金納米陣列的近場光學(xué)表征及其表面增強(qiáng)拉曼散射應(yīng)用.pdf

1、表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)是一種可以高靈敏度地獲得分子特征振動信息的無損檢測技術(shù)，由于貴金屬納米粒子的局域表面等離子體共振（LSPR）特性，該技術(shù)能將分子的常規(guī)Raman散射信號強(qiáng)度提高106倍或更高，甚至可以實(shí)現(xiàn)單分子水平的檢測。近幾年來，SERS技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用與環(huán)境科學(xué)，生物科學(xué)以及醫(yī)藥學(xué)等領(lǐng)域中。在 SERS檢測過程中經(jīng)常伴隨著 SERS基底的制備，而且 LSPR效應(yīng)嚴(yán)格依賴于貴金屬納米粒子的形貌與尺寸，所以如何制備高增強(qiáng)因子

2、、穩(wěn)定的SERS基底已成為目前人們廣泛研究的課題，同時，研究貴金屬SERS基底形貌、尺寸與LSPR的關(guān)系，對于SERS檢測技術(shù)也有著重大的意義。
　　我們通過制備了不同種類的金納米陣列作為 SERS基底并對他們進(jìn)行相應(yīng)的形貌以及LSPR表征，結(jié)合實(shí)驗(yàn)和理論研究了SERS基底形貌、尺寸與SERS增強(qiáng)效果之間的聯(lián)系，此外，我們還研究了不同激發(fā)波長（532nm、633nm、785nm）對金納米陣列 LSPR特性的影響。最后我們自主搭建了

3、消光譜檢測系統(tǒng)，可以用來精確定位測量 SERS基底的吸收光譜，通過吸收光譜的檢測可以確定相應(yīng) SERS基底的LSPR共振峰以便更好的研究不同 SERS基底的LSPR效應(yīng)，并且可以實(shí)現(xiàn)對恩諾沙星溶液的定量檢測。
　　本論文主要有五個部分組成。第一部分，對 SERS增強(qiáng)機(jī)理以及近幾年來 SERS基底的制備的研究現(xiàn)狀進(jìn)行簡單概述，分析不同方法制備的SERS基底的優(yōu)劣，并結(jié)試圖尋找最佳的SERS基底制備方法。第二部分，利用電子束刻蝕技術(shù)（

4、EBL）制備了一系列周期、準(zhǔn)周期金納米陣列并利用掃描電子顯微鏡及原子力顯微鏡對其進(jìn)行形貌表征，結(jié)合有限元理論和近場光學(xué)顯微鏡實(shí)驗(yàn)探究了納米陣列結(jié)構(gòu)依賴的LSPR特性，同時發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)周期陣列具有更好的LSPR電場增強(qiáng)效果。此外，利用4MBA作為拉曼標(biāo)記物，探究了納米陣列SERS增強(qiáng)效果與其納米粒子尺寸以及納米粒子間距的關(guān)系，最后我們發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)周期納米陣列較周期納米陣列具有更好的SERS增強(qiáng)效果，特別的，由100納米大小的納米方柱組成的Thue-M

5、orse納米陣列能取得超過107的SERS增強(qiáng)因子。第三部分，研究了不同激發(fā)波長對周期金納米陣列SERS增強(qiáng)效果的影響，我們用電子書刻蝕法制備了一系列不同納米粒子間距的納米陣列作為SERS基底，首先我們結(jié)合理論與試驗(yàn)探究了一系列金納米陣列的消光光譜以確定它們的LSPR峰，在接下來的SERS光譜檢測中我們引入了三個不同波長的激光器作為激發(fā)源，結(jié)果表明對于任意參數(shù)的周期金納米陣列，633nm波長的激發(fā)光能夠取得最好的SERS增強(qiáng)效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)