納米尺度金屬粒子的光譜研究.pdf

1、納米尺寸的金屬與功能分子的自組裝在未來納米電子器件中具有廣闊的應(yīng)用前景，對其基本理論和實(shí)際應(yīng)用的研究正成為一個新興的研究領(lǐng)域。單粒子電荷轉(zhuǎn)移的性質(zhì)與粒子的大小和粒子間的距離有很大的關(guān)系。重要的是，耦聯(lián)分子的結(jié)構(gòu)可以改變兩個粒子間電子轉(zhuǎn)移的活化能。特別是當(dāng)粒子與具有共軛兀鍵的分子相結(jié)合時，會有隧道電荷轉(zhuǎn)移現(xiàn)象出現(xiàn)。另外，最近SERS已實(shí)現(xiàn)單分子檢測，這對納米材料，分析化學(xué)，和單分子光譜學(xué)都是相當(dāng)有意義的。據(jù)估計，空間上相距很近的兩個粒子間

2、，由電磁場增強(qiáng)引起的增強(qiáng)因子大約為10。在單分子SERS中，電荷轉(zhuǎn)移(CT)機(jī)理也扮演著重要角色。 在大多數(shù)的SERS研究中，從實(shí)驗上獲得與CT機(jī)理相關(guān)的增強(qiáng)效應(yīng)是困難的，通常情況下，化學(xué)增強(qiáng)不可避免地伴隨有電磁場增強(qiáng)。考慮到電磁場增強(qiáng)與金屬粒子在可見光區(qū)的表面等離子體共振有強(qiáng)烈的依賴關(guān)系，在我們的SERS測定中選用1064nm的激發(fā)光作為光源，此激發(fā)光遠(yuǎn)離組裝體中納米粒子的表面等離子體吸收區(qū)，在這樣的條件下獲得的SERS譜峰可

3、能與CT效應(yīng)有極大的關(guān)系。 本論文的主要工作和結(jié)論： (1)用氫氣還原法合成性質(zhì)穩(wěn)定、粒徑較大的銀納米粒子。在不同條件下制備銀納米粒子與功能分子PABA的復(fù)合物，采用1064nm激發(fā)光對復(fù)合物進(jìn)行SERS研究。研究發(fā)現(xiàn)，功能分子濃度較低時，b<,2>振動得到極大增強(qiáng)，這是通過功能分子在銀納米粒子間的電荷轉(zhuǎn)移的直接結(jié)果。濃度較高時，SERS中a<,1>振動占主導(dǎo)地位，因為在這樣的體系中，銀粒子被功能分子包圍，彼此相距較遠(yuǎn)，

4、跨越粒子的電荷轉(zhuǎn)移被阻斷的結(jié)果。 (2)在水-乙醇體系中PATP作為穩(wěn)定劑一步合成銀-PATP復(fù)合物，并對此復(fù)合物進(jìn)行吸收光譜、TEM和拉曼光譜研究。研究發(fā)現(xiàn)，在酸性條件下合成的銀粒子粒徑較小，形狀不規(guī)則且不穩(wěn)定，而非酸性條件下得到的粒子呈球形，粒徑非常大卻非常穩(wěn)定。 (3)用檸檬酸鈉還原法合成性能穩(wěn)定、粒徑均勻的金納米粒子，利用自組裝技術(shù)在ITO玻璃上構(gòu)筑二維亞單層金納米結(jié)構(gòu)，并用電化學(xué)方法沉積半導(dǎo)體材料CdS。不同條