有序纳米碗阵列的制备及其潜在SERS应用研究

发布时间：2024-12-22 04:49

　　表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)是纳米尺度的粗糙表面所产生的非线性光学增强现象,它可以提供分子独特的振动光谱信号,已广泛地应用于生物、化学、医学、物理以及环境监测等领域。增强能力强、均一性好、制备简易的活性基底在未来的SERS快速灵敏检测中具有广泛的应用前景。贵金属周期性孔纳米材料如纳米碗阵列等能极大地增强结构表面的电磁场强度,具有更多的“热点”,还可克服传统金属纳米颗粒易团聚的缺点,有利于增强SERS信号,是实现SERS生物传感检测的重要基底选择。金属纳米碗阵列还具有较好的稳定性和生物相容性,非常适合开展生物医学研究,具有广阔的应用前景。本论文构筑了单金属和双金属的有序纳米碗阵列,研究其SERS效应,并筛选出用于SERS分析的拉曼标记信号分子,利用有序金纳米碗阵列作为SERS活性基底,实现癌症标志物的联合检测。本论文具体开展了如下工作:1.高质量SiO2胶体晶膜的制备运用垂直沉降自组装法,经毛细管力驱使将单分散于无水乙醇中的SiO2胶体微球组装成高质量、大面积的SiO2胶体晶薄膜,利用扫描电子显微镜和紫外-可见分光光度计和...

【文章页数】：124 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－２?（ａ）电子云振荡的示意图，对于比光波长小的纳米粒子来说，它的运动方向与电场??矢量相反：（ｂ）公式１中参数的描述；（ｃ）光激发下金属纳米粒子发射的偶极磁场；（ｄ）入??射场和散射场的电磁增强??

与电磁增强机制相比，它是一个更短的远程效应，长度尺度在埃的水平，并??且需要分子直接吸附或者化学结合到金属表面。此外，化学增强机制的增强强度??比电磁增强机制要弱，在１０２－１０３范围内。如图１－３所示，有四个互相关联的过??程一起促进化学增强：第一个是当分子吸附到金属表面时

图１－４单分子ＳＥＲＳ的纳米结构的高分辨率ＴＥＭ图片，（ａ＞ｃ）最简单结构的银纳米晶体的??

Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ?Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ?Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ??图１－３类共振拉曼散射或电磁增强中四个相互关联过程的示意图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｆｏｕｒ?ｉｎｔｅｒ－ｒｅｌａｔｅｄ?ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ?ｆｏｒ?ｒｅｓｏｎａｎｃｅ－ｌｉｋｅ?Ｒ....

图１－５壳隔离纳米颗粒增强拉曼散射（ＳＨＩＮＥＲＳ）的工作原理（ａ）裸露的金纳米粒子；（ｂ）??以金为核，过渡金属作为壳的纳米粒子；（ｃ）针尖增强拉曼光谱（ＴＥＲＳ）；?（ｄ）?ＳＨＩＮＥＲＳ；??（ｅ）光滑的金表面上单层Ａｕ／ＳｉＯ：纳米颗粒的扫描电镜照片；（ｆ）具有不同壳厚度的Ａｕ／Ｓｉ０２??核壳结构的高分辨率的透射电镜照片；（ｇ）厚度２?ｎｍ具有完整连续壳的Ａｕ／Ｓｉ０２纳米颗粒??和Ａｕ／Ａ１２０３纳米颗粒高分辨率透射电镜照片??

止环境中污染物吸附到金属表面，同时又能使粒子在各种基质上形成基底，甚至??可以在细胞表面上形成ＳＥＲＳ活性基底。此外拉曼强度的可再现性使这个技术更??可靠且可以进行定量检测。（如图１－５）??在气液界面制备二维纳米结构阵列的Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｂｌｏｄｇｅｔｔ法对制备有序纳米??结....

图１－６?（ａ）纳米球刻蚀技术的过程示意图：纳米球滴到玻片表面后自组装成六角形紧密堆积??阵列（步骤１－３），接着沉积金属（步骤４）去除纳米球模板；（ｂ）由纳米球刻蚀技术制备的??纳米颗粒阵列的原子力显微镜照片，其中纳米球模板已被去除；（ｃ）纳米球上的银膜基底的??原子力显微镜照片??Ｆｉｇ．?１－６?（ａ）?Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｎａｎｏｓｐｈｅｒｅ?ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ?（ＮＳＬ）?ｉｎ?ｗｈｉｃｈ?ｎ?

为了制备均一的二维周期性金属纳米结构，ＶａｎＤｕｙｎｅ等首创了纳米球刻蚀??技术［５Ｇ］。首先通过旋转和滴涂制备出单层六角形紧密堆积的周期性硅球或聚苯乙??烯球模板，然后再通过金属蒸发制备出银球阵列，（图１－６）再利用化学法腐蚀掉??模板后形成金属三角形阵列。金属三角形阵列的间隔....

本文编号：4019461