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本论文通过合成不同性质的金、银纳米粒子,采用自组装技术,在金属,玻璃和导电玻璃的表面成功构筑了有序的纳米结构,并研究由此带来的一系列新颖的光学性质及其作为新型的增强基底在表面增强拉曼光谱中的应用。主要研究内容和结论如下:
1、通过合成粒度分布均匀,性能稳定的金属银溶胶,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-visible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,分别在ITO电极和光滑银基底表面构筑了银纳米粒子有序结构,通过与分子吸附在粗糙银电极表面得到的增强拉曼光谱比较,在有序银纳米粒子组装体中耦联分子的拉曼散射得到很大增强,其特征谱峰的峰位置和强度都有变化。组装体中耦联分子对巯基苯胺(PATP)拉曼散射的增强归因于银粒子和银表面之间的电磁耦合,并且电磁场主要集中在银粒子和银基底表面之间的这一区域,即银粒子的局域等离子体(LSP)与银基底的表面等离子激元(SPP)的耦合作用。
3、合成具有不同化学性质的银纳米粒子,利用对巯基苯胺作为耦联分子在光滑银基底表面构筑了Ag/PATP/Ag银纳米粒子二维组装阵列。利用表面增强拉曼光谱技术发现银溶胶中不同性质的银纳米粒子,即银溶胶纳米粒子表面吸附的阴离子对耦联分子与银基底之间的电荷传递有着重要的影响。
4、利用表面增强拉曼光谱技术,发现苯功能衍生物:苯硫酚,对巯基苯胺和对苯硫酚在粗糙银电极上有着不同的吸附取向:苯硫酚是直立吸附,对巯基苯胺则是垂直吸附在银表面,而对苯硫酚采取平躺的吸附构像。
5、利用电化学沉积法,在对巯基苯胺修饰的光滑的银电极表面构筑了银纳米粒子的有序二维结构,通过与利用自组装方法构筑的银粒子阵列中耦联分子表面增强拉曼光谱的研究比较,发现银离子在吸附层修饰的银电极表面进行电化学沉积可能采取两种机理:在双电层附近,溶液中的阴离子参予了整个过程,银粒子与基底之间存在静电吸引作用;银离子直接在吸附分子的氨基表面还原并成键,然后进一步的生长。
6、利用电化学沉积法,在金纳米粒子表面沉积了一层汞,SEM,UV-vis及电化学实验证明在具有修饰层的导电玻璃(PVP-ITO)电极上成功合成了汞包金纳米粒子阵列,将汞电极表面的研究拓展到了分子水平。利用金纳米粒子产生的增强电磁场可以研究吸附在汞包金纳米粒子上的分子的表面增强拉曼光谱,简单分子对巯基苯胺在金纳米粒子阵列及汞包金纳米粒子阵列上采取同样的吸附方式,而复杂分子结晶紫在汞包金纳米粒子上采取一种接近平躺的方式吸附,而在金纳米粒子表面则是倾斜吸附的方式。进一步将汞包金纳米粒子阵列电极应用到分子的现场谱学中,从而为更好的理解汞电极上的电化学过程打下了基础。