21363.幾個(gè)影響表面增強(qiáng)拉曼散射的因素的理論研究

1、博士學(xué)位論文幾個(gè)影響表面增強(qiáng)拉曼散射的因素的理論研究TheoreticalStudiesoftheInnuenceFactorsonSurfaceEnhancedRamanScattering學(xué)號(hào)：10802046大連理工大學(xué)DalianUniVers“yofTecllllology大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文摘要表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)效應(yīng)是指分子等物種吸附或者非?？拷哂心撤N納米結(jié)構(gòu)基底表面時(shí)，其拉曼信號(hào)顯著增強(qiáng)的現(xiàn)象。sERs光譜

2、技術(shù)有效地克服了常規(guī)拉曼光譜靈敏度低的缺點(diǎn)，因而被廣泛的應(yīng)用于表面科學(xué)、分析科學(xué)和生物科學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域。目前普遍接受的sERs效應(yīng)的增強(qiáng)機(jī)理有兩種，電磁場(chǎng)增強(qiáng)和化學(xué)增強(qiáng)。由于影響sERS的因素十分復(fù)雜，在實(shí)驗(yàn)中很難檢測(cè)到化學(xué)增強(qiáng)對(duì)總的SERS增強(qiáng)的貢獻(xiàn)，而借助理論研究可以對(duì)化學(xué)增強(qiáng)機(jī)理進(jìn)行更為微觀具體的探宄。本文利用密度泛函理論及含時(shí)密度泛函理論方法對(duì)不同體系的SERS光譜進(jìn)行模擬，系統(tǒng)研究J，影響SERS效應(yīng)化學(xué)增強(qiáng)的幾種因素，即電荷轉(zhuǎn)

3、移形式，外電場(chǎng)，石墨烯和摻雜石墨烯為基底對(duì)SERS的影響。主要工作包括以下三個(gè)方面：一、以Au31，4BDTAu3三明治結(jié)構(gòu)為模型研究了不同形式的電荷轉(zhuǎn)移對(duì)SERS效應(yīng)化學(xué)增強(qiáng)的影響，對(duì)不同形式的電荷轉(zhuǎn)移增強(qiáng)機(jī)理的貢獻(xiàn)進(jìn)行了討論，我們?cè)诠舱窆庾V的計(jì)算中選用四種不同波長(zhǎng)的入射光與四種具有代表性的電荷轉(zhuǎn)移激發(fā)態(tài)產(chǎn)生共振。這四種電荷轉(zhuǎn)移激發(fā)態(tài)分別是團(tuán)簇到分子，分子內(nèi)，分子到團(tuán)簇以及團(tuán)簇內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移激發(fā)態(tài)。相比于表面增強(qiáng)拉曼光譜，表面增強(qiáng)共振拉

4、曼光譜信號(hào)增強(qiáng)明顯，這可歸因于不同形式的電荷轉(zhuǎn)移共振增強(qiáng)。二、以PVridineAu20復(fù)合物為模型研究了其在外電場(chǎng)作用下的拉曼光譜和激發(fā)態(tài)性質(zhì)，對(duì)外電場(chǎng)對(duì)表面增強(qiáng)拉曼散射的影響進(jìn)行了討論。外電場(chǎng)的引入輕微的改變了復(fù)合物的平衡結(jié)構(gòu)和極化率，導(dǎo)致振動(dòng)頻率的偏移以及拉曼強(qiáng)度的選擇性增強(qiáng)。此外，通過(guò)改變外電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小，可以調(diào)控電荷轉(zhuǎn)移躍遷的能量大小，從而調(diào)控電荷轉(zhuǎn)移躍遷能量與入射光頻率的共振程度，進(jìn)而調(diào)控拉曼光譜信號(hào)的增強(qiáng)因子。同時(shí)，振動(dòng)模式

5、的拉曼強(qiáng)度對(duì)外電場(chǎng)的方向很敏感，可通過(guò)調(diào)控電場(chǎng)的方向來(lái)增強(qiáng)或者抑制特定振動(dòng)模式的拉曼強(qiáng)度。三、以A92一PATP—Au2三明治結(jié)構(gòu)吸附在石墨烯以及摻硼石墨烯的表面為模型，研究了石墨烯和摻硼石墨烯基底對(duì)SERS效應(yīng)的影響，并對(duì)該體系的電荷轉(zhuǎn)移機(jī)理進(jìn)行了討論。石墨烯和摻硼石墨烯與三明治結(jié)構(gòu)之問(wèn)的相互作用引起電荷的重新分布以及靜態(tài)極化率的變化，并且直接影響了常規(guī)拉曼光譜的強(qiáng)度。吸收光譜顯示，石墨烯和摻硼石墨烯的引入在可見(jiàn)和紅外區(qū)域產(chǎn)生了一些電