由介电函数探讨SERS效应的电磁增强机理

从能够产生表面增强拉曼散射 (SERS)效应的典型金属银出发 ,讨论其在光频段的介电函数及与此介电函数相关的表面等离子体共振现象 ,进而用表面等离子体共振理论讨论SERS效应的电磁增强机理 .     

粗糙金属表面吸附分子的喇曼散射增强机理

本把任意粗糙度的金属表面看成是由许多二唯傅氏分量的叠加．通过简单的唯象模式，讨论了粗糙金属表面上感应“局域场”的增大和金属表面与分子的相互作用对SERS效应的影响．分析结果表明：SERS增强不仅由与表面粗糙度有很大关系的“长程”作用决定，而且还必须考虑到具有化学效应的“短程”增强，也即还要考虑到金属电子和分子电子的量子隧道和化合引起的调制表面偶极矩．并讨论了表面粗糙度对SERS的影响．     

相互作用体系的极化率

本文从分子间相互作用对分子极化率的影响出发,研究了极性气体的第二克尔(Kerr)维里系数、分子间电荷转移络合物的Raman 散射增强和表面增强Raman光谱(SERS)等三个方面的问题.     

氢分子吸附碳纳米管场发射性质的密度泛函理论研究

使用第一原理密度泛函理论方法,对吸附氢分子的开口(5,5)单壁碳纳米管在有电场和无电场情况下的性质进行研究。研究结果表明在有电场发射条件下,吸附氢分子后的结构更加稳定。氢分子吸附后,费米能级处的局域态密度增加。     

苯甲酸的表面增强拉曼散射研究

表面增强拉曼散射(SERS)自发现以来,已经做了大量实验工作。有些分子的拉曼散射截面可增强10~6倍,而有些分子则无增强现象。通过实验与理论分析,一般认为增强既有电磁效应,又有化学效应,两种作用的强弱取决于SERS活性表面与吸附分子,也与它们之间的相互作用有关。笔者曾研究了一些染料分子的表面增强拉曼散射的激发波长关系。本文研究苯甲酸分子的表面增强拉曼散射与普通拉曼散射的联系与不同。     

银电极表面吸附苯甲酸的SERS光谱

表面增强喇曼散射(SERS)光谱的实验和理论研究已有近十年的历史,实验工作主要为新样品和新电极材料的研究,SERS光谱的应用研究也在逐步展开,银电极表面吸附吡啶、六氢吡啶、硫脲和硫氰酸钠分子(离子)的SERS光谱研究已有报道,实验研究给出影响SERS光谱表面增强效应的因素较多。本文就苯甲酸 KCl水溶液系统,通过改变实验条件,获得的银电极表面吸附苯甲酸根离子的SERS光谱作简单介绍。一、样品配制和银电极预处理     

三维SERS基底研究进展

表面增强拉曼光谱作为一种特异性强、灵敏度高的分析手段,在化学、生物分子分析、环境监测等领域有着广泛的应用.自20世纪70年代拉曼增强效应被发现以来,科研人员研发了多种形式的SERS基底.相比于传统的SERS基底而言,与功能材料相结合的SERS基底具有独特的物理、化学性质,可以获得更好的增强效果.介绍了SERS技术的发展背景,包括其基本理论和增强机理,以及三维SERS基底的显著特点.叙述了三维基底在SERS增强中的重要作用及其在分子检测中的应用,并给出了相应的实例.对该领域未来的发展提出了几点展望.     

半导体表面吸附分子的表面增强喇曼散射

本文介绍了半导体材料表面吸附分子的表面增强喇曼散射(SERS)研究工作.至今,人们主要在二类半导体材料表面进行了SERS 实验:一类是半导体材料表面吸附分子的SERS 实验;另一类是被银修饰了的(silver-modified)半导体材料表面吸附分子的SERS 实验.文章还简单介绍了对半导体材料表面SERS效应所作的理论解释.最后对半导体材料表面SERS 研究的发展和应用前景作了展望.     

在Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合相互作用下二端双通道中的局域自旋极化研究

研究二端双通道结构中同时存在Rashba和Dresselhaus两种自旋轨道耦合相互作用情况下的电子局域自旋极化.本结构中所产生的局域自旋极化是由量子干涉效应和自旋轨道耦合共同导致的,因此可以通过调节结构参数和门电压的大小来改变局域自旋极化的大小.在适当选取某些参数的情况下.局域自旋极化可以达到0.33,可以用于自旋过滤器和信息储存器件.     

三终端量子点环中的自旋极化输运

利用非平衡态格林函数方法,研究了一个存在局域Rashba自旋轨道耦合作用的三电极量子点环结构中的电子输运性质.结果发现,Rashba自旋轨道耦合作用引起的自旋相关的量子干涉效应能够在电极中产生自旋流.这种自旋流的大小、方向以及自旋极化度等性质可以通过纯电学手段改变系统参数来加以调控.在适当选择这些参数时,电极中甚至可以产生完全自旋极化流或纯自旋流.这些效应说明我们所研究的系统可用来设计纯电学的自旋流产生装置.     

金属纳米颗粒／微纳结构金属膜增强拉曼研究进展

被称为“指纹谱”的分子拉曼谱及拉曼散射成像在生物及化学单分子识别领域具有重要应用。问题的关键是分子的拉曼散射截面小,利用金属纳米颗粒（LSP）局域场增强特性及其与金属膜（SPP）相互作用可产生比 LSP （ SPP）更强的局域场及尖角结构金属纳米颗粒的“热点天线”效应,可实现单分子拉曼信号的激发与辐射双共振增强效应。本文综述有关金属纳米颗粒和微纳结构金属膜相耦合增强分子拉曼信号的研究进展。     

SERS mechanism of nickel electrode

Based on the theoretical model for the twodimensional arrays, the dependence of the surface-enhanced Raman scattering (SERS) effect of nickel electrode, especially the ordered two-dimensional nanowires, on the incident photon energy in the range of 0.6–4.0 eV are analyzed, and most of the works are focused on the effect of the shape of nano-particles. The theoretical analysis shows that nickel can exhibit weak surface-enhanced Raman scattering effect when the surface is roughened properly, and the enhancement factor is about 10²–10⁴. Compared to the typical highly SERS-active Ag substrate, the SERS of nickel does not show the character of surface plasma resonance of the metal. The calculated result shows that the lightning-rod effect contributes the most to the SERS of Ni nanowires in the EM mechanism. The theoretical prediction is in good agreement with the experimental result qualitatively and may be instructive to finding a new method to fabricate the SERS-active transition-metal substrate.     

单晶硅表面键合菁染料的表面增强拉曼散射

用表面增强拉曼散射技术研究单晶硅表面键合光敏染料，可获得信噪比强的ＳＥＲＳ图。因染料分子中含有孤对电子的氮原子和起增强作用的银离子相互作用，使Ａｇ＋成为连结染料分子间的锁，增加染料分子极化率，使拉曼散射截面积增大，从而起到增强效果的作用。     

基于超材料局域场增强效应的能量转换超表面设计研究

设计了一种能将电磁能转化为局域温度场的超材料结构.超材料的局域电场增强效应可以产生强电场并激发电磁能-热能转换.电磁波能量通过无线方式耦合到超材料表面,因此可以实现无线能量的收集.实验表明,合理的结构设计可以有效地把空间电池波以热能的形式局域于空间有限体积内.在7W的入射电磁波下,局域温度场增强达到的最高温度为201℃...     

外电场下PH分子特性和势能函数

采用密度泛函B3P86和单双取代耦合团簇CCSD(T)/cc-PV5Z方法,结合Dunning相关一致五重基cc-PV5Z优化计算外加不同电场下的PH分子结构,同时扫描单点能,获得不同外电场作用下的平衡几何键长、偶极矩、振动频率、红外光谱和势能曲线.结果分析表明,当外加电场时PH分子的物理性质参数和势能曲线都发生了较大变化,且外加反向电场时变化幅度更明显.为了分析外电场效应,本文引入偶极近似理论,构建外电场作用下的势能函数模型,同时编制程序拟合不同外电场下的势能函数,得到拟合参数,进而分析计算临界离解电场参量.结果与数值计算和理论分析较为一致,误差都在2%以内,说明构建的势模型用来研究外电场效应是合理和可靠的.这为进一步分析PH分子在外电场中分子光谱、动力学特性和Stark效应冷却囚禁提供重要的理论参考.     

