銀-硅納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備及表面拉曼增強(qiáng)效應(yīng)研究.pdf

1、拉曼散射光譜可直接反映出分子結(jié)構(gòu)的價(jià)鍵結(jié)構(gòu)信息，并能夠給出分子的“指紋譜”，因此拉曼散射光譜技術(shù)常用于對有機(jī)物分子的識別與分析。但常規(guī)拉曼散射光譜存在著一個(gè)非常大的不足，其拉曼散射截面比熒光散射截面低十幾個(gè)數(shù)量級，使其光散射信號強(qiáng)度非常弱。若待檢測對象的濃度低于10-4mol·L-1，拉曼光譜的檢測靈敏度一般不能滿足可檢測的要求，這大大限制了拉曼光譜在諸多領(lǐng)域中的應(yīng)用。近年來興起的表面增強(qiáng)拉曼光譜(SurfaceEnhancedRama

2、nSpectra，SERS)技術(shù)，通過金屬中自由電子的群體性振蕩即表面等離子體共振將空間自由傳播的光局域在小于衍射極限的范圍內(nèi)來提供有效的電磁場增強(qiáng)，進(jìn)而大大增強(qiáng)了拉曼信號，成功地克服了常規(guī)拉曼光譜技術(shù)存在的弱點(diǎn)，使得拉曼光譜的應(yīng)用范圍也迅速擴(kuò)大。
　　 基于SERS光譜技術(shù)在痕量物質(zhì)檢測領(lǐng)域所具有的誘人前景，制作新型結(jié)構(gòu)、高性能的SERS活性基底，了解影響分子在基底表面吸附的因素并掌握典型分子在基底表面的吸附規(guī)律，深入理解SE

3、RS機(jī)制以及推廣SERS技術(shù)的應(yīng)用已成為現(xiàn)今研究的熱點(diǎn)。本論文針對現(xiàn)今SERS基底構(gòu)筑中存在的問題，設(shè)計(jì)構(gòu)筑出了一類具有極高增強(qiáng)性能和高穩(wěn)定性的新型SERS基底，本論文主要研究內(nèi)容可以概括為以下三個(gè)部分:
　　 一、構(gòu)筑出一種具有高度有序規(guī)則、三維微納結(jié)構(gòu)、基于Ag/Si納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的高活性SERS基底。在利用金屬輔助腐蝕法，將單晶硅制備成為具有極高比表面積的多孔硅納米線陣列(PorousSiliconNanowireArr

4、ay,PSNWA)的基礎(chǔ)上，再利用直接再還原的方法在PSNWA上原位生長出銀納米顆粒(Agnanoparticles，AgNPs)，制備出具有三維有序陣列結(jié)構(gòu)的Ag/PSNWA復(fù)合結(jié)構(gòu)。使用XRD、SEM、TEM、HRTEM、EDS等手段對其微結(jié)構(gòu)、形貌及組成成分等進(jìn)行了系統(tǒng)表征。
　　 二、SERS基底實(shí)現(xiàn)對待檢測分子的高穩(wěn)定性、高增強(qiáng)能力及定量檢測。使用若丹明6G(Rhodamine6G,R6G)作為探針分子，對Ag/PSN

5、WA基底的SERS性能從增強(qiáng)性能、定量關(guān)系、均一性、再現(xiàn)性能、時(shí)間穩(wěn)定性等方面進(jìn)行了系統(tǒng)表征。利用Ag/PSNWA基底對農(nóng)業(yè)上的常用農(nóng)藥福美雙(Thiram)進(jìn)行了系統(tǒng)探測，得到福美雙濃度與拉曼光譜強(qiáng)度的定量關(guān)系，有效擴(kuò)展了SERS活性基底的應(yīng)用范圍。
　　 三、對Ag/PSNWA基底SERS增強(qiáng)原理進(jìn)行了系統(tǒng)討論。使用時(shí)域有限差分法(FiniteDifferenceTimeDomain，F(xiàn)DTD)，對Ag/PSNWA基底在外界