银/蜻蜓翅膀SERS活性基底制备及性能研究

摘要

表面增强拉曼散射（Surface Enhanced Raman Scattering，SERS）是一种与粗糙表面相关的表面增强效应，对拉曼信号有较好的增强效果，具有极高的检测灵敏度，对微/痕量物质可进行快速检测，成为表面科学的重要工具之一，已逐渐应用于食品安全、环境保护、医学检测等多个领域。SERS活性基底的性能是决定检测灵敏度的一个重要因素。针对这一热点问题，本研究展开了对球状银纳米颗粒结构，以及其附着在蜻蜓翅膀上的电磁场增强效果的理论模拟和新型银/蜻蜓翅膀生物基底的实验制备及性能测试。以期实现SERS活性基底制备工艺简单、成本低、增强效果好等优点。主要内容如下：
　　首先，论文简介了局域电磁场中增强因子常见的几种计算方法，对本研究理论模拟用到的三维时域有限差分法（3D-FDTD）做了重点介绍。
　　然后，论文给出所设计的银纳米颗粒的整个制备过程，利用柠檬酸钠还原硝酸银的方法得到银纳米粒子，改变硝酸银的浓度或者调节柠檬酸钠与硝酸银的比例，可以获得不同尺寸的银纳米粒子，再通过扫描电镜对其进行测试分析；并以此为基础完成银/蜻蜓翅膀基底的制备，使用罗丹明6G（R6G）作为探针分子，并对制备出的新型SERS活性基底进行拉曼信号性能测试。
　　最后，利用3D-FDTD的方法对实验制备出的不同直径的银纳米颗粒的电场分布进行模拟分析，找出球状银纳米颗粒尺寸以及颗粒之间的间距对局域电场的增强规律。进一步建立与已经制备的银/蜻蜓翅膀结构基本相似的模型，理论模拟并计算所建立每组模型的最大局域场分布，从理论与实验两方面系统地分析银/蜻蜓翅膀SERS活性基底的性能。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 拉曼散射光谱简介

1.3 表面增强拉曼散射（SERS）简介

1.4 SERS活性基底

1.5 SERS基底的制备方法

1.6 SERS活性基底研究的国内外研究现状

1.7课题来源及论文研究内容

第2章 理论分析

2.1数值模拟方法简介

2.2 FDTD方法

2.3 SERS增强因子的计算方法

2.4本章小结

第3章 银/蜻蜓翅膀基底的制备及SERS性能研究

3.1 引言

3.2 基底材料和实验方法

3.3 SERS基底的制备

3.4 银/蜻蜓翅膀基底的SERS性能分析

3.5本章小结

第4章 球状银纳米颗粒对局域电场增强的理论分析

4.1 引言

4.2 不同直径银纳米颗粒结构局域电场增强的理论分析

4.3 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