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利用金银合金薄膜制备表面增强拉曼散射(SERS)基底可望克服银膜SERS基底稳定性差和金膜SERS基底成本高、场增强因子不足的缺点,从而拓展SERS技术的应用。本论文在玻璃基板上制备平滑金银合金薄膜SERS基底以及金银合金薄膜和介孔二氧化硅(MS)薄膜相结合的SERS基底,并对这两种SERS基底进行了仿真优化和实验分析,取得如下主要结果: 1.介绍SPR-SERS技术的物理背景,主要包括:拉曼散射原理、全内反射与消逝波、SPR与其对表面电场的增强作用、偶极子的定向辐射理论等。 2.利用Kretschmann棱镜耦合结构和532nm激光光源,测试了金银合金薄膜的SPR-SERS效应,并与纯金薄膜的测试结果进行了比较。结果显示在激发光为p偏振态且入射角为SPR共振角时,附着于金银合金薄膜表面的NileBlue(NB)分子的SERS信号达到最强,约是利用纯金薄膜测得的SERS信号强度的2倍。在金银合金薄膜表面自组装金纳米粒子后,NB吸附层的SERS信号比自组装纳米金之前测得的信号增强了至少两倍,比利用纳米金修饰的纯金薄膜测得的信号高出1倍多。实验结果还表明在棱镜底面沿薄膜法线收集的SERS信号是完全非偏振光,而从棱镜侧面收集的SERS信号是p偏振光,是拉曼光借助SPR效应产生的定向发射。 3.通过对涂布在金银合金薄膜表面的硅基凝胶膜进行高温热处理制备出表面大面积均匀的SERS基底。利用扫描电子显微镜观测到由硅基凝胶膜经高温脱模形成的MS薄膜具有表面开口结构,基底的X射线能量色散(EDX)谱揭示了高温热处理引起金银合金薄膜中的银原子流失,从而导致薄膜的纳米构造。通过测试基底对NB和Crystal Violet(CV)分子的SERS光谱,观测到在玻璃衬底与50nm厚的金银合金薄膜之间插入20nm厚金薄膜能够显著提高基底的SERS增强因子。测试了基底在水溶液样品(50nmol/L CV)中的浸渍时间对SERS信号的影响,结果指出SERS信号随浸渍时间的增加而增强并在30min后达到稳定,15 min浸渍时间对应的SERS信号强度达到其稳定值的85%。对比实验指出CV的SERS光谱与其溶液的常规拉曼光谱的峰位完全一致,揭示了介孔二氧化硅薄膜能够有效阻止SERS基底的金属成份对待测分子拉曼指纹谱的干扰。实验还证明了这种新型SERS基底对水溶液中NB的探测下限可达1nmol/L。 本论文通过上述工作以期系统性地说明基于金银合金薄膜的SERS基底具有重要的研究意义和很高的应用价值。