三维金/蝉翅基底的表面增强拉曼散射性能研究及其在生物检测方面的应用
发布时间：2021-08-11 19:14
表面增强拉曼散射（SERS）是一种高效的光谱检测技术,能丰富地反映分子的结构信息,因此又常被称作是分子的指纹谱。SERS技术不仅继承了常规拉曼检测的无损检测、制样简单、快速等所有优点,还克服了灵敏度低、易受荧光干扰等缺点,对拉曼信号的增强高达105-106,对待测物质的检测甚至可以达到10-14 mol/L以下的单分子水平。用来制备SERS基底的材料包括金（Au）、银（Ag）、铜等贵金属,其中Ag的SERS增强性能最佳,但易氧化,Au的增强能力相对较弱、但具备良好的抗氧化性能及生物兼容性。本文以天然的具有三维周期性纳米结构的蝉翅为材料,通过电子束蒸发设备在其上蒸镀金纳米颗粒（Au NPs）,制备出高SERS活性、高信号重现性、时间稳定性好、可多次循环使用的金/蝉翅（Au/cicada wing）基底。在对该基底的形貌结构、SERS性能等方面进行系统表征与结构分析的同时,利用时域有限差分方法（FDTD）对Au/cicada wing基底进行了模拟,探究“热点”分布规律及其增强机制。基于Au/cicada wing基底,我们进行了针对植物油中不饱和脂肪酸含量检测和间接法定量、痕量检测辅酶还...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１拉曼散射及瑞利散射的能级示意图
下面将对制备的Ａｕ／ｃｉｃａｄａ?ｗｉｎｇ基底进行详细的表征与分析。??首先利用ＦＥ－ＳＥＭ对蜡翅和Ａｕ／ｃｉｃａｄａ?ｗｉｎｇ基底的微观形貌进行表征。下??图２－ｌ（ａ）、似分别为蜡翅在不同放大倍数下的ＦＥ－ＳＥＭ图，似、灿）分别为Ａｕ／ｃｉｃａｄａ??ｗｉｎｇ基底在不同放大倍数下的ＦＥ－ＳＥＭ图。??圓曜??图２－１?（ａ）、化）分别为不同放大倍数的轉翅表面的场发射扫描电境图，（Ｃ）、（ｄ）分别为不??同放大倍数的金／牌翅表面的场发射扫描电镜图。（ａ）、（Ｃ）中的插图分别为婢翅和金／峰翅表??面水滴的光学国像。??Ｆｉｇ．?２－１?（ａ）?ＦＥ－ＳＥＭ?ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓ?ｏｆ?ｃｉｃａｄａ?ｗｉｎｇ?（ａ），?（ｂ）?ａｎｄ?Ａｕ／ｃｉｃａｄａ?ｗｉｎｇ?似，（斯?ａｎｄ?化６??ｉｎｓｅｔｓ?ｉｎ?（ａ）?ａｎｄ?（ｃ）?ａｒｅ?化ｅ?ｏｐｔｉｃａｌ?ｉｍａｇ巧?ｏｆ?ｗａｔｅｒ?ｄｒｏｐｌｅｔｓ?ｏｎ?ｓｕｒｆａｃｅｓ．??由图２－ｌ（ａ）、（ｂ）可知，蜡翅表面具有大面积的、高规则性的纳米柱阵列结构。??这些纳米柱呈圆锥状，对材料的疏水性能有重要作用［４２］。此外，圆锥状纳米柱??的平均高度、底端直径、顶端直径、顶端间距分别约为２４０ｎｍ、ｌＯＯｎｍ、５０ｎｍ、??ｌＯＯｎｍ。图２－１似、（ｄ）分别盈示了沉积５０ｎｍ厚ＡｕＮＰｓ后蜂翅表面的俯视和侧??视ＦＥ－ＳＥＭ图，可Ｗ看到，蜡翅表面的结构并未受到损坏，且纳米柱的顶端和侧??面都被ＡｕＮＰｓ所包覆，这表明Ａｕ／ｃｉｃａｄａ?ｗｉｎｇ基底被成功的制备。顶端及侧面??１０??
