基于纳米多孔金体系的传感及荧光淬灭的研究

摘要

纳米多孔金(NPG)是具有双连通结构的纳米级多空气孔金薄膜。一方面，纳米尺寸的无规则孔结构具有极大的比表面积，双连通结构有助于气体渗透；另一方面，与光波长相匹配的纳米金丝结构使得NPG被光照射时，将会被激发产生表面等离激元和局域表面等离激元。利用纳米多孔金属材料的结构连续性、优异的导电导热性能和较高的比表面积、以及表面等离激元诸如场局域、亚波长等特异性质，NPG可以作为一个研究平台在多领域进行基础科学研究和应用。
　　本研究主要内容包括：⑴以NPG为生长模板通过原子层沉积技术沉积SnO2经退火、去除模板后制备得到了具有双联通结构的SnO2薄膜。经测试该薄膜表现出优异的气敏特性：氮气氛围下最低检测极限达到了170 ppb，响应恢复时间分别为40 s/130 s；在空气中检测时，响应度增加了两个数量级，表现出极高的响应度。通过对比氮气氛围和空气氛围下的气敏测试结果，我们提出一种新的二氧化锡对二氧化氮响应的气敏机制，我们的研究结果有助于进行进一步的高响应度气敏传感器的研究。⑵通过将石墨烯和NPG进行复合，我们实现了石墨烯对量子点荧光淬灭效率的增强，该结果将可以提高利用石墨烯和荧光淬灭法检测生物分子构象及动态学变化的灵敏度。我们的研究发现，NPG支撑石墨烯构成的复合结构在重新调整费米能级后提高了受主（石墨烯）接受位于激发态的施主（CdSe量子点）电子的能力；此外光激发产生的表面等离激元提升了石墨烯的电子空穴对跃升几率，促进了福斯特能量转移和德克斯特电子转移过程，因此大大提高了本征石墨烯的淬灭效率。这项研究对于制备高灵敏度的FRET生物传感器具有参考价值。

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第一章 绪论

1.1 纳米多孔金属材料

1.2纳米孔金(NPG)的结构特点和性质

1.3纳米结构的二氧化锡(SnO2)在气敏方面的研究

1.4石墨烯的应用和发展

1.5 本论文主要研究内容

第二章 实验体系设计与测试方法

2.1 双连通结构的SnO2薄膜的制备及其对NO2检测的研究

2.2 NPG支撑的石墨烯荧光淬灭增强的研究

第三章 双连通结构SnO2气敏传感器对NO2气体的检测

3.1 引言

3.2具有双连通结构的纳米多晶SnO2的制备

3.3 气敏测试结果分析与讨论

3.4 本章小结

第四章 NPG支撑的石墨烯荧光淬灭增强的研究

4.1 引言

4.2 NPG支撑石墨烯的淬灭体系的确定

4.3基于NPG支撑的石墨烯复合结构的制备流程

4.4实验结果表征与分析

4.5 本章小结

第五章 总结和展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间取得的研究成果

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