论文部分内容阅读
本文通过热蒸发的方法,在液相表面制备了贵金属金、银分支状纳米薄膜,该金、银纳米薄膜由微米尺寸的金、银分支状凝聚体聚集而成,而金、银凝聚体又由纳米量级的金、银纳米颗粒紧密堆积而成,大量颗粒间隙在10 nm以内。基于金、银分支状薄膜的结构特点,本文将其应用到表面增强拉曼基底的研究上,具有重要的理论意义和应用价值。该金、银薄膜具有富含活性热点、制备简单和可重复性较好等优点,对构建用于环境污染物检测和生物疾病监控等领域的表面增强拉曼散射传感器具有较好的潜在应用前景。本课题主要研究内容如下:（1）通过热蒸发方法在液相基底表面制备不同名义厚度的金、银纳米薄膜。通过光学显微镜观察薄膜表面的光学形貌,结果表明沉积到液相基底表面的金、银原子在经历“二阶段生长”后,形成微米量级的分支状金、银凝聚体。随着沉积名义厚度的增加,薄膜表面的覆盖率不断提高,并渐转变为均匀的薄膜。通过扫描电子显微镜观察薄膜的微观形貌,发现金、银分支状凝聚体是由纳米尺寸的金、银纳米颗粒紧密排列而成。通过统计金、银纳米颗粒的尺寸,发现金纳米颗粒的尺寸主要分布在1234 nm,平均尺寸在20 nm左右,银纳米颗粒的尺寸主要分布在40100 nm,平均尺寸为60 nm左右。且对于金薄膜,随着沉积厚度的不断增加,金纳米颗粒的尺寸略有减小。（2）在拉曼光谱检测过程中,将所制备的金、银分支状薄膜作为表面增强拉曼散射光谱的基底,采用罗丹明6G作为拉曼测试的探针分子。表面增强拉曼散射光谱表明,这种金、银纳米薄膜具有良好的拉曼增强效果,对罗丹明6G分子的检测极限分别可以达到10-8和10-7 M,随着金薄膜名义厚度的不断增加,拉曼信号逐渐减弱。通过分析金薄膜基底拉曼光谱的Mapping图谱,证明该基底的薄膜具有较好的均匀性,且随着厚度增加,薄膜的均匀性不断提升。（3）采用时域有限差分方法,从理论上分析金、银薄膜能够增强拉曼信号的机理。首先建立金属二聚体模型,探究电场增强效果和金、银纳米颗粒的颗粒尺寸、间距之间的关系。仿真结果表明,金、银纳米颗粒的间距越小,电场增强幅度越大;当颗粒间距一定时,随着纳米颗粒的尺寸的不断增大,电场增强幅度先增大后减弱,存在最优的颗粒尺寸,且最优颗粒尺寸随着颗粒间距的增加而往大尺寸方向偏移。随后基于金、银薄膜的微观形貌,将微观形貌中金、银纳米颗粒的位置、尺寸信息一一对应到仿真软件中进行建模,仿真结果表明在颗粒间隙位置存在电场的显著增强,有力支撑了拉曼检测的实验结果。