表面等离激元增强拉曼散射（SERS）的机理

被称为指纹谱的拉曼谱在生物、化学及医学研究中具有重要应用,特别是在单分子传感方面具有优势。但相对于入射光强,拉曼散射信号强度非常弱,需借助科学手段增强信号,即增强拉曼研究,这主要从增强拉曼信号强度和提高信噪比两方面着手。其中,表面增强拉曼散射(SERS)是其中一支极其重要的研究方向。本文从拉曼散射的基本原理出发,研究了金属微纳结构增强拉曼信号的机理,为基于拉曼信号的高灵敏度传感提供理论参考,并给出了一个实验结果。     

环形石墨烯纳米结构的等离激元激发

基于含时密度泛函理论,研究了环形石墨烯纳米结构的等离激元激发.在低能共振区,和同尺度大小的石墨烯纳米结构相比,环形石墨烯纳米结构光谱的主要吸收峰发生了红移;体系中有两种主要的等离激元共振模式:低能成键模式和高能反键模式.此外,环形石墨烯纳米结构的等离激元激发对体系尺度的大小也有一定的依赖性.     

基于纵向间隙等离激元共振增强表面拉曼散射的研究综述

表面增强拉曼散射（SERS）技术具有超高灵敏度、低检测极限、无损伤、快速高效、可提供分子指纹信息等优点,被广泛应用于生物医学、环境监测、食品安全、公共安全等领域。SERS增强与其基底的性能密切相关,制备高灵敏度、均匀稳定、重复性好、大面积的微纳结构基底是SERS技术的重要基础。本文主要介绍基于纵向间隙等离激元共振增强表面拉曼散射的研究进展。根据间隔层的不同,重点阐述了不掺探针分子的纯介质间隔层、掺探针分子的薄膜间隔层以及空气间隔层三种纵向耦合金属微纳结构的制备,并展示其作为SERS基底的各项性能参数。为满足实际检测需求,未来SERS基底需在抗氧化、可循环利用、可折叠弯曲等方面取得进一步的突破。     

表面等离激元调控自发辐射研究进展

表面等离激元可以有效地调控自发辐射体的内量子效率和外量子效率,为发展高效新能源提供了可行的方案。特别是近年来,国内外研究人员将该技术应用到固体发光器件中,取得了许多有价值的研究成果。基于这些研究成果,文章介绍了表面等离激元调控固体发光器件自发辐射的原理和实验进展。     

一种介质加载型表面等离激元透镜的研究

提出一种由金属圆盘和圆锥形介质薄膜组成的表面等离激元透镜结构, 该结构能将正入射的电磁波汇聚成束缚于介质表面的圆弧形聚焦斑。这些聚焦斑的尺寸随着介质薄膜中心厚度的减小而减小, 并在薄膜厚度等于某个值时汇聚成一个焦点。该结构还能实现较好的局域场增强。     

钠纳米团簇的光吸收和体等离激元:实验结果

采用光倒空技术对Na20和Na92团簇进行了光吸收实验,覆盖了近紫外部分以及可见光范围(2.0～5.5 eV);实验还研究了其它一些团簇在近紫外范围内的吸收截面,在可见光部分Na20的实验数据与现有的数据非常吻合.除了表面等离激元在可见光区域很强的吸收峰外,还观察到紫外区域明显的光吸收.对吸收截面光谱进行洛伦兹拟合揭示...     

钠纳米团簇的光吸收和体等离激元:理论分析

指出了体等离激元是一种重要的元激发,在固体里它不能与光波耦合所以无法用光波分波来研究,但是在团簇里由于边界的存在,情况不太一样.此外,光与物质之间的相互作用是非常根本的,但简单金属团簇在紫外光区的光吸收从未被实验研究过,尽管这方面的理论计算非常多.采用光倒空技术对N a20和N a92团簇进行了光吸收实验,覆盖了近紫外部分以及可见光范围(2.0~5.5 eV);实验还研究了其它一些团簇在近紫外范围内的吸收截面.在可见光部分N a20的实验数据与现有的数据非常吻合.除了表面等离激元在可见光区域很强的吸收峰外,还观察到紫外区域明显的光吸收.对吸收截面光谱进行洛伦兹拟合揭示了中心略高于4eV宽峰的存在,这个宽峰的频率与权重均与理论预测非常接近,被确定为纳米团簇"体等离激元"共振.这些吸收光谱是金属纳米团簇由光子激发的"体等离激元"集体电子态的首次实验观测与证实,这种实验现象只存在于有限体系.     

