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纳米结构金属表面吸附功能分子的拉曼光谱研究

季媛  
【摘要】:金属纳米粒子,尤其是金和银纳米粒子,由于其尺寸,形状,以及独特的光学和电学性质,近年来受到极大的关注。它们在许多领域显示出广泛的应用,包括纳米器件,纳米催化剂,生物传感器和化学传感器等。这些应用常需将金属粒子固定在固体基底上,因此,科学家们付出了很多努力,尝试进行纳米粒子高度有序化结构的组装。在纳米粒子组装可采用的各种各样的方法中,自组装技术是将金属粒子固定在基底上的最具灵活性的方法之一。在这篇论文中,我们采用不同的方法对玻璃,银和铝等基底表面进行修饰,并通过静电相互作用和共价键组装银或金纳米粒子,同时研究了进行金属粒子组装的主要功能分子的表面增强拉曼光谱(SERS)。 将银纳米粒子组装在用聚乙烯吡啶(PVP)修饰的玻璃表面,形成二维亚单层结构。由于粒子间的静电排斥作用使得粒子均匀地分布于玻璃表面。组装后的银粒子显示出与单一粒子截然不同的光学行为。因此,与溶胶中的银粒子相比,自组装阵列中银粒子的偶极子表面等离子体共振发生蓝移。我们认为粒子偶极子间的相互偶合可以用来解释光谱的这一变化。此外,组装阵列中银粒子偶极子的表面等离子体共振与入射光的角度密切相关。 对巯基苯甲酸(MBA)是广泛应用于金属表面修饰和金属纳米粒子自组装研究的分子之一。我们采用表面增强拉曼光谱技术研究了其吸附于电化学粗糙银电极表面的结构、酸性及其与金属离子配位的光谱特性。其特征谱带也可方便地用来进行金属表面吸附的有机酸的酸性测定。去质子化的对巯基苯甲酸能够与金属离子发生相互作用,如铜离子或镉离子,在水溶液中形成表面配合物。 组装在光滑的银电极表面上的银纳米粒子能够加强耦联分子,如对巯基苯胺(PATP)间的拉曼散射。这种增强比在电化学粗糙的银电极上观察到的更强,后者是许多研究中广泛应用的SERS基底。增强主要是由于金属银粒子与银基底表面的电磁耦合,即银粒子的定域表面等离子体共振与银基底的表面等离子激元间的相互作用。另一方面,耦联的对巯基苯胺分子在金纳米粒子组装阵列中显示出增强效应相对较弱的拉曼散射。这是由于金粒子的表面等离子体共振与银基底的表面等离子激元间 纳米结构金属表面吸附功能分子的拉曼光谱研究中文提要 不能发生匹配的相互作用。金属铝,作为一种基底,可以诱导组装阵列中的银纳米粒 子的聚集,由此生成了大面积连接的银晶体。组装在铝表面上的银和金粒子都能增强 对疏基苯甲酸祸联分子的拉曼散射,这主要依赖于铝基底表面与金属纳米粒子的化学 J胜质。


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