基于光子晶體的表面增強拉曼基底的制備與應用.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、表面增強拉曼散射(Surface-enhanced Raman Scattering,SERS)由于具有高靈敏、制樣簡便、操作靈活、不受樣品形貌限制、無創(chuàng)等諸多優(yōu)點而受到關注,并廣泛應用于生化檢驗、成像、食品與環(huán)境安全、刑偵、考古等諸多領域。由于表面增強拉曼基底的制備是其中至為關鍵的環(huán)節(jié),因此制備SERS基底成為該領域的一個研究重點。光子晶體由于其光子局域特性以及周期性的微納結(jié)構(gòu)成為SERS基底制備不容忽視的一種材料。在本論文中,我們以

2、一系列光子晶體材料為研究對象,制備基于不同光子晶體材料的表面增強拉曼基底并研究了其SERS性能。我們從實驗及模擬兩方面深入探究了其增強特性,并將這些基底用于生物分子檢測分析中,闡明了光子晶體在表面增強拉曼基底所起到的作用。本論文主要工作如下:
  (1)以三類蝴蝶蝶翅為模板,提出兩種制備基于蝶翅SERS基底的方法。一種是碳化法,將蝶翅熒光背景去除掉。對天然蝶翅形貌做了詳細觀察,對碳化前后形貌也做了探究,證實了碳化法處理的蝶翅SER

3、S基底的可行性。其次,提出一種對蝶翅破壞較小,以蝶翅主要物質(zhì)甲殼素/殼聚糖為還原劑,原位還原氯金酸制備出納米金-蝶翅有機質(zhì)復合物。形貌及成分表征發(fā)現(xiàn),蝶翅的微納結(jié)構(gòu)未被破壞,并且還原出的金納米粒子與蝶翅有機質(zhì)中的氨基發(fā)生螯合,金納米粒子最終形成蝶翅有機質(zhì)的輪廓。結(jié)果表明基于Morpho menelaus蝶翅的SERS基底在四種蝶翅中具有最好的性能。
  (2)提出一種用等離激元納米粒子染反蛋白石結(jié)構(gòu)聚丙烯酰胺水凝膠微球的方法,制備

4、出三種SERS基底,并優(yōu)化條件用于無標記檢測及多元蛋白分析中。對等離激元納米粒子染三維反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝微球進行了設計、制備以及表征。在銀染時間、光子晶體微球反射峰以及激發(fā)波長方面進行了選擇與優(yōu)化,得到了最佳的近場電場強度,并從能帶結(jié)構(gòu)、近場電場模擬對其進行了解釋。發(fā)現(xiàn)以532 nm激光作為激發(fā)光源,并綜合拉曼信號強度、RSD和SNR,反射峰在650 nn光子晶體水凝膠微球可以得到最佳的檢測結(jié)果。水凝膠光子晶體對其中銀納米粒子的LSPR效

5、應增強了約一個數(shù)量級。
  (3)提出一種低廉快速制備等離激元金銀微球方法。以光子晶體微球為模板,通過控制光子晶體微球表面金種子的存在與否,而得到閉孔與開孔的反蛋白石結(jié)構(gòu)金銀微球。這兩種微球都可以對入射電場形成局域化增強,可以用作SERS的檢測基底。在理論模擬以及實驗兩方面對比了開孔與閉孔反蛋白石結(jié)構(gòu)金微球的特性,結(jié)果發(fā)現(xiàn)理論上開孔微球具有比閉孔微球最高16倍的拉曼強度,實驗發(fā)現(xiàn)開孔微球的SERS強度是閉孔微球的4倍左右。我們進一

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