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用于SALDI增强的光子晶体设计与制备

发布时间:2018-05-09 11:58

  本文选题:SALDI + 光子晶体 ; 参考:《东南大学》2017年硕士论文


【摘要】:表面辅助激光解吸离子化(surface assisted laser desorption ionization,SALDI)是一种免基质的激光解吸离子化方法,对质谱分析技术的发展具有重要意义。SALDI是利用纳米材料吸收激光能量,将能量间接转移到分析物使之解吸离子化。它能保护分析物避免受到激光的直接破坏,减少分析物碎片。巨大的应用潜能使SALDI在近几年发展迅速,其基底材料依然是讨论的热点。除了材料本身的化学性质,由独特物理结构而产生的特殊光电性能也为SALDI基底的研究提供了新思路。光子晶体是折射率呈周期性分布的人工介质结构,具有优秀的光子调控能力,在光学、电学等领域中都存在着巨大的潜在应用。光子晶体最根本的特征是具有光子禁带,频率处于禁带内的光将无法传播。在光子晶体禁带的高和低能量边界处,光以与光子晶格相称的驻波存在,并以接近零的群速度前行,在这里被称为“慢光子”。光子晶体在理论上具有零速度慢光的能力,可以大大增加激光与纳米材料的相互作用时间。本文研究讨论了利用光子晶体增强SALDI作用的方法,根据半导体金属氧化物性能以及光子晶体禁带特性,设计了解吸激光波长与慢光效应匹配的反蛋白石光子晶体,成功制备出了基于钨钛氧化物的增强激光解吸离子化基底,并进一步探索了碳C量子点、Au纳米粒子、引爆剂等掺杂的光子晶体基底的制备方法。本文主要研究内容有:(1)半导体金属氧化物反蛋白石光子晶体的禁带设计与制备(论文第二章):选取钨钛氧化物作为基础材料,设计并成功制备了慢光在不同光谱区域的反蛋白石光子晶体。(2)钨钛氧化物反蛋白石光子晶体掺杂设计与制备(论文第三章):采取掺杂半导体量子点和贵金属纳米粒子的方式来增强半导体金属氧化物反蛋白石光子晶体对光吸收的能力。设计并制备了掺杂C量子点和Au纳米粒子的钨钛氧化物反蛋白石光子晶体。(3)结合引爆剂的钨钛氧化物反蛋白石光子晶体的设计与制备(论文第四章):利用纳米结构引爆剂可以促进质谱待测物解吸附离子化的性能,设计并制备了结合引爆剂的钨钛氧化物反蛋白石光子晶体。(4)钨钛氧化物反蛋白石光子晶体的增强激光解吸离子化效果(论文第五章):制备禁带在光谱不同位置的钨钛氧化物反蛋白石光子晶体作为基底进行质谱检测,验证了解吸激光波长能与慢光效应耦合的样品增强解吸离子化效果最好。
[Abstract]:Surface-assisted laser desorption ionization (assisted laser desorption) is a matrix free laser desorption ionization method, which is of great significance for the development of mass spectrometric analysis. SALDI is the use of nanomaterials to absorb laser energy. Energy is transferred indirectly to the analyte for desorption and ionization. It can protect the analyte from direct laser damage and reduce the fragment of the analyte. Because of its great application potential, SALDI has been developing rapidly in recent years, and its substrate material is still a hot topic. In addition to the chemical properties of the material, the special optoelectronic properties due to the unique physical structure also provide a new idea for the study of SALDI substrates. Photonic crystal is an artificial dielectric structure with periodic distribution of refractive index. It has excellent photonic control ability and has great potential applications in the fields of optics, electricity and so on. The fundamental characteristic of photonic crystals is that they have photonic bandgap, and the light in which the frequency is in the forbidden band will not be able to propagate. At the high and low energy boundaries of the photonic crystal band gap, the light exists in a standing wave corresponding to the photonic lattice and travels at a group velocity near zero, which is called "slow photon" here. Photonic crystals theoretically have the capability of zero speed slow light, which can greatly increase the time of laser interaction with nanomaterials. Based on the properties of semiconductor metal oxides and band gap of photonic crystals, an inverse opal photonic crystal which matches the wavelength of desorption laser with slow light effect is designed. An enhanced laser desorption ionization substrate based on tungsten and titanium oxide was successfully prepared and the preparation methods of doped photonic crystal substrates such as carbon C quantum dots au nanoparticles and detonators were further explored. The main contents of this thesis are: (1) the design and fabrication of band gap of semiconductor metal oxide inverse opal photonic crystal (chapter 2: choosing tungsten and titanium oxide as basic material, The doping design and fabrication of inverse opal photonic crystals with slow light in different spectral regions have been designed and fabricated. (chapter 3: doping semiconductor quantum dots and noble metal nanocrystals Particles to enhance the ability of semiconductor metal oxide opal photonic crystals to absorb light. The design and preparation of tungsten and titanium oxide inverse opal photonic crystals doped with C quantum dots and au nanoparticles were studied. The structure detonator can promote the performance of desorption and ionization of mass spectrometry. Design and preparation of Tungsten Titanium oxide inverse Opal Photonic Crystal. 4) enhanced Laser Desorption Ionization effect of Tungsten Titanium oxide inverse Opal Photonic Crystal (Chapter 5: preparation of bandgap at different positions in the spectrum) Tungsten titanium oxide inverse opal photonic crystal was used as substrate for mass spectrometry. The results show that the desorption ionization effect is the best when the wavelength of desorption laser is coupled with the slow light effect.
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O734

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本文编号:1865935

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