本文關鍵詞：基于氧化石墨烯與金納米棒復合基底的SERS性能檢測研究　出處：《太原理工大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：表面增強拉曼散射(SERS)技術在超微量的大分子檢測方面有著極大的潛力。自從1974年被人們發(fā)以來,它被廣泛的應用于醫(yī)學檢測、食品安全、環(huán)境安全和生物化學領域。根據(jù)SERS的增強機理可知,其核心的應用領域是作為微流控芯片的增強基底。而這種增強基底的研究要點主要包含兩個方面:一個方面是金屬納米粒子的制備,使電磁場增強;另一方面是制備復合材料,從而將化學增強機制與電磁場增強機制結合,使SERS性能大大的提高。截至目前,關于增強基底的研究,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合材料進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,并從理論與實驗兩方面對復合基底的SERS性能進行了深入系統(tǒng)的研究。本文利用FDTD solution有限元多物理場建模軟件仿真了單個金納米粒子(AuNR)與氧化石墨烯(GO)薄膜構成的復合基底的電場增強分布特性;雙AuNRs與GO薄膜的復合基底的電場增強分布和光源的偏振對于復合基底的電場增強分布的影響。本文對AuNR/GO/SiO_2復合基底的電場仿真表明,在金納米棒的長度固定為114 nm的條件下,改變金棒的橫向直徑,當長徑比是4.3時,復合基底的電場增強最強,達到4500,其SERS增強因子達到2x107。對于雙金納米棒與氧化石墨烯的復合基底,分別選擇金納米棒端面對端面、邊對邊、端面對邊三種模型進行仿真。其結果表明:端面對端面的模型會形成電磁場增強的熱點,并在端面間距是1nm時,電場增強最強,達到3×104,其SERS增強因子達到109。除此之外,當光源的偏振沿著金納米棒的長邊垂直入射時,電場增強最強。而當偏振方向垂直于徑向邊時,則電場增強最弱。實驗部分采用了種子生長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-可見光光譜儀對所制得的GO/AuNRs復合材料進行了表征和分析,并且采用拉曼光譜研研究GO/AuNRs復合基底的表面增強拉曼散射效應。結果表明,結合了金納米棒與氧化石墨烯兩種材料各自SERS研究與應用中的優(yōu)勢,GO/AuNRs復合基底的SERS性能能夠對芳香烴類大分子物質起到信號增強的作用。以羅丹明B(Rh B)為探針分子驗證其拉曼增強效應,在超微量濃度時依然具有較強的拉曼信號,平均增強因子達到3000。因此將具有高分散性、高穩(wěn)定性的氧化石墨烯片層負載金納米棒溶膠,可作為SERS活性檢測基底,可用于生物分子,醫(yī)學領域的快速檢測。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.1;O657.37

【參考文獻】

相關期刊論文 前4條

1 吳娟霞;徐華;張錦;;拉曼光譜在石墨烯結構表征中的應用[J];化學學報;2014年03期

2 駱智訓;方炎;;表面增強拉曼散射光譜的應用進展[J];光譜學與光譜分析;2006年02期

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拉曼光譜研究[J];光譜學與光譜分析;2003年02期

4 沈鶴柏,周文駿,楊海峰,余沛濤;寡聚脫氧核苷酸吸附狀態(tài)隨電位的變化[J];物理化學學報;2002年06期

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1 馮詩淇;基于離散偶極子近似模型的核殼結構散射光譜特性研究[D];長春理工大學;2014年

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本文編號：1323924