表面增强光谱和表面等离激元共振传感器

表面等离激元光子学是研究光和金属表面自由电子耦合所引起金属表面电荷密度振荡的性质及其应用的一门学科. 金属中的自由电子在入射光的作用下产生集体振荡. 在垂直表面的方向上强度呈指数衰减, 使得亚波长金属结构中光场高度局域. 由于独特的光学性质, 使得其具有广泛的应用, 其中两个重要的分支为: 表面增强光谱和表面等离激元共振传感器. 表面增强光谱传感器是利用纳米结构的巨大表面增强效应来直接探测表面分子,表面等离激元共振传感器通过检测目标分子对等离激元共振峰的影响进行定性定量检测.这两种优势互补的传感器技术都可以达到单细胞甚至单分子的检测水平. 本文将论述表面等离激元光子学的原理、表面增强光谱和表面增强光谱传感器研究领域的国内外最新进展和发展趋势.     

超强Caviton塌缩的一些数值模拟结果

强的波粒相互作用会导致等离子体进入强湍流状态,它的长时间演化涉及到天体、空间、聚变和激光等离子体等诸方面,是目前最热门的课题之一。70年代初,Zakharov预计Langmuir波能的空间塌缩形成Caviton结构在强湍态等离子体中起着重要作用,直到最近     

SPR细胞传感器对PMA诱导的C6活细胞内分子事件的动态无创性监测

从分子和细胞水平探讨机体对外界刺激的反应机理, 对从微观水平研究活细胞内分子活动的过程、规律及特点以及开展细胞分子生物学研究具有重要意义. 本研究针对动态监测和研究活细胞内分子事件的需求, 以表面等离子体共振(surface plasmon resonance, SPR)技术为核心, 设计研制了能够用于细胞培养和动态细胞学效应监测的SPR细胞传感器装置. 利用该装置, 实时研究了佛波酯作用于C6细胞所诱发的特征性SPR信号. 该信号同PMA作用于无细胞的空白传感器明显不同, 呈现规律性变化, 具有PMA剂量依赖性和饱和性特点, 且能够被PKC抑制剂减弱甚至完全抑制. 这说明该信号源于PKC活化等细胞内反应所导致的生物分子在细胞膜部位的重新分布. SPR细胞传感器技术为动态、无创性研究活细胞内分子事件发生的时空特点及规律提供了新的量化分析方法与思路. 该技术还可用于空间细胞学效应研究、配体垂钓、药物筛选及生物战剂监测等基础研究和应用研究.     

远程和直接射频氩等离子体对医用PVC进行表面改性

采用远程和直接射频(RF)氩等离子体对医用聚氯乙烯(PVC)进行表面改性, 通过扫描电子显微镜(SEM)观察, 接触角测量和X射线光电子能谱分析(XPS)等方法, 研究了改性前后材料表面结构性能的变化, 分析了远程和直接RF氩等离子体处理效果不同的原因. 结果表明, 经远程和直接RF氩等离子体处理后, 材料表面微观样貌和表面化学成分发生变化, 在PVC表面引入了含氧和含氮基团, 使得材料表面极性改变, 提高材料表面润湿性. 远程RF氩等离子体抑制了电子和离子的刻蚀作用, 强化了自由基反应, 改性效果优于直接RF氩等离子体, 进一步提高了PVC表面的润湿性.     

CF4/CH4等离子体表面阻燃改性聚丙烯途径的探索

等离子体技术常被用于聚合物表面改性,以赋予新的表面功能,在研究ＣＦ４／ＣＨ４等离子体改性ＰＰ表面过程中表面对热与火的响应规律,并探索了新的阻燃途径,通过改变等离子态中ＣＦ４％等参数,分别观测了Ｆ／Ｃ比,Ｃｌｓ谱强度,表面不饱和度,接触角等随ＣＦ４％变化以及对沉积速率,燃烧速率的影响规律。     

g/TiO_2复合纳米粒子的表面增强Raman散射效应

用光化学的方法合成得到Ag/TiO2 复合纳米粒子 ,其尺寸约为 40nm .表面沉积的银簇表现出典型的等离子体共振吸收 ,但由于TiO2 的影响使得吸收峰宽化和红移 .Ag/TiO2 复合纳米粒子体系有表面增强Raman散射 (SERS)效应 ,这一方面拓展了SERS的范围 ,另一方面也为金属、半导体相互间作用的研究提供了依据 .     

Ag/TiO2复合纳米粒子的表面增强Raman散射效应

用光化学的方法合成得到Ａｇ／ＴｉＯ２复合纳米粒子,其尺寸约为４０ｎｍ。表面沉积的银簇表现出典型的等离子体共振收,但由于ＴｉＯ２的影响合得吸收峰宽化和红移。Ａｇ／ＴｉＯ２复合纳米粒子体系有表面增强Ｒａｍａｎ散射（ＳＥＲＳ）效应,这一方面拓展了ＳＥＲＳ的范围,另一方面也为金属、半导体相互间作用的研究提供了依据。     

金属纳米结构表面等离子体共振的调控和利用

金属纳米结构的表面等离子体光学在光催化、纳米集成光子学、光学传感、生物标记、医学成像、太阳能电池, 以及表面增强拉曼光谱等领域有广泛的应用前景, 这些功能和金属纳米结构与光相互作用时产生的表面等离子体共振密切相关. 本文简单回顾国际上该领域过去十来年的一些重要研究进展和当前发展的前沿动态, 重点介绍我们课题组近年来在金属纳米颗粒和纳米结构的表面等离子体光学理论和实验研究上取得的一些成果. 同时还介绍了我们课题组目前在表面等离子体光学研究方面的若干新思路, 包括表面等离子体共振放大、紫外波段光学天线、纳米天线光学双稳态、表面等离子体辅助的量子相互作用等. 通过这些经验和教训的介绍与讨论, 期望能够达到抛砖引玉的目的, 与国内同行来共同探讨表面等离子体光学结构是如何在纳米尺度上实现对光的各种性质的调控和利用的, 并向等离子体光学的未知领域开拓进取.     

电磁波在密度随时间上升等离子体中的频率上转换

近年来的理论研究表明,有几种方法可以使穿过等离子体的激光产生连续可调的频率上移,其中一种方法是让光脉冲穿过快速生成的等离子体。因为电磁波在密度随空间变化的等离子体中传播时,其波矢随着传播距离而变化;对应地,如果电磁波在密度随时间变化的等     

空腔约束对土壤等离子体辐射特性的影响

为了改善激光诱导击穿光谱的质量,提高激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对土壤样品中痕量元素的检测能力,研究了碳质空腔距离样品表面的高度变化对等离子体辐射强度的影响.结果表明,当有空腔约束等离子体时,其辐射强度比没有空腔约束时明显增强;随着空腔距离样品表面高度的加大,等离子体辐射强度逐渐升高,并在11 mm处达到最强,随后减弱.计算可知,样品中元素Fe,Mn,K和Ti在空腔距离靶面11 mm处的谱线强度和光谱信噪比与无空腔约束时相比,都有较大提高.最后,用Boltzmann图方法和光谱线Stark展宽法测量了等离子体的电子温度和电子密度,对等离子体辐射增强的机理进行了讨论.