【摘 要】
：
材料表界面的化学组成及其分布决定材料的理化性质和功能。因此,对材料表界面化学结构的表征至关重要。等离激元增强拉曼光谱（Plasmon-enhanced Raman spectroscopy,PERS）和等离激元增强红外光谱（Plasmon-enhanced infrared absorption,PEIRA）能够获得表界面物种的指纹信息,具有亚单层分子/离子的超高检测灵敏度,是表征材料表界面结构的
论文部分内容阅读
材料表界面的化学组成及其分布决定材料的理化性质和功能。因此,对材料表界面化学结构的表征至关重要。等离激元增强拉曼光谱（Plasmon-enhanced Raman spectroscopy,PERS）和等离激元增强红外光谱（Plasmon-enhanced infrared absorption,PEIRA）能够获得表界面物种的指纹信息,具有亚单层分子/离子的超高检测灵敏度,是表征材料表界面结构的重要方法。作为PERS家族的一员,壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱（Shell-isolated nanoparticle-enhanced Raman spectroscopy,SHINERS）可实现材料表面高灵敏度的无损检测,尤其适用于表征材料表面化学结构。但其在非金银铜材料表面的灵敏度相比金表面降低了 1～4个数量级,极大制约了 SHINERS的研究体系。因此,非常有必要发展新的策略提高SHINERS的增强因子,突破灵敏度瓶颈。多波段PEIRA可同时增强多个分子振动模,提供完整的分子光谱。但大部分多波段天线是多组偶极天线的复合结构,不同波段的热点不重合,难以对同一区域实现多波段检测。若在一个结构中实现多波段共振通常需同时激发结构的基模式和高阶模式,但高阶模式一般为暗模式,难以有效激发。针对上述问题,本论文运用微纳光学方法开展理论研究,从激发光角度和偏振状态、纳米粒子壳层材料,以及级联耦合等三个角度提出了三种提高SHINERS检测灵敏度的策略,有望实现各种材质单晶表面各种分子拉曼信号从无到有,从弱到强的提升。在等离激元增强红外光谱方面,结合显微光谱和近场光学显微镜等表征手段,发展了一种同时支持基模式和高阶模式的纳米桥连的菱形天线,并实现了多波段热点重合的单分子层的PEIRA测量。本论文的主要研究内容如下:（1）提出高入射角度结合径向偏振将热点转移到待测表面的策略,提高单颗粒SHINERS在非币族过渡金属材料表面和非金属材料表面的SHINERS增强因子。系统研究了大角度激发策略将电场“热点”转移至材料表面的机理,并提出采用径向偏振激发的策略和相关镜头的初步光学设计,将SHINERS在各种材料单晶表面的灵敏度提高2个数量级左右。（2）提出采用高折射率（High refractive index,HRI）壳层隔绝纳米粒子（Au@HRI）提高SHINERS在过渡金属、半导体、绝缘体等各类材质平滑衬底表面上拉曼灵敏度的策略。系统研究了 Au@HRI纳米粒子在不同材质单晶表面的拉曼增强因子,局域光学力和局域温度的变化。并结合径向偏振激发策略,研究了 Au@HRI在Al2O3单晶上的“热点”转移以及拉曼增强因子。该策略将平均拉曼增强因子提高10倍以上。（3）运用级联光场耦合原理,理论上设计了衰减全反射棱镜级联纳米结构增强拉曼光谱构型,将各类材质表面的拉曼灵敏度提高了 1～2个数量级。系统研究了各类材质表面的局域场增强因子和辐射增强因子,并针对各种材质表面提出了最优结构和尺寸。最后探讨了粒子耦合对最优结构参数的影响。运用上述三种策略可将SHINERS拓展至更多材料单晶表面、更普适分子的吸附结构及表面反应体系的研究中。（4）发展了一种纳米桥连的菱形天线,同时激发该天线的基模式和高阶模式,并实现多波段单分子层的PEIRA测量。显微光谱表明该天线在中红外波段有两个共振,散射型扫描近场光学显微镜近场成像和理论模拟指认了两个共振的近场模式以及热点位置。接着运用RLC电路分析指出连接两臂的纳米桥起到电感和电阻作用,调控结构共振频率和吸收强度。最后引入纳米间隙和波导腔模式耦合同时增强两个模式,实现单分子层的多波段检测。该工作启示我们合理的设计具有纳米桥和纳米间隙的结构有望实现超高灵敏的多波段SEIRA。
其他文献
