结晶紫在银溶胶表面SERS增强因子的计算

通过硝酸银和柠檬酸钠的还原反应制备了纳米银溶胶,利用UV-Vis吸收光谱,ξ电势,透射电镜(TEM)对制备的银溶胶进行了表征.以结晶紫分子作为探针,研究了结晶紫在银溶胶粒子表面吸附的特点,并利用结晶紫的吸附等温线计算出表面增强拉曼(SERS)增强因子.实验结果表明在不加聚沉剂的条件下,银溶胶仍然具有较高的SERS活性.     

自组装银纳米粒子及其SERS增强效应

采用柠檬酸三钠还原硝酸银方法制备出银纳米粒子, 并通过在玻璃表面修饰3-氨基丙基-三乙氧基硅烷( APTES)对银纳米粒子进行自组装。利用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和扫描电子显微镜(SEM)测试手段对样品进行分析和表征。由测试结果可知银纳米粒子的尺寸比较均匀, 组装致密度较高, 基本以亚单层的形式分布于基底表面。进一步研究了以结晶紫(CV)为探针分子的自组装基底的表面增强拉曼光谱(SERS), 计算发现该基底的拉曼增强因子数量级达106。结果表明: 银纳米粒子自组装基底具有良好的SERS增强效应, 为痕量CV的检测提供了有效的方法。     

基于“热点”效应的表面增强拉曼散射光谱研究

本文利用罗丹明6G在银胶体粒子聚集点上的表面增强拉曼光谱的强度变化,采用逐点扫描获得拉曼光谱的"Mapping"方法,获得了不同的银胶体粒子聚集点对吸附的R6G表面增强拉曼光谱强度的影响。分析了"热点"对拉曼散射的增强的作用,表明"热点"的增强强度和纳米粒子的聚集程度有关。     

银纳米粒子自组装复合LB膜的结构与性质

纳米粒子的自组装和有序组装膜的结构与性质近年来受到了人们的广泛关注,纳米粒子的表面结构与性质对由其组装成的有序膜的结构与性质有直接的影响。文章报道了利用自组装技术制备的银纳米粒子与双亲有机分子的单层和多层复合LB膜,通过吸收光谱和表面增强拉曼光谱研究了银纳米粒子与吸附分子间的相互作用,探讨了复合膜的成膜特性及银纳米粒子的拉曼增强特性。十八胺/银粒子复合LB膜的吸收光谱及拉曼光谱显示,十八胺分子与银纳米粒子表面的活位通过NH₂中的氮原子以复合体的形式结合;同时,在激发光的作用下复合体可能存在光催化过程。根据银粒子复合LB膜的实验结果,十八胺和十八酸之间的反应产物在复合膜中起空间位阻作用,与银粒子表面的相互作用较弱。     

银纳米粒子/碳纳米管阵列SERS基底增强因子分析和实验

为了直观、准确地定量分析表面拉曼增强散射基底结构的拉曼增强,利用磁控溅射和高温退火的方法制备了银纳米粒子修饰垂直排列的碳纳米管阵列三维复合结构样品;实验采用罗丹明6G(R6G)溶剂作为探针分子,结合共聚焦显微拉曼系统,开展了表面增强拉曼增强因子(EF)分析计算的相关实验。SEM结果表明：在有序碳纳米管阵列的表面和外壁均匀地负载了大量银纳米粒子。对退火温度为450 ℃,退火时间为30 min的样品进行了EF计算,得到其增强因子约为2.2×103,并分析了EF值低的原因主要是：在碳纳米管上溅射的银膜膜厚不均匀,导致退火后银颗粒分布不均,使得样品粗糙度值偏大,EF值较低;实验中所用的激励光源并非银纳米颗粒的优化光源。     

