【摘 要】
:
光镊在微观领域有着杰出的贡献,是实现微纳颗粒捕获与操纵的重要技术手段,其基本原理为光与物质之间动量传递的力学效应,广泛用于生物及医学、化学、物理等领域。光镊在光场中形成能捕获微纳颗粒的的三维势阱,具有无标记、非接触、无损伤、实时检测等特点。表面增强拉曼光谱技术(Surface-enhanced Raman scattering,SERS)是一种利用金属纳米结构的电磁场局域能力和增强能力实现拉曼信号
论文部分内容阅读
光镊在微观领域有着杰出的贡献,是实现微纳颗粒捕获与操纵的重要技术手段,其基本原理为光与物质之间动量传递的力学效应,广泛用于生物及医学、化学、物理等领域。光镊在光场中形成能捕获微纳颗粒的的三维势阱,具有无标记、非接触、无损伤、实时检测等特点。表面增强拉曼光谱技术(Surface-enhanced Raman scattering,SERS)是一种利用金属纳米结构的电磁场局域能力和增强能力实现拉曼信号增强的技术,而电磁场强度直接关系到SERS技术能否实现。与传统光镊技术相比,基于表面等离激元的光镊能够在光轴中心形成电磁场增强的SPP虚拟探针,能够使拉曼信号的增强因子提高两个数量级;并且表面等离激元光镊能够让金属颗粒与金膜之间形成Gap结构,产生超高的电磁场强度,在一定的条件下拉曼增强因子能达109以上。但是基于表面等离激元的光镊依旧存在金属颗粒捕获的稳定性的问题,由于表面增强拉曼光谱技术的原因,我们需要更稳定的颗粒捕获。而热电纳米光镊以其高效稳定的颗粒捕获效率特征出现在我们的视野中,结合表面等离激元的光镊与热电纳米光镊两种光镊技术,本文提出一种表面等离激元热电光镊,实现了对微纳金属颗粒的高效稳定捕获,并且具有很好的SERS增强。本论文的主要内容包括:1.根据光镊技术的发展历史,简要介绍了表面等离激元光镊与热电纳米光镊的研究现状和发展前景表面增强拉曼光谱技术的基本原理,并提出表面等离激元热电光镊。2.系统介绍了表面等离激元光镊与热电纳米光镊的技术原理,首先介绍了光与金属相互作用,如何激发表面等离激元、基本特性,最后对颗粒在SPP光镊和热电纳米光镊各自受力进行分析。3.针对不同的金属膜厚、颗粒直径、CTAC浓度以及激光功率对表面等离激元热电光镊的影响,进行光镊系统的搭建。实验分析对比不同影响因素对表面等离激元热电光镊在金属颗粒捕获稳定性方面的影响,并建立了金属颗粒在光镊系统中的受力模型,分析金属颗粒的捕获刚度,为进一步优化表面等离激元热电光镊做前期工作。4.针对表面等离激元热电光镊在表面增强拉曼光谱上的效果,在FDTD上建立光镊模型,进行金属颗粒在光镊中的局域电磁场增强的理论分析。同时制作二维材料MoS2的实验样品在优化好的表面等离激元热电光镊系统中做的拉曼扫描成像实验,并达到了预期的效果,为下一步在细胞成像技术上打下基础。5.我们对表面等离激元热电光镊及其表面增强拉曼散射技术研究的应用进行了总结,并对其未来的发展前景做了展望。
其他文献
堇青石陶瓷具有热膨胀系数低、抗热震性能好、化学性能稳定、热导率小、介电常数低等优点,在汽车、电子、冶金、化工和环境保护等领域具有广泛应用。然而,传统的陶瓷成形技术难以成形具有复杂结构的堇青石陶瓷零件,限制了其应用范围。DLP光固化成形技术为新型复杂堇青石陶瓷结构的制备提供了一条新的思路。堇青石光敏树脂陶瓷浆料的制备和DLP打印及后处理工艺为堇青石陶瓷材料和结构的设计与应用拓展提供了更大的自由度。本
光声传感技术有机结合了光学激发和声学探测两种物理手段,通过探测色素物质吸收短脉冲激光后,因瞬时热弹性效应产生的光声波实现组织光学吸收特性的特异性观测。传统的光声传感通常采用压电型超声换能器对光声信号进行探测,但受制于压电材料的自身物理特性,这类换能器的带宽有限,往往限制在几十兆赫兹。在生物样品中存在尺寸和形态各异的众多光学吸收体(如亚微米级的细胞核、微米级毛细血管、以及百微米级主血管等),它们受激
