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。     

微波法制备银胶体及其在表面增强拉曼散射中的应用

本文提出了一种利用微波加热的原理,合成一种新型的银胶体溶液。该银胶具有高效的表面增强拉曼活性。以这种新型银胶体粒子作为活性衬底,测得的强荧光物质R6G的表面增强拉曼光谱,体现出荧光背景低,信噪比高的特点。通过两种不同方法制备的银胶体粒子的表面增强拉曼散射效果的比较,发现这种新型银胶纳米粒子通过聚集,形成更多的具有很强的提高样品表面增强拉曼散射强度作用的“热点”,从实验的角度验证了表面增强拉曼中的“热点”理论。     

以新型银胶为衬底的超低浓度R6G的拉曼光谱检测

利用柠檬酸钠还原硝酸银的原理,提出了一种微波加热制备银胶体粒子的新方法,得到了颗粒大小较均匀的灰色银胶体。以提纯后的银胶为表面增强拉曼散射衬底,研究了超低浓度染料大分子罗丹明6G分子的表面增强拉曼散射,得到浓度分别为10-12mol/L、10-13mol/L和10-14mol/L的罗丹明6G的表面增强拉曼散射光谱,初步实现了罗丹明6G的单分子检测,证明该新型银胶衬底有非常强的表面增强拉曼活性。同时根据表面增强拉曼散射“热点”的增强机理,分析了获得超低浓度R6G的表面增强拉曼光谱的原因。     

R6G单分子表面增强共振拉曼散射光谱探测研究

以共焦显微系统为平台,研究了不同浓度的R6G银溶胶的表面增强共振拉曼散射(SERRS)光谱, 结果表明不同浓度溶液中的R6G分子表现出了不同的光谱特性。在浓度为10-13mol·L-1的R6G银溶胶中 得到了R6G单分子的表面增强共振拉曼散射光谱,观察到了一些光谱非均匀变化现象,如谱色散、谱线的 强度起伏、拉曼谱的偏振化以及分子的闪烁等,并对这些现象进行了分析,证明得到的是R6G单分子的 SERRS光谱。文章还对单分子检测中的一些关键问题进行了分析与讨论,确定了单分子SERRS光谱检测的 适当条件。     

对炔基苯硫酚在银纳米粒子上的SERS光谱理论研究

对炔基苯硫酚分子吸附在银纳米粒子上表现出较强的表面增强拉曼光谱(SERS)信号。本文采用密度泛函理论(DFT)对炔基在银纳米粒子上不同吸附方式以及振动光谱进行了计算分析。研究结果表明,当炔基与金属之间有相互作用时,C≡C键伸缩振动的频率红移,拉曼强度显著增强。同时也从分子与金属作用角度初步探讨了实验所观测谱线宽度增宽的现象。此外,通过含时密度泛函理论(TD-DFT)进一步研究了吸附分子与金属之间的电荷转移性质,并分析了其预共振拉曼光谱。该工作初步建立了在银表面上炔键的吸附构型与SERS光谱之间的关系。     

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。     

电沉积花状Au@R6G复合纳米粒子及其表面增强拉曼散射活性

采用循环伏安法(CV), 在ITO玻璃表面一步法电沉积了花状的Au@R6G(罗丹明6G)复合纳米粒子膜, 该膜呈现很强的表面增强拉曼散射(SERS)活性, 比传统制备金膜的方法提高了一个数量级。采用扫描电子显微镜(FE-SEM), X射线衍射光谱(XRD), 拉曼光谱对复合纳米粒子进行表征。通过实验发现, 电沉积20圈时的Au@R6G样品SERS信号增强最为显著, R6G的SERS检测限可达到10-10 M。     

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。     

银纳米粒子对组装阵列中耦联分子拉曼散射的影响

分别用硼氢化钠和氢气还原法制备了两种不同的银溶胶(I和II),并采用自组装技术将银纳米粒子组装到对巯基苯胺(PATP)修饰的光滑银基底表面,形成银纳米粒子亚单层二维阵列。比较两种阵列中PATP的表面增强拉曼光谱发现,溶胶II所得阵列中的PATP的b2振动得到了较大的增强,即存在较大程度的电荷转移,说明银纳米粒子的性质直接影响了耦联分子的光谱特征。对溶胶Ⅰ进行离心处理,组装,得到的拉曼特征与阵列II类似。就溶胶II的银纳米粒子而言,组装结构中可能形成Ag-N化学键,从而导致更强的氨基与银粒子的相互作用。     

组装阵列中耦联剂对表面增强拉曼光谱的影响

利用自组装技术,将不同浓度比例的对巯基苯胺和N,N'-二苯基硫脲为功能耦联分子,在光滑银基底表面组装不同表面密度的二维银纳米粒子阵列。通过对组装阵列和粗糙银表面耦联剂分子的表面增强拉曼光谱比较,阵列中对巯基苯胺分子拉曼信号得到了明显的增强,但只有微弱的N,N'-二苯基硫脲的拉曼增强信号,说明在这种组装阵列中得到的拉曼散射增强主要来自于银纳米粒子和光滑银表面之间。     

Experimental and theoretical evidence for the chemical mechanism in SERRS of rhodamine 6G adsorbed on colloidal silver excited at 1064 nm

