【摘 要】
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贵金属纳米材料和具有特定几何构型的介电材料组成的复合颗粒,在能大幅增强附近电场强度的同时,也能扩展电场增强的有效范围,因此是一种可应用于表面增强拉曼光谱（Surface Enhanced Raman Spectroscopy,SERS）的高效且可靠的探针。目前,由于该类复合颗粒形貌和材料的研究较少,复合探针增强性能仍不稳定。因此,设计、制备满足实际应用需求的金属-介电复合探针是SERS研究领域的重
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贵金属纳米材料和具有特定几何构型的介电材料组成的复合颗粒,在能大幅增强附近电场强度的同时,也能扩展电场增强的有效范围,因此是一种可应用于表面增强拉曼光谱（Surface Enhanced Raman Spectroscopy,SERS）的高效且可靠的探针。目前,由于该类复合颗粒形貌和材料的研究较少,复合探针增强性能仍不稳定。因此,设计、制备满足实际应用需求的金属-介电复合探针是SERS研究领域的重要内容。在这项工作中,通过静电辅助自组装,合成了以二氧化硅（Si O2）微球为中心,周围包裹一层长径比可调的金纳米棒（Gold Nanorods,AuNRs）的“核-卫星”复合颗粒,作为SERS探针;结合有限时域差分法（Finite-Difference Time-Domain,FDTD）数值模拟对复合颗粒的物理性质进行探究;配合便携式拉曼光谱仪,模拟违禁药物现场检测,比如3,4-亚甲二氧基甲基苯丙胺（3,4-Methylenedioxymethamphetamine,MDMA）的检测。具体研究如下。1.使用种子合成法合成长径比为2.4～7.0的AuNRs。表面改性后,带相反电荷的AuNRs和Si O2微球通过静电自组装成“核-卫星”复合颗粒。探究在不同激发波长下表面包裹不同长径比AuNRs的复合颗粒的SERS信号。分别用633 nm和785 nm激发波长进行拉曼光谱测试,使用长径比分别为2.4和3.2的AuNRs能够产生更强的SERS信号。AuNRs长径比固定时,复合颗粒直径为4μm时SERS信号最强。2.通过FDTD分别模拟了长径比为2.4～7.0的AuNRs和复合颗粒的模型,探究AuNRs长径比的改变对共振波长的调节效果,结果表明在该长径比范围内,AuNRs和复合颗粒的共振波长均从650 nm～1100 nm左右。模拟了复合颗粒的电场增强,结果显示颗粒大于4μm后电场增强趋于缓慢。通过FDTD模拟可以验证上述实验结果。3.对复合颗粒的最佳单层检测平面和稳定性做了探究。对不同浓度的MDMA溶液及其前体（黄樟素和胡椒醛）的SERS信号检测,检测限分别达到5 n M、8 n M和8 n M。通过便携式拉曼光谱仪实现了三种物质的现场检测和模拟混合MDMA药物检测。复合颗粒作为一种SERS探针,增强效果好、稳定性高且检出限低,为现场检测提供了一种新的选择。
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