ＡｕＮＰｓ的直径分另哟为６５ｎｍ、３５ｎｍ，这些分布于规抑Ｊ纳米柱结构表面的ＡｕＮＰｓ??将产生均匀的热点［４３］，同时保证基底的增强性能和信号重现性。??图２－１脚、似中的内插图分别为蜡翅与Ａｕ／ｃｉｃａｄａ?ｗｉｎｇ基底的接触角测试图，??接触角分别为１４９。和１４４．４。，表明赠翅表面具有优异的疏水性，接近超疏水水平??Ｍ?（＞１５０。），且蒸锻ＡｕＮＰｓ后对疏水性能影响极小，Ａｕ／ｃｉｃａｄａ?ｗｉｎｇ基底仍具??备优异的疏水性。当待测液体滴到疏水基底表面时，液体会形成球状或楠圆状液??滴而不会散开，液体自然干燥后待测物分子被聚集到极小的范围内，提高了分析??物浓度［４５，４６］。同时疏水性基底使用效率更高，单位面积内可Ｗ检测更多的样品且??互不干扰。??ＸＲＤ图谱及ＵＶ－ｖｉｓ光谱被用来表征基底表面的Ａｕ。下图２－＾ａ）为婢翅与??Ａｕ／ｃｉｃａｄａ?ｗｉｎｇ基底的ＸＲＤ图谱。婢翅没有明显的ＸＲＤ特征峰，而Ａｕ／ｃｉｃａｄａ?ｗｉｎｇ??基底有明显的四个ＸＲＤ特征峰，分别位于２０马８．３。、４４．６。、６４．７。、７７．５。处，这??些峰分别代表面屯、立方Ａｕ晶体的（１?１?１）、（２?０?０）、（２?２?０）和（３?１?１）晶体学平面（Ａｕ??ＸＲＤ?Ｒｅｆ．?Ｎｏ．?４０－１１３９）［４７］
【参考文献】：
期刊论文
[1]气相色谱-质谱法测定脂肪酸组成鉴别地沟油的方法研究[J]. 许秀丽,任荷玲,李娜,张凤霞,乐粉鹏,丁罡斗,安娟,马小宁,王磊,贾迪,田燕,王祎潇,刘迅,仲维科. 检验检疫学刊. 2012(04)
[2]几种饱和脂肪酸及其盐的拉曼光谱研究[J]. 罗曼,关平,刘文汇,刘琰. 光谱学与光谱分析. 2006(11)
本文编号：3336734
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１拉曼散射及瑞利散射的能级示意图
下面将对制备的Ａｕ／ｃｉｃａｄａ?ｗｉｎｇ基底进行详细的表征与分析。??首先利用ＦＥ－ＳＥＭ对蜡翅和Ａｕ／ｃｉｃａｄａ?ｗｉｎｇ基底的微观形貌进行表征。下??图２－ｌ（ａ）、似分别为蜡翅在不同放大倍数下的ＦＥ－ＳＥＭ图，似、灿）分别为Ａｕ／ｃｉｃａｄａ??ｗｉｎｇ基底在不同放大倍数下的ＦＥ－ＳＥＭ图。??圓曜??图２－１?（ａ）、化）分别为不同放大倍数的轉翅表面的场发射扫描电境图，（Ｃ）、（ｄ）分别为不??同放大倍数的金／牌翅表面的场发射扫描电镜图。（ａ）、（Ｃ）中的插图分别为婢翅和金／峰翅表??面水滴的光学国像。??Ｆｉｇ．?２－１?（ａ）?ＦＥ－ＳＥＭ?ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓ?ｏｆ?ｃｉｃａｄａ?ｗｉｎｇ?