本文關(guān)鍵詞：基于等離子體光學(xué)晶體的生物傳感器及其應(yīng)用

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【摘要】：等離子體光學(xué)晶體是基于有序等離子體光學(xué)結(jié)構(gòu)的一類新型納米光學(xué)器件,能夠?qū)崿F(xiàn)在納米尺度上對(duì)光的操控,完成生物傳感換能過程。由于等離子體光學(xué)晶體同時(shí)具有光子晶體和金屬等離子體的物理特性,當(dāng)光以一定條件作用于結(jié)構(gòu)時(shí),會(huì)產(chǎn)生局域表面等離子體共振現(xiàn)象,使其具有強(qiáng)大的電磁波調(diào)制能力。這一特性使等離子體光學(xué)晶體成為生物傳感器系統(tǒng)中換能元件的最優(yōu)選擇,在拉曼增強(qiáng)、熒光增強(qiáng)、非標(biāo)記檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等生化領(lǐng)域均具有良好的應(yīng)用前景�，F(xiàn)階段,等離子體光學(xué)晶體主要是通過電子束刻蝕、反應(yīng)離子刻蝕、納米壓印、電鍍、濺射等多種手段來制備的,制備過程不但耗時(shí),而且費(fèi)用昂貴,這些因素使得等離子體光學(xué)晶體無法實(shí)現(xiàn)大面積的制備,從而限制了其在應(yīng)用上的發(fā)展。本論文以光子晶體為模板,結(jié)合無電解電鍍、磁控濺射以及濕腐蝕法等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)了等離子體光學(xué)晶體結(jié)構(gòu)的大面積制備,并將其用于拉曼增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)。具體工作開展如下：(1)單層光子晶體膜的制備。本論文采用空氣和液體的界面沉積法自組裝納米粒子單層膜結(jié)構(gòu),并利用馬蘭哥尼對(duì)流作用將其從水面上轉(zhuǎn)移到不同的基底上,從而制備出大面積不同粒徑、材質(zhì)(SiO2和PS納米粒子)的呈六方密堆積排列結(jié)構(gòu)的二維光子晶體。(2)等離子體光學(xué)晶體結(jié)構(gòu)的制備。以單層光子晶體膜為模板,結(jié)合無電解電鍍、磁控濺射以及濕腐蝕法等手段制備出三種等離子體光學(xué)晶體結(jié)構(gòu)：金屬和二氧化硅介質(zhì)混合的單層等離子體光學(xué)晶體膜、純金屬的蜂窩狀等離子體光學(xué)晶體以及具有可調(diào)諧共振腔結(jié)構(gòu)的金納米帽陣列。(3)等離子體光學(xué)晶體結(jié)構(gòu)的光學(xué)性能分析。以等離子體光學(xué)晶體樣品的反射光譜為基礎(chǔ),結(jié)合通過有限差分時(shí)域法對(duì)結(jié)構(gòu)電磁場(chǎng)分布的模擬結(jié)果,分析了三種結(jié)構(gòu)的光學(xué)特性、局域電磁場(chǎng)分布和增強(qiáng)情況。(4)根據(jù)三種等離子體光學(xué)晶體結(jié)構(gòu)的光學(xué)特性和電磁調(diào)制能力,將其作為SERS基底,初步用于4-ATP分子的拉曼檢測(cè)實(shí)驗(yàn),并分析了三種結(jié)構(gòu)的拉曼增強(qiáng)性能。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP212.3;O53

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