木质纤维素占植物类生物质的90%以上,是最主要的可再生碳资源,有望部分取代化石资源用于生产碳基化学品。温和条件下选择性活化木质纤维素及其平台分子中特定化学键制备高值化学品是生物质高效转化利用的关键,是生物质领域最具挑战性的课题。本论文的研究聚集原生木质素选择性断键及木质纤维素平台分子选择性还原,旨在发展温和条件下高效、选择性制备官能团化高值化学品的光催化反应新过程和高效催化剂体系。本论文发展了一种
材料的多孔结构不仅可以提供大量内表面积和客体分子扩散通道来强化吸附和催化性能,也可以衍生特殊结构的纳米材料。构筑方法的创新往往能够获得新颖的多孔材料。相比于其他方法,溶胶凝胶法具有过程温和可控等优势。由于材料结构和材质上的创新在不断推进,该方法的拓展也在进行。其中,合理的工艺技术介入具有一定可行性。高压CO2作为一种特殊的溶剂技术,可对溶胶凝胶过程进行控制和调整,也可对凝胶骨架进行保护和优化。所以
保护基化学即官能团保护化学,在反应过程中,具有高反应活性的官能团需要被“保护”起来;在需要其参与反应的时候,再脱去保护释放出官能团。保护基化学已经成为现代合成化学的重要组成部分。而对于高活性无机纳米材料,这种策略同样具有重要的意义,尤其是对黑磷（BP）纳米片。黑磷是继石墨烯之后最重要的二维（2D）纳米材料之一。由于其可调节的带隙、合适的载流子迁移率和开/关比、以及优异的生物相容性已引起人们的广泛关
自然界中无时无刻都在发生着化学反应,人们在认识催化剂之前就通过各种方式利用催化剂,催化已渗入我们生活的方方面面。1925年,H.S.Taylor提出化学反应不是在整个催化剂的固体表面进行的,而只在某些活性位点或中心。此后化学家们就致力于表征活性位点的微观结构来理解原子特殊排列是如何加速化学反应。然而,迄今为止明确催化剂活性位本质和构建准确的构效关系仍然是多相催化研究的瓶颈难题。这是由于多相催化剂的
非均相催化体系在反应条件下表现出高度的动态效应,其中催化剂结构的动态变化对催化体系的性能有着显著影响。然而,实验上受限于当前谱图技术和电镜技术的时间分辨和空间分辨的发展,很难实现在基元反应过程中表征催化剂结构的动态变化。另一方面,传统非均相催化的理论计算通常只是对催化剂进行简单的静态结构优化,寻找最稳定构型,忽略了反应条件下催化剂本身的动态特性,因此,对动态催化的微观认识较为肤浅。但是,当催化剂小
以功利主义和道义论为代表的传统伦理学难以应对人类基因干预技术的技术风险和伦理风险。与之相比，境遇伦理学具有全局性道德思维、强调伦理共同体的价值诉求、突出道德选择的权衡性以及承担自由决断的道德责任等理论特征，能够有效应对人类基因干预技术带来的风险挑战。境遇伦理学既注重伦理规范的普遍性原则，又强调原则适用的具体情境，从而实现了伦理规则与技术境遇的融通，为人类基因干预技术的发展提供了切实的伦理引导。
表面等离子体耦合发射法（Surface Plasmon Coupled Emission,SPCE）是利用平滑金属薄膜产生的表面等离子体与其表面近场范围内的激发态偶极子相互耦合之后在棱镜侧产生增强的定向发射光学信号技术,能够有效提高检测灵敏度。SPCE由于其独特的性质,如定向发射性、P偏振性、波长分辨性和背景抑制性等,近年来已被广泛应用于分子检测、生化传感分析、生物组织成像等领域。荧光技术具有灵敏
以碳纳米管和石墨烯为代表的低维碳材料因其独特的结构和优异的物理性能被认为是主导未来科技发展最重要的材料之一。然而,无论是工程应用还是基础研究,低维碳材料还有很多重要问题尚未解决。例如,碳纳米管和石墨烯的卓越性能与其独特的sp2碳结构密切相关,但如何对这种结构进行精确控制还是一个巨大挑战;又如,低维碳材料作为器件单元如何与金属电极在外场下保持稳定高效的接触,这仍然是碳基电子学领域一个亟待解决的关键问
会计监督作业会计的基本职能之一，对于企事业单位的发展具有关键性作用，从公立医院的实际发展来看，伴随着现代化建设的飞速发展，无论是在建设规模还是建设数量上都实现了明显的提升。为了保证公立医院的公益性特征，需要从实际出发，加强和落实会计监督管理，培养专业化的管理人员，提升内部管理人员的综合素养，建立并完善对应的监管制度体系，依靠制度的约束规范内部监管行为，防止和避免监管中出现以权谋私的现象，从而保障国
为科学、准确地确定光储项目的经济性和平准化度电成本（LCOE）,考虑技术进步、政策调控等因素的影响建立光储项目成本效益模型、LCOE模型以及系统动力学仿真模型。以河北省光储开发项目为案例,分别在有无补贴的情况下应用模型,对光储项目LCOE、内部收益率和综合效益等指标进行仿真分析。选取青海省、云南省光储开发项目做对比研究,测算出光储项目在上述3省中实现平价上网的不同临界点。所建模型可用于分析光储项目