貴金屬納米陣列和介電微球的特定幾何組合為常規(guī)的亞波長結(jié)構(gòu)帶來了新穎的光學(xué)特性。與金屬或介電粒子構(gòu)成的單元素陣列不同,金屬-介電復(fù)合材料不僅可以增強(qiáng)金屬納米簇?zé)狳c區(qū)域的近場強(qiáng)度,而且擴(kuò)大了增強(qiáng)電場的總體積,在光信號傳輸、化學(xué)傳感以及生物檢測等領(lǐng)域都被廣泛地應(yīng)用。比如,強(qiáng)電磁場對于拉曼信號放大有著重要作用,因此金屬-介電納米復(fù)合材料的電場增強(qiáng)特性在表面增強(qiáng)拉曼光譜（Surface Enhanced Raman Spectroscopy,SERS）中得到了大量的研究。本文借助時域有限差分法（the Finite-Difference Time-Domain,FDTD）數(shù)值模擬,設(shè)計制備了單層金-二氧化硅微球納米復(fù)合材料,并將自組裝的金屬-介電納米復(fù)合材料作為SERS基底實現(xiàn)了對甲基苯丙胺的高靈敏檢測。首先,通過FDTD模擬證實將介電微球自組裝到貴金屬納米陣列會使金屬納米顆粒間“熱點”區(qū)域的電場強(qiáng)度極大地增強(qiáng),另外,介電微球與納米顆粒接觸區(qū)域的電場強(qiáng)度也被增強(qiáng),且電場增強(qiáng)顯示出對二氧化硅微球的尺寸相關(guān)性。隨著粒徑的增大,貴金屬納米顆粒之間以及微粒周圍的電場逐漸增強(qiáng),這種增長趨勢在500 nm~... 

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 金屬-介電納米復(fù)合材料
        1.1.1 貴金屬納米顆粒的LSPR光學(xué)特性
        1.1.2 介電微球及其回音壁模式
        1.1.3 金屬-介電納米復(fù)合材料
    1.2 表面增強(qiáng)拉曼光譜
        1.2.1 拉曼光譜
        1.2.2 表面增強(qiáng)拉曼光譜
    1.3 金屬-介電納米材料在SERS上的應(yīng)用
    1.4 選題依據(jù)及研究內(nèi)容
        1.4.1 選題依據(jù)
        1.4.2 研究內(nèi)容
第二章 實驗材料設(shè)備與測試方法
    2.1 實驗儀器與藥品
    2.2 測試方法
        2.2.1 Zeta電位測試
        2.2.2 接觸角測試
        2.2.3 傅里葉紅外測試
        2.2.4 SERS測試
第三章 單層金-二氧化硅納米復(fù)合材料FDTD建模與仿真
    3.1 時域有限差分法
        3.1.1 麥克斯韋方程
        3.1.2 Yee元胞
    3.2 不同粒徑二氧化硅微球的FDTD模擬
    3.3 納米金顆粒-二氧化硅微球的FDTD模擬
        3.3.1 單個納米金顆粒-二氧化硅微球的FDTD模擬
        3.3.2 雙納米金顆粒-二氧化硅微球的FDTD模擬
    3.4 單層納米金-二氧化硅微球混合簇的FDTD模擬
    3.5 本章小結(jié)
第四章 單層納米金的制備
    4.1 引言
        4.1.1 納米金顆粒制備
        4.1.2 單層納米金陣列制備
    4.2 實驗步驟
        4.2.1 納米金顆粒的制備
        4.2.2 靜電吸附法制備單層納米金陣列
        4.2.3 溶劑蒸發(fā)法制備單層納米金陣列
        4.2.4 界面法制備單層納米金陣列
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 納米金顆粒制備
        4.3.2 靜電吸附法制備單層納米金陣列
        4.3.3 溶劑蒸發(fā)法制備單層納米金陣列
        4.3.4 界面法制備單層納米金陣列
    4.4 本章小結(jié)
第五章 單層金-二氧化硅納米復(fù)合材料SERS性能研究
    5.1 引言
        5.1.1 二氧化硅微球的表面改性
        5.1.2 單層納米金-二氧化硅復(fù)合材料的制備
        5.1.3 甲基苯丙胺的概述
    5.2 實驗步驟
        5.2.1 二氧化硅表面改性
        5.2.2 對氨基苯硫酚SERS基底制備
        5.2.3 甲苯胺藍(lán)SERS基底制備
        5.2.4 甲基苯丙胺SERS基底制備
        5.2.5 SERS測試
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 二氧化硅微球表面改性
        5.3.2 單層納米金-二氧化硅復(fù)合材料的制備
        5.3.3 對氨基苯硫酚SERS測試
        5.3.4 甲苯胺藍(lán)SERS測試
        5.3.5 甲基苯丙胺SERS測試
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果



本文編號：3700984