帶有SERS活性的自組裝分子表面化學(xué)增強(qiáng)效應(yīng)的研究.pdf

1、表面增強(qiáng)拉曼光譜有著其他光譜無法比擬的優(yōu)勢，它具有極高的靈敏度，能進(jìn)行單分子檢測，因而自它被發(fā)現(xiàn)以來，一直是學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。對表面增強(qiáng)拉曼的研究主要集中在電磁場增強(qiáng)效應(yīng)方面，而對化學(xué)增強(qiáng)效應(yīng)的研究并不多。電磁場增強(qiáng)效應(yīng)突出金屬表面分子局域內(nèi)的電磁場迅速極大的增強(qiáng)，從而使分子信號增強(qiáng)，這種增強(qiáng)機(jī)理決定了它的增強(qiáng)過程與分子的結(jié)構(gòu)以及分子是否與金屬形成化學(xué)結(jié)合無關(guān)。盡管電磁場增強(qiáng)效應(yīng)有很高的增強(qiáng)因子，可達(dá)到104-106倍，但它無法解釋不同

2、結(jié)構(gòu)的分子SERS信號不一樣，如CO和N2有相同的拉曼散射截面，而它們的SERS信號強(qiáng)度卻相差很大;還無法解釋處在活性位點(diǎn)上的分子比其他位置分子的SERS信號要強(qiáng)。這就不得不研究化學(xué)增強(qiáng)效應(yīng)。
　　化學(xué)增強(qiáng)效應(yīng)過程涉及到化學(xué)鍵結(jié)合，電荷轉(zhuǎn)移，分子極化率增加，它突出金屬與分子間結(jié)合形成化學(xué)鍵，這是產(chǎn)生拉曼信號的首要條件，因而它能很好的解釋一些電磁場增強(qiáng)效應(yīng)無法解釋的問題。本論文主要借助表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)來研究不同結(jié)構(gòu)的分子

3、對化學(xué)增強(qiáng)效應(yīng)的影響。具體研究內(nèi)容和主要結(jié)論如下:
　　(1)采用化學(xué)還原法制備大小均一、穩(wěn)定的銀溶膠，以1.4-苯二硫醇(BDT)為信號分子，通過表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)比較分析了在溶液中和金基底上銀溶膠的增強(qiáng)效果，并結(jié)合FDTD對銀溶膠的增強(qiáng)因子進(jìn)行了理論模擬。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在兩種體系中，加入銀溶膠后，1.4-苯二硫醇分子的信號增強(qiáng)非常明顯，F(xiàn)DTD模擬出的銀溶膠的理論增強(qiáng)因子達(dá)到了106倍。
　　另外，還通過表面增

4、強(qiáng)拉曼光譜(SERS)研究了1.4-苯二硫醇(BDT)分子在溶液和金基底兩種體系中的振動活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:由于1.4-苯二硫醇(BDT)分子自組裝在溶液和金基底兩種體系中的分子混合體幾何結(jié)構(gòu)不一樣，導(dǎo)致了它的振動活性不一樣，當(dāng)自組裝分子混合體的結(jié)構(gòu)對稱時，如:nBDT-AgNP、Au-BDT-AgNP和Au-nBDT-AgNP，不會出現(xiàn)16b、20a、18a、19a四處峰，而一旦當(dāng)分子混合體的結(jié)構(gòu)變得不對稱時，如:BDT-AgNP、A

5、u-BDT-PMMA-AgNP和Au-nBDT-PMMA-AgNP，這四處峰就會出現(xiàn)。
　　(2)化學(xué)增強(qiáng)效應(yīng)的首要條件是信號分子與納米量級金屬形成化學(xué)結(jié)合，影響它的因素很多，如:分子結(jié)構(gòu)的差異，PH值，基底的種類等，這里主要研究了分子結(jié)構(gòu)的差異對化學(xué)增強(qiáng)效應(yīng)的影響。在溶液和金基底兩種體系中，通過將1.4-苯二硫醇、苯硫酚和1.4-苯二甲硫醇三種不同結(jié)構(gòu)的信號分子自組裝在AgNP上，并對比它們的SERS強(qiáng)度，來比較分析分子結(jié)構(gòu)的差