银纳米棒光学性质的离散偶极近似计算

利用离散偶极近似 (Discretedipoleapproximation ,简称DDA)的方法 ,从理论上对粒子的形状、尺寸及周围介质等因素对银纳米粒子 ,特别是银纳米棒的光学性质的影响进行了较系统的研究 .计算表明 ,置于空气中的棒状银纳米粒子的光学性质与其形状密切相关 ,纵向表面等离子体共振吸收峰的位置随纳米棒长径比的增加呈现线性红移关系 .给出了空气中银纳米棒纵向表面等离子体共振吸收峰的位置随长径比变化的DDA拟合公式 .如果将金属纳米粒子置于折射率更高的介电环境中 ,其纵向等离子体共振吸收峰的位置进一步呈现线性红移关系 .合成的银纳米粒子的TEM图像及相关的UV VIS消光光谱显示DDA计算结果与实验值相当一致 .DDA算法与Mie′s理论在计算球状银纳米粒子的消光系数时给出很接近的结果 ,这表明用DDA的方法来分析银的光学性质是准确可靠的 ;而DDA算法对银纳米棒消光特性的成功拟合则表明 ,该算法相对Gans′理论而言 ,在研究纳米粒子的光学性质时具有更广的适用性及更高的准确性 .     

纳米增强激光诱导击穿光谱的苹果表面农药残留检测

水果表面的农药残留严重危害身体健康,而常规检测方法需要采样处理,耗时、费力。激光诱导击穿光谱技术具有多元素分析和原位测量的能力,在水果表面农药残留检测方面潜力巨大。但是较差的检测灵敏度,限制了此技术在水果表面微量有害元素检测方面的应用。提高激光诱导击穿光谱系统的检测能力是目前的研究热点领域,研究了纳米粒子表面增强技术对苹果表面残留的毒死蜱农药的激光诱导击穿光谱信号的增强效果。通过在被测样品表面涂抹币族金属纳米粒子,然后利用激光诱导击穿光谱激发样品表面,对诱导出的原子发射光谱信号进行测量,实验结果表明,苹果表面涂抹金属纳米粒子后毒死蜱农药中磷元素的特征峰有4倍的增强。此方法的应用对提高果蔬表面微量有害元素的检测能力具有重要意义。然后我们对币族金属纳米粒子的增强效果进行了优化。研究了金纳米粒子和银纳米粒子的增强能力,同时对纳米粒子的粒径的增强效果进行了比较,通过对20 nm的金纳米粒子、20 nm的银纳米粒子和80 nm的银纳米粒子的增强效果比较,发现80 nm的银纳米粒子对苹果表面毒死蜱农药光谱的增强效果最好。研究了信号采集延时时间对光谱信噪比的影响,确定了0.2 μs的延时时间可以获得较为理想的信噪比。在以上研究的基础上,采用最优的实验参数(80 nm银粒子增强、0.2 μs的延时时间),以毒死蜱中磷元素在213.62,214.91,253.56和255.33 nm处的特征峰峰强作为依据,对苹果表面残留的毒死蜱农药进行了定量化分析。分别采集了毒死蜱残留浓度分别为30,20,15,12,10和6 μg·cm-2的苹果表面的LIBS光谱,然后分别利用磷元素的四个特征峰峰强进行了定量化曲线拟合,结果发现LIBS对残留的毒死蜱具有很好的定量化预测能力,R2在0.89以上。根据定量化拟合曲线,探讨了纳米增强LIBS的检测限,计算得到,利用纳米增强LIBS技术测量苹果表面的毒死蜱农药最低可以做到1.61 μg·cm-2的检测限。研究证明了金属纳米粒显著提高了LIBS对苹果表面农药残留的检测灵敏度。     

基于气相沉积等离激元纳米粒子/三维石墨烯-镍泡沫复合结构的高灵敏度表面增强拉曼检测

本文提出一种基于气相沉积银纳米粒子和三维石墨烯-镍泡沫的复合等离激元结构.该结构是利用气相纳米团簇束流技术将高密度的银纳米粒子直接沉积于三维石墨烯-镍泡沫的表面制备而成.与传统银纳米结构相比,复合三维等离激元纳米结构具有"热点"数量多,局域场更强的特点,可作为基于表面增强拉曼技术的高灵敏度化学传感器.拉曼测试实验结果表明,该三维纳米结构在表面增强拉曼检测中可获得灵敏度高,重复性好的探针拉曼信号.通过进一步的理论模拟,发现该三维等离激元结构中增强的拉曼信号主要归因于纳米粒子与纳米粒子之间以及纳米粒子与石墨烯-镍泡沫衬底之间的多重近场耦合效应.     