（ａ），?（ｂ）?ａｎｄ?Ａｕ／ｃｉｃａｄａ?ｗｉｎｇ?似，（斯?ａｎｄ?化６??ｉｎｓｅｔｓ?ｉｎ?（ａ）?ａｎｄ?（ｃ）?ａｒｅ?化ｅ?ｏｐｔｉｃａｌ?ｉｍａｇ巧?ｏｆ?ｗａｔｅｒ?ｄｒｏｐｌｅｔｓ?ｏｎ?ｓｕｒｆａｃｅｓ．??由图２－ｌ（ａ）、（ｂ）可知，蜡翅表面具有大面积的、高规则性的纳米柱阵列结构。??这些纳米柱呈圆锥状，对材料的疏水性能有重要作用［４２］。此外，圆锥状纳米柱??的平均高度、底端直径、顶端直径、顶端间距分别约为２４０ｎｍ、ｌＯＯｎｍ、５０ｎｍ、??ｌＯＯｎｍ。图２－１似、（ｄ）分别盈示了沉积５０ｎｍ厚ＡｕＮＰｓ后蜂翅表面的俯视和侧??视ＦＥ－ＳＥＭ图，可Ｗ看到，蜡翅表面的结构并未受到损坏，且纳米柱的顶端和侧??面都被ＡｕＮＰｓ所包覆，这表明Ａｕ／ｃｉｃａｄａ?ｗｉｎｇ基底被成功的制备。顶端及侧面??１０??
ＡｕＮＰｓ的直径分另哟为６５ｎｍ、３５ｎｍ，这些分布于规抑Ｊ纳米柱结构表面的ＡｕＮＰｓ??将产生均匀的热点［４３］，同时保证基底的增强性能和信号重现性。??图２－１脚、似中的内插图分别为蜡翅与Ａｕ／ｃｉｃａｄａ?ｗｉｎｇ基底的接触角测试图，??接触角分别为１４９。和１４４．４。，表明赠翅表面具有优异的疏水性，接近超疏水水平??Ｍ?（＞１５０。），且蒸锻ＡｕＮＰｓ后对疏水性能影响极小，Ａｕ／ｃｉｃａｄａ?ｗｉｎｇ基底仍具??备优异的疏水性。当待测液体滴到疏水基底表面时，液体会形成球状或楠圆状液??滴而不会散开，液体自然干燥后待测物分子被聚集到极小的范围内，提高了分析??物浓度［４５，４６］。同时疏水性基底使用效率更高，单位面积内可Ｗ检测更多的样品且??互不干扰。??ＸＲＤ图谱及ＵＶ－ｖｉｓ光谱被用来表征基底表面的Ａｕ。下图２－＾ａ）为婢翅与??Ａｕ／ｃｉｃａｄａ?ｗｉｎｇ基底的ＸＲＤ图谱。婢翅没有明显的ＸＲＤ特征峰，而Ａｕ／ｃｉｃａｄａ?ｗｉｎｇ??基底有明显的四个ＸＲＤ特征峰，分别位于２０马８．３。、４４．６。、６４．７。、７７．５。处，这??些峰分别代表面屯、立方Ａｕ晶体的（１?１?１）、（２?０?０）、（２?２?０）和（３?１?１）晶体学平面（Ａｕ??ＸＲＤ?Ｒｅｆ．?Ｎｏ．?４０－１１３９）［４７］
【参考文献】：
期刊论文
[1]气相色谱-质谱法测定脂肪酸组成鉴别地沟油的方法研究[J]. 许秀丽,任荷玲,李娜,张凤霞,乐粉鹏,丁罡斗,安娟,马小宁,王磊,贾迪,田燕,王祎潇,刘迅,仲维科. 检验检疫学刊. 2012(04)
[2]几种饱和脂肪酸及其盐的拉曼光谱研究[J]. 罗曼,关平,刘文汇,刘琰. 光谱学与光谱分析. 2006(11)
本文编号：3336734
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