【摘 要】
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金属纳米结构具有优异的光学特性,在生化传感、等离激元增强光捕获等方面也有着广泛的应用。随着纳米科技的不断进步与创新,人们已经可以使用不同的金属材料制备出不同形貌、尺寸的纳米结构,并且可以有效地调控纳米结构的光学特性。Ag是一种具有良好的表面等离激元共振特性的贵金属材料,它在可见光和近红外光区域内有较低的损耗,因此,研究银纳米结构的制备、光学特性及其在表面增强拉曼光谱等方面的应用具有重要的意义。本工
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金属纳米结构具有优异的光学特性,在生化传感、等离激元增强光捕获等方面也有着广泛的应用。随着纳米科技的不断进步与创新,人们已经可以使用不同的金属材料制备出不同形貌、尺寸的纳米结构,并且可以有效地调控纳米结构的光学特性。Ag是一种具有良好的表面等离激元共振特性的贵金属材料,它在可见光和近红外光区域内有较低的损耗,因此,研究银纳米结构的制备、光学特性及其在表面增强拉曼光谱等方面的应用具有重要的意义。本工作在深入调查新型银纳米结构生长特性的基础上,主要探索不同银纳米结构阵列的增强拉曼特性。本工作主要采用热蒸镀、离子溅射等物理气相沉积技术结合有序的V型孔氧化铝模板制备Ag纳米结构阵列,研究其光学特性及其在表面增强拉曼光谱中的应用。具体研究成果有:1、以V型氧化铝模板作为衬底,通过热蒸镀制备了大面积有序的银空锥阵列和三维分布的银纳米颗粒阵列,并测量了其SERS性能。结果表明:在入射光的激发下,银空锥形成光学腔,可以有效地约束和聚焦入射光,在腔内形成增强的电场,从而实现对表面吸附分子的拉曼增强,对R6G的增强因子约为3.8×10~5;三维分布的银纳米颗粒阵列结合了光学腔对光的聚焦效应和纳米间隙对光的局域化效应,具有更加强烈的局域化电场,其SERS性能也更佳,对R6G的增强因子可以达到2.2×10~7。此外,由于高密度的电磁热点分布,SERS基底的均一性也进一步改善,信号的相对均方差低至5%左右。2、对上述样品进行退火,探究其结构变化,并调查退火对其SERS性能的影响。研究发现:退火导致基底的SERS活性降低,这是由于退火引起V形孔内较小尺寸的银纳米颗粒发生聚集形成较大的颗粒,从而导致颗粒之间的间隙增大,间隙内的场强减弱,同时“热点”密度降低,使得样品的拉曼信号衰减。3、在制备的银空锥阵列表面旋涂一层PDMS,然后经过固化、剥离等步骤,得到有序的银锥阵列,并测量其SERS性能。结果表明:较高的银锥具有更强的SERS活性,这可能是由于高的银锥有着更大曲率的尖端,由于避雷针效应而具有更加强烈的局域化电场,从而具有更高的探测灵敏度。
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