21363.幾個影響表面增強拉曼散射的因素的理論研究

1、博士學位論文幾個影響表面增強拉曼散射的因素的理論研究TheoreticalStudiesoftheInnuenceFactorsonSurfaceEnhancedRamanScattering學號：10802046大連理工大學DalianUniVers“yofTecllllology大連理工大學博士學位論文摘要表面增強拉曼散射(SERS)效應(yīng)是指分子等物種吸附或者非常靠近具有某種納米結(jié)構(gòu)基底表面時，其拉曼信號顯著增強的現(xiàn)象。sERs光譜

2、技術(shù)有效地克服了常規(guī)拉曼光譜靈敏度低的缺點，因而被廣泛的應(yīng)用于表面科學、分析科學和生物科學等各個領(lǐng)域。目前普遍接受的sERs效應(yīng)的增強機理有兩種，電磁場增強和化學增強。由于影響sERS的因素十分復雜，在實驗中很難檢測到化學增強對總的SERS增強的貢獻，而借助理論研究可以對化學增強機理進行更為微觀具體的探宄。本文利用密度泛函理論及含時密度泛函理論方法對不同體系的SERS光譜進行模擬，系統(tǒng)研究J，影響SERS效應(yīng)化學增強的幾種因素，即電荷轉(zhuǎn)

3、移形式，外電場，石墨烯和摻雜石墨烯為基底對SERS的影響。主要工作包括以下三個方面：一、以Au31，4BDTAu3三明治結(jié)構(gòu)為模型研究了不同形式的電荷轉(zhuǎn)移對SERS效應(yīng)化學增強的影響，對不同形式的電荷轉(zhuǎn)移增強機理的貢獻進行了討論，我們在共振光譜的計算中選用四種不同波長的入射光與四種具有代表性的電荷轉(zhuǎn)移激發(fā)態(tài)產(chǎn)生共振。這四種電荷轉(zhuǎn)移激發(fā)態(tài)分別是團簇到分子，分子內(nèi)，分子到團簇以及團簇內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移激發(fā)態(tài)。相比于表面增強拉曼光譜，表面增強共振拉

4、曼光譜信號增強明顯，這可歸因于不同形式的電荷轉(zhuǎn)移共振增強。二、以PVridineAu20復合物為模型研究了其在外電場作用下的拉曼光譜和激發(fā)態(tài)性質(zhì)，對外電場對表面增強拉曼散射的影響進行了討論。外電場的引入輕微的改變了復合物的平衡結(jié)構(gòu)和極化率，導致振動頻率的偏移以及拉曼強度的選擇性增強。此外，通過改變外電場場強大小，可以調(diào)控電荷轉(zhuǎn)移躍遷的能量大小，從而調(diào)控電荷轉(zhuǎn)移躍遷能量與入射光頻率的共振程度，進而調(diào)控拉曼光譜信號的增強因子。同時，振動模式

5、的拉曼強度對外電場的方向很敏感，可通過調(diào)控電場的方向來增強或者抑制特定振動模式的拉曼強度。三、以A92一PATP—Au2三明治結(jié)構(gòu)吸附在石墨烯以及摻硼石墨烯的表面為模型，研究了石墨烯和摻硼石墨烯基底對SERS效應(yīng)的影響，并對該體系的電荷轉(zhuǎn)移機理進行了討論。石墨烯和摻硼石墨烯與三明治結(jié)構(gòu)之問的相互作用引起電荷的重新分布以及靜態(tài)極化率的變化，并且直接影響了常規(guī)拉曼光譜的強度。吸收光譜顯示，石墨烯和摻硼石墨烯的引入在可見和紅外區(qū)域產(chǎn)生了一些電