二氧化钛/银复合结构的制备和拉曼增强实验

采用了紫外光诱导的方法在二氧化钛纳米杆的表面生长银纳米粒子,将其作为表面增强拉曼散射基底.重点研究紫外光照时间对拉曼灵敏度的影响,制备不同光照时间下二氧化钛纳米杆/银复合结构的样品.利用COMSOL Multiphysics仿真软件计算二氧化钛纳米杆/银复合结构表面的电磁分布和理论增强因子.实验结果表明,紫外光照10 ...     

电荷转移对纳米金属吸附分子拉曼光谱影响

在金,银纳米粒子表面修饰对巯基苯胺(PATP)分子,对其进行紫外及拉曼光谱性质表征。紫外吸收光谱显示修饰了单分子层的纳米粒子表面等离子体共振发生较大的红移,银粒子位移程度大于金粒子的。其拉曼散射增强效应研究表明,对巯基苯胺b2振动模式的极大增强是由电磁增强和化学增强效应共同决定的。金、银粒子上对巯基苯胺单分子层拉曼散射增强效应的差异主要来自金属与对巯基苯胺之间电荷转移能力的不同。     

二维组装纳米银粒子上对巯基苯胺的表面增强拉曼光谱研究

采用表面自组装方法在聚赖氨酸修饰ITO电极表面和对巯基苯胺修饰光滑银表面组装了纳米银粒子的二维结构。FT -SERS光谱结果表明 ,巯基苯胺的吸附取向垂直于金属银表面 ,其中电磁增强机理起主导作用 ,但同时也存在化学增强的贡献。纳米银粒子的“体积效应”使其与吸附分子间的电荷转移更为有利。耦联于纳米银和光滑银表面间的巯基苯胺的拉曼散射增强则与纳米银粒子和光滑银表面的耦合而导致的局部电磁场增强直接相关。     

纳米Ag材料表面等离子体激元引起的表面增强拉曼散射光谱研究

用热蒸发的方法制备了纳米Ag材料,并用扫描电子显微镜对纳米粒子进行了形貌的表征,通过紫外—可见分光光度计得到Ag纳米粒子的透过谱,得到了Ag纳米粒子的表面等离子体共振的峰值位置.以罗丹明6G为探针分子测定Ag纳米粒子衬底的表面增强拉曼散射效应,通过拉曼散射光谱与透过谱研究了由表面等离子体激元的强极化场引起的表面增强拉曼散射效应,结合透过谱与拉曼增益因子提出了一种描述表面等离子体光学和电学特性的方法,并结合扫描电镜的结果给出了不同结构的纳米Ag材料对表面等离子体激元强度的影响. 关键词： 热蒸发 纳米Ag材料 表面等离子体 表面增强拉曼散射     

SERS activity of gas-evaporated silver particles

We have produced silver particles by the gas-evaporation technique and investigated their SERS activity. The enhancement factor is determined quantitatively by measuring the Raman intensity of copper phthalocyanine molecules deposited onto the particle layer. It is shown that the particle layer is a good SERS enhancer, which yields an enhancement of ～ 4 × 10³. It is also shown that a five-fold increase in the enhancement factor is obtained, when the particle layer is coated with a 30 nm silver film. The enhancement presently observed seems to arise from the electromagnetic effects, namely, the excitation of localized surface plasmons for the bare particle layer and that of extended surface plasmons for the silver-coated particle layer.     

表面荧光机制的理论研究

本文研究了 Rh B分子的 539.0 nm和 572 .5nm两荧光峰在表面增强活性银胶颗粒表面上的增强和淬灭效应 :在同一分子体系中同时观察到 530 .0 nm荧光峰的增强和 572 .5nm荧光峰的淬灭 ,并对其进行了理论计算。结果表明这两个荧光峰的增强或淬灭主要取决于局域电磁场增强和分子到金属表面无辐射能量转移衰减过程的竞争效应。当满足吸收共振增强和辐射共振增强时 ,荧光被增强 ;反之 ,荧光被淬灭。计算表明 ,荧光增强因子最高为 1     

纳米银组装结构上罗丹明B的表面增强荧光效应

采用表面自组装技术,在玻璃表面构筑银纳米粒子的二维组装结构。银纳米粒子组装结构的表面等离子共振光谱中偶极子表面等离子体共振对组装结构更为敏感而表现出较大位移。组装银纳米粒子可极大增强罗丹明B的荧光。荧光的表面增强效应主要来自银纳米粒子对荧光分子所处区域的局部电磁场增强,银纳米粒子的表面分子修饰对其表面增强效应有较大的影响。     