金属纳米颗粒的极化率与异常光学性质

基于金属纳米材料的异常光学现象,考虑了束缚电荷作用的情况,从理论上推导出在光波照射下金属纳米颗粒的极化率与颗粒尺度关系的结果,进而得到金属颗粒对光波的吸收率,并讨论颗粒尺度对极化率和吸收率的影响,即当金属粒子尺寸达到纳米级时,将金属粒子看作纳米小球,小球极化率出现半径的立方因子,且小球半径小于电子平均自由程,电子的衰减因子受小球半径的制约.由推导结果可以得出,光吸收峰增强,并产生红移.这些结果为深入理解金属纳米颗粒的异常光学性质,揭示和开发应用金属纳米材料的性质提供理论基础.     

Near-field coupling and SERS effects of palladium nanoparticle dimers

The linear optical properties and the surface-enhanced Raman scattering (SERS) effect of spherical palladium nanoparticle dimers are analyzed theoretically using generalized Mie theory. The calculation results demonstrate that the near-field coupling effect greatly influences the absorption, scattering and extinction spectra of nanoparticle dimers. The surface plasmon resonance wavelength red-shifts dramatically as the separation between nanoparticles decreases. Because of the near-field coupling between nanoparticles and the size effect, the maximum SERS enhancement factor at the ‘hot spot’ between palladium nanoparticle dimers is as high as 10⁷–10⁸, while the averaged SERS enhancement factor over the entire nanoparticle surface is in the range of 10⁵–10⁶. The deviation between the position of the peak in the extinction spectrum and the wavelength for maximum surface-averaged enhancement for the Pd nanoparticle dimers indicates that localized surface plasmon resonance has different influences on the far and near fields. These theoretical results may help to reveal the relationship between the far and near fields, as well as understand the mechanism of electromagnetic enhancement in the surface-enhanced scattering of transition metals.     

NH分子特性和势能随外电场的变化规律

设置不同的外电场参量,采用B3P86/cc PV5Z方法优化计算,获得不同外电场中NH分子的键长、偶极矩、振动频率和红外光谱等物理性质参数. 在此基础上采用单双取代耦合团簇CCSD(T)方法和相同的基组,扫描计算单点能获得相关势能曲线. 结果分析表明物理性质参数和势能都随外电场的变化而变化,且外加反向电场时变化幅度更明显. 考虑到外电场与分子的相互作用,本文引入偶极近似构建外电场中的势能函数模型,编制程序拟合对应的势能函数,得出拟合参数,进而计算临界离解电场参量,结果与数值计算和理论分析较为一致,误差都在7%以内,说明构建的模型是合理和可靠的. 这为分析外电场中分子光谱、动力学特性和分子Stark效应冷却囚禁提供重要的理论和实验参考.     

具有屏蔽机壳的电子设备系统级电磁敏感性分析方法

提出了一种基于场路结合、对具有屏蔽机壳的电子设备进行系统级电磁敏感性（EMS）仿真分析的新方法．该方法采用有限元法计算外部电场分布，对电场沿固定路径积分，得到所需的表面干扰电压，将外部电磁干扰对内部电路的影响等效为电压源的作用，再利用基于电路模型和全波分析相结合的方法对内部高速电路进行EMS仿真分析，弥补了以往在EMS分析时只以实验为主，缺乏理论依据的缺陷．实例仿真分析表明，该方法简单、直观，不仅可以详细分析电子设备内部高速电路中干扰的传播情况，而且可以对内部高速电路进行优化设计，提高了系统的抗干扰性．