Au、Ag表面增强拉曼光谱基底设计及性能研究
本文关键词:Au、Ag表面增强拉曼光谱基底设计及性能研究
更多相关文章: 表面增强拉曼散射 三维时域有限差分 米状银纳米颗粒 金/蜻蜓翅膀
【摘要】:表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering,SERS)是一种与粗糙表面相关的表面增强效应,对拉曼信号有较好的增强效果。具有极高的检测灵敏性,对微/痕量物质可进行快速检测,已成为表面科学的重要工具之一。目前,它的应用范围十分广泛,涉及食品安全、环境保护、医学检测和纳米科学等多个领域。在检测过程中,决定检测效果强弱的一个重要因素就是基底性能,所以研究SERS基底信号增强规律、开发新型高性能SERS基底便成为热门问题。近几年,为实现SERS基底制备工艺简单、成本低、增强效果好等优点,在人工和天然制备表面增强拉曼散射(SERS)活性基底及其性能研究方面国内外已有报道。本文针对这一热点问题开展了对米状银纳米颗粒结构的电磁场增强效果的理论模拟和新型金/蜻蜓翅膀生物基底的性能测试。主要内容如下:首先,论文对三维时域有限差分法(3D-FDTD)的原理做了简介,同时对局域电磁场中增强因子常见的几种计算方法也做了介绍。选择使用3D-FDTD法对不同结构的米状银纳米颗粒的电场分布进行了数值分析,分析出米状银纳米颗粒尺寸、颗粒数量、颗粒之间的间距对局域电场的增强规律。其次,论文设计了金纳米颗粒的制备过程,通过调整反应物的加入量,制备出不同半径的金纳米颗粒,并以此为基础完成金/蜻蜓翅膀基底的制备。使用罗丹明6G(R6G)作为探针分子,对制备出的新型基底进行拉曼信号性能测试。最后,论文利用3D-FDTD法模拟金/蜻蜓翅膀的增强能力。设置与实验制备出的金/蜻蜓翅膀结构基本相似的模型,计算得出每组模型的最大局域电场,从理论与实验两方面系统地分析了此基底的性能。
【关键词】:表面增强拉曼散射 三维时域有限差分 米状银纳米颗粒 金/蜻蜓翅膀
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:O657.37
【目录】:
- 摘要5-6
- ABSTRACT6-10
- 第1章 绪论10-21
- 1.1 课题的研究背景及意义10-11
- 1.2 拉曼散射光谱简介11-14
- 1.2.1 拉曼散射产生原理11-12
- 1.2.2 拉曼散射的优势12
- 1.2.3 拉曼散射的应用12-14
- 1.3 表面增强拉曼散射(SERS)简介14-16
- 1.3.1 SERS效应14
- 1.3.2 SERS增强原理14-16
- 1.4 SERS活性基底16-17
- 1.5 SERS基底的制备及发展17-19
- 1.6 SERS光谱检测所遇到的困难19
- 1.7 课题来源及论文研究内容19-21
- 第2章 SERS增强的理论分析21-30
- 2.1 理论计算方法简介21-22
- 2.2 FDTD方法22-26
- 2.3 SERS增强因子的计算方法26-28
- 2.4 实验方法28-29
- 2.4.1 实验试剂及器材28
- 2.4.2 主要仪器设备及表征方法28-29
- 2.5 本章小结29-30
- 第3章 米状银纳米颗粒对局域电场增强的理论分析30-39
- 3.1 引言30-31
- 3.2 不同米状银纳米颗粒结构局域电场增强的理论分析31-37
- 3.2.1 单个米状银纳米颗粒31-33
- 3.2.2 不同间隔下米状银纳米颗粒二聚体33-34
- 3.2.3 不同间隔下多个米状银纳米颗粒34-37
- 3.3 本章小结37-39
- 第4章 金/蜻蜓翅膀基底的制备及SERS性能研究39-54
- 4.1 引言39
- 4.2 基底材料39-41
- 4.2.1 物理沉积法39-40
- 4.2.2 蜻蜓翅膀表面结构表征40-41
- 4.3 金纳米颗粒溶液的制备41-46
- 4.3.1 影响纳米金颗粒质量的因素41-42
- 4.3.2 金纳米颗粒制备42-44
- 4.3.3 金纳米颗粒的形貌44-46
- 4.4 金/蜻蜓翅膀基底的制备46-48
- 4.4.1 SERS性能表征方法47
- 4.4.2 SERS性能表征仪器47-48
- 4.5 金/蜻蜓翅膀基底SERS性能分析48-53
- 4.5.1 不同半径金纳米颗粒/蜻蜓翅膀基底的拉曼测试48-50
- 4.5.2 浓度不同探针分子检测基底性能50
- 4.5.3 金/蜻蜓翅膀基底的增强因子分析50-51
- 4.5.4 金/蜻蜓翅膀基底增强能力理论分析51-52
- 4.5.5 金/蜻蜓翅膀活性基底优点52-53
- 4.6 本章小结53-54
- 结论54-55
- 参考文献55-59
- 致谢59
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10 李慧s,
本文编号:700041
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