论文部分内容阅读
贵金属纳米粒子以其独特的光学、磁学、电学以及催化性质引起了人们极大的兴趣，并作为新型材料被广泛的应用到生物传感、疾病诊断与治疗和表面增强光谱等领域中。基于贵金属纳米粒子的应用前景，本论文主要围绕纳米粒子作为传感膜在水质监测和表面增强拉曼光谱中的应用进行研究，主要有以下几点研究工作：通过在石英片上构筑银纳米三角自组装单层膜，将其作为一种新型的纳米传感芯片检测水中卤素离子(Cl-, Br-和I-)的浓度。基于在银纳米三角向圆盘的形貌转变过程中使用不同浓度卤素离子刻蚀银纳米三角得到不同的刻蚀速率，利用Logistic拟合方程，我们计算出银纳米传感膜对Cl-, Br-和I-的最低检出浓度分别为300,3.0和3.0μM，检测范围分别为0.3-6.0mM,3.0-70.0μM和3.0-18.0μM。通过抗干扰实验表明银纳米粒子传感膜对其它阴离子有很好的抗干扰性。利用聚苯乙烯微球为掩板，使用等离子体刻蚀仪构筑硅纳米柱阵列，在硅柱表面分别沉积不同厚度的(3,5,7,8,9,10nm)银纳米薄膜，并利用退火在硅柱表面构筑银纳米粒子(Particles on Pillar: POP）。紫外可见消光光谱显示在633nm附近，POP阵列反射最弱，即吸收最强。所以本实验中使用激发波长为633nm的拉曼去探究最优厚度的银膜。实验揭示当银膜的沉积厚度为7nm时呈现出最强的拉曼信号。利用上述构筑的SERS基底，采用10-6M的4-MPY分别滴加到沉积7nm厚的银膜POP基底和普通硅片基底，并用激发波长为532,633和785nm的激发光对这两种基底进行拉曼研究，实验证明经过银纳米粒子修饰的硅纳米柱阵列在三种波长的激发光下都比经过银纳米粒子修饰的普通硅片基底具有更强的SERS信号。我们还计算了激发波长为633nm时，4-MPY在POP和普通硅片上拉曼峰位1092cm1处的增强因子，计算结果分别为1.5×106和2.4×105。采用激发线为633nm的拉曼对不同浓度的4-MPY进行SERS检测，得到了增强效应。最后，我们使用FDTD进行电磁场强度模拟，从理论上证明了POP结构具有更强的电磁场强度。