表面等离激元光学力研究进展

当一束光照射在物质上,光子与物质发生动量交换,部分动量转移到物质,等效于对物质产生作用力,称为光学力.这一作用力非常弱,一般在pN甚至更小的量级,但一定条件下,仍足以捕获和操纵纳米、微米尺度的物体.在金属纳米结构中,由于表面等离激元共振效应,诱导的局域电场可以产生增强的光学力,可以在亚波长尺度实现光操纵,并且由此衍生出一个极具吸引力的研究方向——表面等离激元光学力.本文介绍了利用金属纳米结构进行表面等离激元光学力操纵的最新研究进展.     

纳米银局域表面等离激元共振——环境传感、分子识别及光物质相互作用增强

基于利用磁控溅射方法制备的纳米银颗粒,研究了纳米银颗粒局域表面等离激元对介质环境的敏感程度,作为媒介提高光与物质相互作用的可能性.研究结果表明:传感灵敏度最大可达到约931 nm/RIU,石墨烯拉曼信号可提高约40倍,可见光吸收提高约10倍.该研究表明制备简单、光学响应灵敏的纳米银颗粒在传感、光电探测及分子识别等领域具有潜在的应用价值.     

手性等离激元纳米结构制备及其应用

手性是自然界物质普遍存在的特征.手性等离激元纳米结构因其优异的光学活性近年受到业界广泛关注.介绍了手性的基本概念和表征方法,综述了3种常用的产生等离激元圆二色响应的纳米结构及其制备方法,总结了其在多方面的应用.纳米制造技术的发展促进了复杂的手性等离激元纳米结构"自上而下"的合成,与此相对应,手性模板和手性分子诱导的手性转移,则为手性纳米结构"自下而上"的湿化学合成提供了多种可行性.具有手性光学响应的等离激元纳米结构主要有3种类型.利用手性分子和非手性等离激元纳米颗粒之间的偶极—偶极相互作用可诱导PCD,但手性响应通常较弱.具有手性形状的单个纳米结构及非手性等离激元纳米颗粒构成的手性组装结构则可产生强烈的手性光学响应.手性等离激元纳米结构在手性光学器件、手性物质检测、手性催化和生物医学等方面展现了广阔的应用前景.     

空心银纳米球层层组装膜上对巯基苯胺的表面增强拉曼光谱研究

以对巯基苯胺(p-ATP)为探针分子,采用拉曼光谱研究了空心银纳米球与聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)层层组装做表面增强拉曼光谱基底的性质.实验结果表明:这种通过层层组装法制作的基底对p-ATP具有良好的增强效果;单层基底对p-ATP的不同振动模式的增强因子分别可以达到2×106和6×107.     

Au@SiO2颗粒对石墨烯量子点拉曼信号的增强作用

采用金纳米颗粒包覆了一层二氧化硅壳层作为实验材料,利用该核壳材料增强石墨烯量子点的拉曼信号,并实现了单颗粒增强.实验中,二氧化硅的厚度可以通过反应时间得到控制,该壳层可以增强金纳米颗粒的化学和物理稳定性.本文方法与使用纯金纳米颗粒增强石墨烯量子点拉曼信号相比,其拉曼信号强度增强了20%以上.     

表面增强拉曼光谱研究尼古丁与金属纳米粒子的相互作用

以金、银纳米及Au@Ag、Au-Ag合金复合纳米粒子为基底,研究尼古丁分子的表面增强拉曼光谱,讨论分子在4种纳米粒子表面的作用方式及可能的吸附取向.结果表明,分子在金纳米和Au-Ag合金纳米粒子表面的吸附取向相同——垂直吸附,不同的是与金纳米粒子形成了稳定的N-Au键;由于银纳米粒子和Au@Ag核壳纳米粒子表面均富含大...     

Ag/reduced graphene oxide(RGO) nanocomposites for detection of TNT

The modified Hummers method was employed to generate graphene oxide, and Ag/reduced graphene oxide (RGO) nanocomposites were synthesized at different temperatures by using sodium citrate as the reductant. Scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Raman spectroscopy were employed to characterize the reaction products. The results indicate that RGO has been synthesized successfully, and Ag particles are distributed evenly on the surface of RGO. The RGO prepared at a reaction temperature of 120℃ shows the best surface-enhanced Raman scattering (SERS) activity. The Ag/RGO nanocomposites modified by 10^-5 mol/L 4-aminothiophenol (PATP) successfully detect a 10^-5 mol/L 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) alcohol solution.     

