光子晶體與金屬納米復(fù)合體系的光學(xué)增強(qiáng)效應(yīng)研究.pdf

1、近年來，微納光子學(xué)引起了人們的廣泛研究，提高光與物質(zhì)作用過程中的光利用效率并實(shí)現(xiàn)在微納尺度上對(duì)光的操控是研究的重點(diǎn)，其中兩個(gè)十分熱門的研究方向是光子晶體和表面等離激元。光子晶體因其特殊的周期性結(jié)構(gòu)而具有光子帶隙特性，從而可以對(duì)特定頻率光的傳播進(jìn)行操控。表面等離激元具有表面局域和近場增強(qiáng)的特性，也能夠在納米尺度上調(diào)制附近的電磁信號(hào)。光子晶體和表面等離激元的特性使其在表面增強(qiáng)拉曼散射和熒光增強(qiáng)方面有廣泛的應(yīng)用。將光子晶體和表面等離激元相結(jié)合

2、起來的研究具有非常重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義，因此本文開展了光子晶體與金屬納米復(fù)合體系的光學(xué)增強(qiáng)效應(yīng)研究。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)以苯乙烯為單體，甲基苯烯酸為穩(wěn)定劑，過硫酸鉀為引發(fā)劑，采用乳液聚合法合成了聚苯乙烯微球。通過調(diào)節(jié)單體、穩(wěn)定劑和表面活性劑的用量實(shí)現(xiàn)了對(duì)聚苯乙烯微球粒徑和單分散性的調(diào)節(jié)。通過膠體自組裝法，制備了具有不同光子帶隙的光子晶體薄膜。
　　(2)通過膠體共組裝、高溫煅燒和離子束濺射制備了光子

3、晶體與銀納米復(fù)合基底，對(duì)吸附在該復(fù)合基底表面的R6G分子的拉曼信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)該基底使R6G分子的拉曼信號(hào)顯著增強(qiáng)，銀厚度為20nm的復(fù)合基底檢測(cè)限為109mol/L，銀厚度為80nm的復(fù)合基底檢測(cè)限為10-8mol/L，但復(fù)合基底存在干擾峰。以溶劑腐蝕法代替高溫煅燒法制備的復(fù)合基底除去了自身的干擾峰，該方法制備的復(fù)合基底(銀厚度為20nm和80nm)檢測(cè)限均為10-7mol/L。這些復(fù)合基底都具有高密度的“熱點(diǎn)”結(jié)構(gòu)，因此相比于空白

4、玻璃基底和銀基底來說，檢測(cè)靈敏度均有了明顯的提升。
　　(3)對(duì)具有不同光子帶隙的聚苯乙烯光子晶體先進(jìn)行硅烷化或疏水化處理，后經(jīng)離子束濺射制備了光子晶體與銀納米復(fù)合基底。以量子產(chǎn)率高的RhB作為熒光物質(zhì)，復(fù)合基底、光子晶體基底均顯著提高了RhB的熒光強(qiáng)度。其中，表面疏水化處理的光子晶體基底熒光增強(qiáng)效果最好，跟石英基底相比最高可以增強(qiáng)熒光強(qiáng)度2486倍。以量子產(chǎn)率較低的MPS-PPV作為熒光物質(zhì)，復(fù)合基底、光子晶體基底也都顯著的提高