第4章 核殼型納米粒子二聚體的表面增強拉曼和熒光研究
    4.1 引言
    4.2 理論模型和計算方法
    4.3 廣義Mie理論和有限元模擬方法的比較
2二聚體的表面增強機理分析">    4.4 Ag@SiO₂二聚體的表面增強機理分析
2的表面增強拉曼和熒光效應">        4.4.1 不同核半徑Ag@SiO₂的表面增強拉曼和熒光效應
2的表面增強拉曼和熒光效應">        4.4.2 不同殼層厚度Ag@SiO₂的表面增強拉曼和熒光效應
2二聚體的表面增強機理分析">    4.5 Au@SiO₂二聚體的表面增強機理分析
2的表面增強拉曼和熒光效應">        4.5.1 不同核半徑Au@SiO₂的表面增強拉曼和熒光效應
2的表面增強拉曼和熒光效應">        4.5.2 不同殼層厚度Au@SiO₂的表面增強拉曼和熒光效應
    4.6 本章小結
第5章 針尖增強拉曼和針尖增強熒光的電磁場增強效應研究
    5.1 引言
    5.2 理論模型和計算方法
    5.3 針尖-襯底的近場耦合效應
    5.4 入射角對針尖增強局域電磁場的影響
    5.5 針尖-襯底構型對電磁場增強和空間分辨率的影響
    5.6 針尖-襯底構型對熒光量子產(chǎn)率的影響
    5.7 針尖-襯底構型對拉曼和熒光增強的影響
    5.8 本章小結
結論
參考文獻
攻讀博士學位期間承擔的科研任務與主要成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Tip-enhanced photoluminescence spectroscopy of monolayer MoS2[J]. LINGYAN MENG,MENGTAO SUN.  Photonics Research. 2017(06)
[2]Recent progress in the fabrication of SERS substrates based on the arrays of polystyrene nanospheres[J]. XiaoLei Zhang,ZhiGao Dai,XinGang Zhang,ShiLian Dong,Wei Wu,ShiKuan Yang,XiangHeng Xiao,ChangZhong Jiang.  Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2016(12)
[3]Influence of tip geometry on the spatial resolution of tip enhanced Raman mapping[J]. 張超,陳寶琴,李志遠.  Chinese Physics B. 2016(09)
[4]基于核殼型結構納米粒子的SERS活性基底研究進展[J]. 溫海濱,胡玉玲,李攻科.  分析測試學報. 2016(08)
[5]Visualizing coherent intermolecular dipole-dipole coupling in real space[J].   Science Foundation in China. 2016(03)
[6]不同殼層厚度Au@SiO2的表面增強拉曼效應[J]. 徐玲,姚愛華,周田,王德平.  稀有金屬材料與工程. 2016(04)
[7]不同粒徑、超均勻球形金納米粒子合成及其表面增強拉曼散射效應研究[J]. 蔣思文,李霞,張月皎,朱根松,李劍鋒.  光譜學與光譜分析. 2016(01)
[8]拉曼光譜技術在農(nóng)產(chǎn)品質量安全檢測中的應用[J]. 劉燕德,靳曇曇.  光譜學與光譜分析. 2015(09)
[9]Au@SiO2單層膜間耦合效應的表面增強拉曼光譜研究[J]. 胡迪君,張雪姣,徐敏敏,姚建林,顧仁敖.  光譜學與光譜分析. 2015(05)
[10]金顆粒為活性基底的裸鼠血清表面增強拉曼散射光譜分析[J]. 劉書朋,朱鴻飛,陳娜,陳振宜,胡玲.  中國激光. 2012(05)

博士論文
[1]基于表面增強拉曼光譜法的新型化學傳感器研究[D]. 馬品一.吉林大學 2017
[2]基于拉曼效應的光與原子相互作用的研究及應用[D]. 邱誠.華東師范大學 2016
[3]表面等離子體近場成像的有限元法模擬與分析[D]. 黃雨.清華大學 2016
[4]基于表面等離激元光鑷系統(tǒng)的動態(tài)Gap結構SERS技術研究[D]. 沈軍峰.南開大學 2014
[5]金、銀納米粒子的合成以及表面光譜特征和應用[D]. 李艷.蘇州大學 2013
[6]亞納米分辨的等離激元增強單分子拉曼光譜成像研究[D]. 張瑞.中國科學技術大學 2013
[7]金屬納米粒子的光學性質及過渡金屬表面增強拉曼散射的電磁場機理研究[D]. 楊志林.廈門大學 2006

碩士論文
[1]金銀納米材料的制備及其在SERS中的應用[D]. 張曉彤.中國計量學院 2015



本文編號：2991122