金属纳米粒子有序组装体中电荷转移及其拉曼光谱研究

摘要

纳米尺寸的金属粒子与功能分子的组装，由于其众多领域的潜在的巨大应用前景受到了广泛的关注。研究表明，基底以及其他粒子的相互作用能够极大的改变单个粒子的性质。纳米器件中金属纳米粒子的其中一个最重要的性质就是金属纳米粒子与表面吸附功能分子的界面上发生的电荷转移。然而，目前关于基底对金属纳米粒子与表面吸附功能分子的界面上发生的电荷转移的作用的研究甚少。众所周知，金属纳米粒子与表面吸附功能分子的界面上的电荷转移对表面吸附分子的SERS有很大的贡献。除了提供关于界面电荷转移的光谱信息外，由于它具有丰富的分子结构信息、较高的灵敏度以及表面选择性，表面增强拉曼光谱已成为研究分子一金属纳米粒子体系的一个有力工具。一般认为SERS增强可以归于电磁增强和化学增强机理。电磁增强源于金属纳米粒子(如金，银)表面自由电子在紫外．可见光区域的表面等离子体共振(SPR)。在表面等离子体共振作用下，金属纳米粒子附近的电磁场能得到极大的增强，因而分子能够受到比激发光大的多的电磁场。化学增强机理是激发光促使电荷发生转移的过程，涉及到分子的能级与金属粒子能级之间的动态电荷转移。在多数SERS研究中，化学增强很少得到单独探讨，基本是在讨论电磁增强时附带论及。由于电磁增强依赖于金属纳米粒子的表面等离子体共振，所以通过控制合适的条件，仍可能单独研究电荷转移对SERS的影响。 ’本论文主要研究内容和结论如下： 1．通过合成粒度分布均匀，性能稳定的金、银溶胶，利用自组装技术在玻璃表面成功构筑银纳米粒子的二维亚单层结构，利用UV-Visiable技术，发现在组装结构中银纳米粒子之间的相互作用对偶极子表面等离子体共振有较大的影响，这也可能意味着相邻银粒子间电磁场的增强与银粒子的偶极子模式间的偶合密切相关。 2．利用自组装方法，在聚乙烯吡啶修饰的玻璃基底表面构筑了银纳米粒子的单层及双层有序结构。基底上正电荷所诱导的金属纳米粒子的偶极的形成减弱了从金属纳米粒子到PATP分子的电荷转移，卤素离子的共吸附使得金属纳米粒子表面的电荷重新分布。 3．利用对巯基苯胺作为耦联分子在玻璃基底表面构筑了Ag/PATP／Ag，Au/PATP/Ag等系列纳米粒子二维组装阵列，形成二极管结构模型。利用表面增强拉曼光谱技术发现不同的纳米粒子组装体其b2振动模式谱峰强度有很大差异，实验证实b2振动模式的谱峰特异性增强来自于组装体中金属纳米粒子间经由耦联分子的电荷转移，b2振动模式的谱峰增强的程度依赖于耦联分子自身的偶极振动模式及组装体的结构。 4．采用自组装方法，分别以对巯基苯胺和1，4．二巯基苯为耦联分子，在玻璃片基底表面上构筑了银纳米粒子的单层、双层和三层有序结构。表面增强拉曼光谱研究表明，在有序银纳米粒子组装体中偶联分子的拉曼散射得到很大增强，其中对巯基苯胺的拉曼散射增强效应主要来自基底表面纳米粒子与双层银纳米粒子间的电磁耦合，而l，4．二对巯基苯的拉曼散射增强效应则主要由上面两层银纳米粒子之间耦合作用所致。

目录

文摘

英文文摘

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第一章文献综述

第二章基底对金属纳米粒子组装体中耦联分子的SERS影响

第三章二极管纳米粒子有序组装体的拉曼光谱研究

第四章多层纳米粒子自组装结构的光谱性质研究

总结

作者学习期间发表的论文

致谢