光子晶體與金屬納米復合體系的光學增強效應研究.pdf

1、近年來，微納光子學引起了人們的廣泛研究，提高光與物質(zhì)作用過程中的光利用效率并實現(xiàn)在微納尺度上對光的操控是研究的重點，其中兩個十分熱門的研究方向是光子晶體和表面等離激元。光子晶體因其特殊的周期性結(jié)構(gòu)而具有光子帶隙特性，從而可以對特定頻率光的傳播進行操控。表面等離激元具有表面局域和近場增強的特性，也能夠在納米尺度上調(diào)制附近的電磁信號。光子晶體和表面等離激元的特性使其在表面增強拉曼散射和熒光增強方面有廣泛的應用。將光子晶體和表面等離激元相結(jié)合

2、起來的研究具有非常重要的學術(shù)價值和現(xiàn)實意義，因此本文開展了光子晶體與金屬納米復合體系的光學增強效應研究。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)以苯乙烯為單體，甲基苯烯酸為穩(wěn)定劑，過硫酸鉀為引發(fā)劑，采用乳液聚合法合成了聚苯乙烯微球。通過調(diào)節(jié)單體、穩(wěn)定劑和表面活性劑的用量實現(xiàn)了對聚苯乙烯微球粒徑和單分散性的調(diào)節(jié)。通過膠體自組裝法，制備了具有不同光子帶隙的光子晶體薄膜。
　　(2)通過膠體共組裝、高溫煅燒和離子束濺射制備了光子

3、晶體與銀納米復合基底，對吸附在該復合基底表面的R6G分子的拉曼信號進行檢測，發(fā)現(xiàn)該基底使R6G分子的拉曼信號顯著增強，銀厚度為20nm的復合基底檢測限為109mol/L，銀厚度為80nm的復合基底檢測限為10-8mol/L，但復合基底存在干擾峰。以溶劑腐蝕法代替高溫煅燒法制備的復合基底除去了自身的干擾峰，該方法制備的復合基底(銀厚度為20nm和80nm)檢測限均為10-7mol/L。這些復合基底都具有高密度的“熱點”結(jié)構(gòu)，因此相比于空白

4、玻璃基底和銀基底來說，檢測靈敏度均有了明顯的提升。
　　(3)對具有不同光子帶隙的聚苯乙烯光子晶體先進行硅烷化或疏水化處理，后經(jīng)離子束濺射制備了光子晶體與銀納米復合基底。以量子產(chǎn)率高的RhB作為熒光物質(zhì)，復合基底、光子晶體基底均顯著提高了RhB的熒光強度。其中，表面疏水化處理的光子晶體基底熒光增強效果最好，跟石英基底相比最高可以增強熒光強度2486倍。以量子產(chǎn)率較低的MPS-PPV作為熒光物質(zhì)，復合基底、光子晶體基底也都顯著的提高