本文關(guān)鍵詞：基于氧化石墨烯與金納米棒復(fù)合基底的SERS性能檢測(cè)研究　出處：《太原理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)技術(shù)在超微量的大分子檢測(cè)方面有著極大的潛力。自從1974年被人們發(fā)以來,它被廣泛的應(yīng)用于醫(yī)學(xué)檢測(cè)、食品安全、環(huán)境安全和生物化學(xué)領(lǐng)域。根據(jù)SERS的增強(qiáng)機(jī)理可知,其核心的應(yīng)用領(lǐng)域是作為微流控芯片的增強(qiáng)基底。而這種增強(qiáng)基底的研究要點(diǎn)主要包含兩個(gè)方面:一個(gè)方面是金屬納米粒子的制備,使電磁場(chǎng)增強(qiáng);另一方面是制備復(fù)合材料,從而將化學(xué)增強(qiáng)機(jī)制與電磁場(chǎng)增強(qiáng)機(jī)制結(jié)合,使SERS性能大大的提高。截至目前,關(guān)于增強(qiáng)基底的研究,已經(jīng)從最初貴金屬納米粒子的單一材料發(fā)展到了復(fù)合材料。隨著石墨烯新型產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,以石墨烯為基底的復(fù)合材料進(jìn)入到人們的研究視野中。基于目前的研究現(xiàn)狀,本文以氧化石墨烯/金納米棒為基底,并從理論與實(shí)驗(yàn)兩方面對(duì)復(fù)合基底的SERS性能進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究。本文利用FDTD solution有限元多物理場(chǎng)建模軟件仿真了單個(gè)金納米粒子(AuNR)與氧化石墨烯(GO)薄膜構(gòu)成的復(fù)合基底的電場(chǎng)增強(qiáng)分布特性;雙AuNRs與GO薄膜的復(fù)合基底的電場(chǎng)增強(qiáng)分布和光源的偏振對(duì)于復(fù)合基底的電場(chǎng)增強(qiáng)分布的影響。本文對(duì)AuNR/GO/SiO_2復(fù)合基底的電場(chǎng)仿真表明,在金納米棒的長(zhǎng)度固定為114 nm的條件下,改變金棒的橫向直徑,當(dāng)長(zhǎng)徑比是4.3時(shí),復(fù)合基底的電場(chǎng)增強(qiáng)最強(qiáng),達(dá)到4500,其SERS增強(qiáng)因子達(dá)到2x107。對(duì)于雙金納米棒與氧化石墨烯的復(fù)合基底,分別選擇金納米棒端面對(duì)端面、邊對(duì)邊、端面對(duì)邊三種模型進(jìn)行仿真。其結(jié)果表明:端面對(duì)端面的模型會(huì)形成電磁場(chǎng)增強(qiáng)的熱點(diǎn),并在端面間距是1nm時(shí),電場(chǎng)增強(qiáng)最強(qiáng),達(dá)到3×104,其SERS增強(qiáng)因子達(dá)到109。除此之外,當(dāng)光源的偏振沿著金納米棒的長(zhǎng)邊垂直入射時(shí),電場(chǎng)增強(qiáng)最強(qiáng)。而當(dāng)偏振方向垂直于徑向邊時(shí),則電場(chǎng)增強(qiáng)最弱。實(shí)驗(yàn)部分采用了種子生長(zhǎng)的方法制備金納米棒溶膠,將具有表面拉曼散射活性的AuNRs同GO溶液混合。通過控制金納米棒的尺寸、用量,抽濾得到不同的氧化石墨烯/金納米棒(GO/Au NRs)的復(fù)合薄膜。利用透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、紫外-可見光光譜儀對(duì)所制得的GO/AuNRs復(fù)合材料進(jìn)行了表征和分析,并且采用拉曼光譜研研究GO/AuNRs復(fù)合基底的表面增強(qiáng)拉曼散射效應(yīng)。結(jié)果表明,結(jié)合了金納米棒與氧化石墨烯兩種材料各自SERS研究與應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì),GO/AuNRs復(fù)合基底的SERS性能能夠?qū)Ψ枷銦N類大分子物質(zhì)起到信號(hào)增強(qiáng)的作用。以羅丹明B(Rh B)為探針分子驗(yàn)證其拉曼增強(qiáng)效應(yīng),在超微量濃度時(shí)依然具有較強(qiáng)的拉曼信號(hào),平均增強(qiáng)因子達(dá)到3000。因此將具有高分散性、高穩(wěn)定性的氧化石墨烯片層負(fù)載金納米棒溶膠,可作為SERS活性檢測(cè)基底,可用于生物分子,醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的快速檢測(cè)。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB383.1;O657.37

【參考文獻(xiàn)】

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3 鄭軍偉,李曉偉,徐浩元,周耀國,顧仁敖;粗糙銀電極上高鐵血紅素的非共振表面增強(qiáng)拉曼光譜研究[J];光譜學(xué)與光譜分析;2003年02期

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本文編號(hào)：1323924