不同核/壳大小Au@SiO2的制备及其SERS研究

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表面增强拉曼光谱(SERS)自1974年被发现以来因其具有极高的检测灵敏度而被广泛的应用于食品安全、电化学、生物医学等诸多领域。这是一种能够与单分子荧光技术相媲美的技术。然而,一个致命的缺陷是只有极少贵金属(例如:金、银、铜等)以及碱性金属(例如:钠、钾等)才具有较高的SERS效应。而碱性金属因其在自然环境下很难以单质形式存在,因此,作为SERS活性基底的材料主要还是金、银、铜。而三者的SERS活性规律为银>金>铜。但因为银纳米粒子在自然环境下容易氧化而失去拉曼活性的缺点阻碍了其实际应用。另外,银纳米粒子的形貌难以控制使得基底的普适性较差,极大的限制了SERS的实际应用。因此,亟待发展一种简单、快捷、方便而且灵敏度高、重复性好以及稳定性强的SERS活性基底。  本文分别采用经典的Stober方法和厦门大学李剑锋教授发明的方法制备了一系列不同壳厚和不同核尺寸的 Au@SiO2纳米粒子并将其单层平铺在硅衬底和金衬底上研究了粒子尺寸、间距以及不同衬底对表面增强拉曼散射强度的影响。还研究了分子在Au@SiO2纳米粒子表面的吸附过程,并尝试将其应用到不同领域用于检测。本文的主要研究内容:  1、采用柠檬酸钠还原氯金酸的方法在125℃温度下制备了一系列平均粒径分别为15 nm、25 nm、50 nm的金纳米粒子,并用紫外可见吸收光谱仪、场发射扫描电子显微镜以及透射电子显微镜对纳米粒子进行表征。  2、利用经典的Stober方法和厦门大学李剑锋教授报道的方法分别制备了几种不同壳厚和不同核大小的Au@SiO2纳米粒子。如合成了壳厚为2-3 nm,核尺寸分别为15 nm、25 nm、50 nm的Au@SiO2纳米粒子,以及核尺寸为50 nm,壳厚分别为3 nm、15 nm、35 nm、50 nm的Au@SiO2纳米粒子。  3、将制备好的不同核尺寸和不同壳厚的Au@SiO2纳米粒子制备成单层致密的Au@SiO2纳米粒子膜,再其分别转移至亲水性的硅片和金衬底上以罗丹明6G(R6G)为探针分子研究了粒子尺寸和间距对表面增强拉曼散射的影响,同时,还检测了单层平铺致密 Au@SiO2纳米粒子的检测灵敏度,稳定性以及再现性等问题,并将其应用于检测分子在核壳结构表面的吸附行为以及将其引入至全息体系中证明双扩散模型。  4、结合有限时域差分法(FDTD)分别模拟了金纳米粒子二聚体放置在真空以及放置在不同衬底上时周围的电磁场耦合情况,并对耦合结果作出了分析和与实验数据进行了对比验证。
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