纳米银与表面吸附荧光素的荧光性能的影响

研究了纳米银粒子对表面吸附荧光素(fluorescein,Fl)的荧光性能的影响。Fl溶液中加入纳米银粒子,Fl分子包覆在纳米银粒子表面形成Fl_n-Ag复合物使纳米银相互桥连形成类似网络的结构,且Fl分子吸收峰随着纳米银浓度的增加发生红移。纳米银通过产生的强局域场将能量传输给Fl发光中心,实现了Fl的荧光增强,荧光增强效率随着纳米银浓度的增加具有最大值。较大粒径的纳米银使Fl获得最大荧光增强效率所需浓度较低且最大荧光增强效率值较高。研究结果表明,纳米银与Fl间的能量传输主要由Fl分子附近局域电磁场增强和分子到金属表面无辐射跃迁能量转移过程所决定并与纳米银的浓度、尺寸密切相关。     

Highly efficient silver particle layers on glass substrate synthesized by the sonochemical method for surface enhanced Raman spectroscopy purposes

A fast method for preparing of silver particle layers on glass substrates with high application potential for using in surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) is introduced. Silver particle layers deposited on glass cover slips were generated in one-step process by reduction of silver nitrate using several reducing agents (ethylene glycol, glycerol, maltose, lactose and glucose) under ultrasonic irradiation. This technique allows the formation of homogeneous layers of silver particles with sizes from 80 nm up to several hundred nanometers depending on the nature of the used reducing agent. Additionally, the presented method is not susceptible to impurities on the substrate surface and it does not need any additives to capture or stabilize the silver particles on the glass surface. The characteristics of prepared silver layers on glass substrate by the above mentioned sonochemical approach was compared with chemically prepared ones. The prepared layers were tested as substrates for SERS using adenine as a model analyte. The factor of Raman signal enhancement reached up to 5·10⁵. On the contrary, the chemically prepared silver layers does not exhibit almost any pronounced Raman signal enhancement. Presented sonochemical approach for preparation of silver particle layers is fast, simple, robust, and is better suited for reproducible fabrication functional SERS substrates than chemical one.     

On the effect of microscopic roughness of the metal surface on the surface plasmon dispersion relation and photoemission

The effect of microscopic surface roughness on the opical characteristics of metal is considered. The field near the rough surface has been calculated on the basis of integral equations containing only smoothly varying field components. It appears that the influence of surface plasmons can cause, as a result of drastic enhancement of the field at the surface, an increase by several orders in such observed surface effects as photoemission and Raman scattering by adsorbed molecules. The results of calculation are compared with the experimental data obtained from the study of photoemission from silver with rough surface. Expressions have been derived for the dispersion relation for surface plasmons on a rough surface.     

Bimetallic Silver–Gold Film Waveguide Surface Plasmon Resonance Sensor

Abstract

It is desirable that a surface plasmon resonance (SPR) sensor is highly sensitive to binding interactions within the sensing region, generate evanescent fields with long penetration depths, and utilize a metal film that is very stable even in extreme environmental conditions. In this study, we present the first example of a wavelength-modulated waveguide SPR sensor with a bimetallic silver–gold film for surface plasmon excitation. The underlying silver yields better evanescent field enhancement of the sensing surface, while the overlying gold ensures that the stability of the metallic film is not compromised. It is shown experimentally that in terms of dλ/dn, the bimetallic film waveguide SPR configuration has a sensitivity of 1232 nm/RIU, greater than two times improvement from the 594 nm/RIU achievable with single gold film waveguide SPR sensor. The higher sensitivity, compact nature, and better evanescent field enhancement of this configuration provides the potential to biosensing applications.     

Nanosphere Templated Metallic Grating Assisted Enhanced Fluorescence

In this paper, enhanced fluorescence from a silver film coated nanosphere templated grating is presented. Initially, numerical simulation was performed to determine the plasmon resonance wavelength by varying the thickness of the silver film on top of a monolayer of 400 nm nanospheres. The simulation results are verified experimentally and tested for enhancing fluorescence from fluorescein isothiocyanate whose excitation wavelength closely matches with the plasmon resonance wavelength of the substrate with 100 nm silver film over nanosphere. The 12 times enhancement in the intensity is attributed to the local field enhancement in addition to the excitation of surface plasmon polaritons along the surface.