随着我国绿色建筑技术的快速发展以及计算机辅助设计研究的不断深化,性能导向的建筑设计优化作为一个新兴的建筑创作方法而受到建筑师的广泛关注。在目前的建筑节能设计中,建筑性能优化的运用逐渐增多,尤其针对建筑形体的优化做了大量的研究。然而,建筑设计初期阶段建筑的边界条件尚未确定,例如建筑材料和人员作息,这一情况使建筑形体优化结果的可靠性存疑。为了适应我国绿色建筑快速发展的需求和能耗模拟的准确性,必须对建筑
超精密加工最早应用于航天航空和国防科技等领域,而随着其技术的成熟和市场需求的增加,其在民用领域也得到广泛的应用,如手机镜头、非球面眼镜和光学仪器等。随着科学技术的日益发展和人民生活水平的提高,对具有极高信号传输性能和高质量的光学表面产品的需求与日俱增,而传统的超精密加工材料,如铜材、铝材等,由于其材料性能的限制,很难再满足高性能的需求,因此需要性能更加突出的新材料,而其中比较典型的是非晶和单晶材料
可见光(380-780nm)在整个电磁波谱中仅占很小一部分,因其可直接被人眼所接收,是人类获取信息的主要媒介之一。可见激光即波长处于可见光范围的激光,其在激光投影、医学成像、激光显示等领域具有广阔的应用前景。以Pr3+为代表的稀土粒子受激辐射是获取可见激光最为高效的方式之一。Pr:YLF晶体因其具有相对较大的发射截面和较小的声子能量在众多激光晶体中脱颖而出。在本文中,选用a-cut方向0.3 at
进入21世纪,科学技术发展不断加速。在“大众创业、万众创新”的浪潮下,高校、企业联合的校企合作研究模式越来越流行,科技发展硕果累累。在此背景下,许多的城市,城区,乃至社区都需要配备相应规模的科学展览建筑,用于研究成果的发布展示,同时也满足青少年的科普需求,因此对科学馆的设计方法、设计模式、设计成果等相关的研究也越来越必要。随着素质教育的推进,教育观点也逐步发生了改变:教学理念由单纯的科学文化知识教
近年来,FRP材料因为其优越的力学性能一直被广泛应用于混凝土结构加固领域。大应变FRP(Large-Rupture-Strain FRP,简称LRS-FRP)作为近年新兴的一种纤维材料,因LRS-FRP断裂应变能力优越,远远大于传统的FRP的2%,正好可以克服传统FRP在约束矩形柱中角部应力集中而断裂应变太小导致的脆断问题,同样也因为其较低的弹性模量和较大的断裂应变,在相同约束刚度的条件下,LRS
我国的老龄化问题随着社会发展而不断突出,为满足现有发展阶段的养老需求,居家养老社区养老已经成为我国主导的养老形态。考虑到我国城市化的程度与进程,在封闭式居住小区居住成为我国老年人主导的居住模式。在该模式中,既有小区在设计建造时缺少对老年人的关照,这使得老年人的特殊需求与社区外部环境设计的不合理之间的矛盾日益尖锐。本文聚焦于视知觉角度,试图从人对于环境的视觉认知角度出发,探讨在老年人视知觉能力退行的
在建筑产业化持续推进的进程中,装配式体系、集成化体系、钢结构建筑的发展使得轻型钢结构模块化建筑备受越来越多的关注并促进了其在城市工程项目的应用。面对城市中青年群体对居住的迫切需求,现有的青年公寓在制度管理方面尚未健全,居住质量得不到完全保障和更新,因此本文提出用轻型钢结构模块化的设计建造手段对青年公寓进行系统构建和功能应用方面的探究。轻型钢结构模块具有轻质、灵活、独立的特点,标准化生产和装配式建造
长江自古以来一直都是中国的经济重心,皖江是长江在安徽境内的一段区域,古代由于皖江及其支流水系(简称皖江系)的水运系统形成了许多传统商业街巷,现如今由于城镇化的快速发展以及老建筑年久失修,传统商业建筑受到了极大的破坏,商业街巷特色逐渐失去,传统街道也逐渐消失。本人想通过对皖江传统商业街进行一次系统的调研,试图为皖江地区商业街区的适应性保护和有机更新提供理论支撑。皖江地区位于安徽省中部地区,皖江文化一