Recent advances in graphene based photoresponsive materials

Recent scientific interests reveal that graphene, with its flexibility, chemical stability, thermal conductivity,unique electronic band structure and optical transmittance, has emerged as the novel supporting material for nanocomposites for various applications. Research interests have flourished regarding decoration of conventional materials with modified graphene for achieving better optical properties. More concern is given for achieving improved photoresponse with graphene as the supporting material. The giant electron mobility and transparency of graphene enables the photo-induced electron transfer in the hybrid material, resulting in enhanced behaviour. Graphene oxide is able to effectively convert near infrared energy into heat, potentially acting as a photo-thermal switch. They act as potential candidates for photo-catalysts, sensors, photo-current switching,photo-detectors and other optical applications. In this review, we summarized the recent developments on fabrication and properties of graphene based photoresponsive materials.     

局域表面等离子体研究进展

阐述了局域表面等离子体特性,金属纳米粒子的常用制备方法,以及不同形状、尺寸等因素对局域表面等离子体光谱和灵敏度的影响,分析了表面增强拉曼散射的增强因子与金属纳米粒子的等离子共振波长和拉曼激发波长之间的关系,介绍了局域表面等离子体在生物传感方面的应用.     

金属纳米团簇在电化学领域的应用研究进展

尺寸小于2nm的金属纳米团簇是由几个到几百个原子组成的纳米结构材料.对于金属纳米团簇,由于其大部分甚至所有金属原子可能暴露于表面而具有高的表面原子比例,该独特的原子堆积结构使其具有高的表面活性,因此其在催化反应中具有重要应用价值.同时,其明确的原子排列和堆积结构使其可作为模型催化剂,用于研究纳米结构-性能之间的关系.笔者简要总结了近年来金属纳米团簇的研究进展和现状,重点总结了其在电化学领域的应用,包括电催化和电化学传感,最后对其未来在电催化和电分析领域的应用前景进行了展望.     

石墨烯纤维研究进展

 石墨烯具有独特的电学和力学等性能。宏观的石墨烯纤维由纳米级的石墨烯组装而成,其集成了微观石墨烯的突出性能,因而不仅具有常规纤维的柔韧性可用于纺织物,同时具有轻质、可成型加工及易于功能化等显著优势。概述了石墨烯纤维研究方面的最新进展,包括其可控制备技术、功能化及其在柔性纤维器件如驱动器、机器人、光伏电池、电容器等方面的应用。     

电化学沉积Rh制备紫外拉曼活性基底

Rh在紫外激发区间有着较强的表面增加拉曼散射(SERS).用循环伏安法研究了RhCl3溶液中Rh3 在Au电极上的电化学还原行为,用恒电位阶跃法在Au基底上制备了Rh沉积层,并用场发射扫描电子显微镜、能谱及电化学方法对得到的沉积层进行了表征.结果表明,在所选择的电位下用电沉积方法能够在金表面得到均匀的Rh沉积层,该沉积层保持了金属Rh原有的电化学特性.采用电化学方法通过先粗糙Au电极再沉积Rh的策略,可以制备粗糙的Rh表面作为紫外SERS基底.拉曼光谱实验表明,以吡啶为探针分子,该基底具有很好紫外SERS活性.     

石墨烯量子点用于修复石墨烯结构缺陷及其薄膜导热性能研究

为解决GO制备过程中,不可避免引入的石墨烯拓扑结构缺陷对热传递性能的显著影响,研究采用石墨烯量子点(GQDs)作为外部碳源,通过在高温条件下修复石墨烯中的拓扑结构缺陷,制备出了自支撑的石墨化–氧化石墨烯/石墨烯量子点(g-GO/GQDs)散热薄膜。与原始的gGO膜相比,g-GO/GQDs薄膜的面内热导率提高了22.1%,达到739.04 W/(m·K)。通过进一步的薄膜结构分析,发现其热导率的提高可归因于石墨化过程中sp2碳晶格域的恢复和形成。石墨烯导热薄膜的散热性能研究表明,该研究结果可有效提高石墨烯薄膜的散热效果,为制备高性能散热薄膜提供了新思路。