The evidence for the existence of a chemical mechanism in surface‐enhanced resonance Raman scattering (SERRS) of rhodamine 6G (R6G) adsorbed on colloidal silver excited at 1064 nm is reported on the basis of experimental and theoretical analyses. A weak absorption peak at around 1060 nm for R6G‐functionalized silver nanoparticles was observed, which is not present in the individual spectra of R6G or silver nanoparticles. Theoretically, the charge difference density reveals that this weak absorption is a metal‐to‐molecule charge transfer excited state. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

Silver nanoparticle size–dependent measurement of quantum efficiency of Rhodamine 6G

The plasmonic absorption band of silver nanoparticles in the visible range of electromagnetic spectrum has been successfully exploited to alter the emission characteristics of the Rhodamine 6G dye molecule. The influence of the nanoparticle size on the fluorescence quantum yield of Rhodamine 6G is interrogated via steady state fluorescence as well as dual beam thermal lens technique. The potential of the thermal lens technique that probe nonradiative path in contrast to radiative path exhibited in the fluorescence spectra as a complementary method to measure the quantum yield of a dye molecule is exploited. Analysis of the results clearly indicates that the particle size and the spectral overlap between the emission spectra of Rhodamine 6G, and absorption spectra of the silver nanoparticles determine the quantum yield value of dye–nanoparticle mixture.     

表面分子功能化银纳米粒子的光谱特征

通过玻片表面构筑银纳米粒子二维组装结构研究吸附分子对银粒子表面等离子体共振的影响.吸收光谱结果表明银纳米粒子表面吸附二硫代乙二酰胺分子可导致金属粒子的表面等离子体共振吸收红移,主要与金属粒子的微环境改变以及吸附分子与金属间电荷转移而导致的金属粒子内部电子密度改变有关.二硫代乙二酰胺分子通过其氨基和巯基共同吸附于金属表面.     

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。     

Surface-enhanced resonance Raman scattering spectroscopy of single R6G molecules

Surface-enhanced resonance Raman scattering (SERRS) of Rhodamine 6G (R6G) adsorbed on colloidal silver clusters has been studied. Based on the great enhancement of the Raman signal and the quench of the fluorescence, the SERRS spectra of R6G were recorded for the samples of dye colloidal solution with different concentrations. Spectral inhomogeneity behaviours from single molecules in the dried sample films were observed with complementary evidences, such as spectral polarization, spectral diffusion, intensity fluctuation of vibrational lines and even ``breathing' of the molecules. Sequential spectra observed from a liquid sample with an average of 0.3 dye molecules in the probed volume exhibited the expected Poisson distribution for actually measuring 0, 1 or 2 molecules. Difference between the SERRS spectra of R6G excited by linearly and circularly polarized light were experimentally measured.     

纳米银组装结构的表面增强荧光效应

采用表面自组装技术,在玻片表面构筑银纳米粒子二维组装结构.银纳米粒子组装结构的吸收光谱表明银粒子表面等离子体共振与粒子间电磁偶合密切相关,偶极子表面等离子体共振更为敏感而发生较大位移.在银纳米粒子组装结构上,荧光素分子的荧光得到极大增强,其表面增强效应强烈依赖于组装金属粒子的表面等离子体共振.     

氧化石墨烯猝灭罗丹明6G荧光的机理研究

The fluorescence quenching of Rhodamine 6G (R6G) by graphene oxide (GO) was interrogated by R6G fluorescence measurements using a set of controlled GO samples with varied C/O ratios as the quencher.The carbonyl groups on the GO nanosheet turned to play a dominant role in quenching the R6G fluorescence.The quenching in the static regime can be described by the "sphere of action" model.The significant absorption of the R6G fluorescence by the ground-state complex formed between R6G and GO was identified to be responsible for the static quenching.This work offers helpful insights into the fluorescence quenching mechanisms in the R6G/GO system.     

纳米银/丝素复合材料的制备及其光谱性质研究

开发可靠、生态友好的纳米材料合成方法是当今纳米技术发展的一个重要方面,基于天然生物材料如丝素蛋白原位合成来制备纳米贵金属溶胶是一种具有极大发展潜力的方法之一。文章在室温下以丝素原位还原硝酸银制得了纳米银/丝素复合溶胶,通过紫外-可见光谱、原子力显微镜、荧光光谱和共振光散射对其制备过程和光谱性质进行了表征。实验表明丝素链中的酪氨酸残基对AgNO₃还原生成纳米银颗粒起了主要作用,制得的纳米银粒子均匀地包埋在丝素胶体中,具有很好的分散性和稳定性,可长期保存。丝素蛋白与纳米银复合后,荧光强度明显增加,证明了丝素蛋白与纳米银表面之间形成了较强的化学吸附,在银表面形成了一个相对稳定的络合物致密层。同时利用共振散射光谱分析实验进一步证实了纳米银粒子的形成。     

Theoretical study on SERRS of rhodamine 6G adsorbed on Ag2 cluster: chemical mechanism via intermolecular or intramolecular charge transfer

The problem of the chemical enhancement of rhodamine 6G (R6G) adsorbed on silver cluster has been theoretically investigated by charge difference densities (CDDs) to show the direct charge transfer (CT) evidence. For surface‐enhanced resonance Raman scattering (SERRS) of R6G excited at 514.5 nm, the enhancements of v(151) and v(154) result from weak intermolecular (from Ag to R6G) CT and the strong intramolecular CT [similar to that of resonance Raman scattering (RRS) of R6G], respectively. The possibility of the SERRS of R6G contributed from pure intermolecular CT is also discussed, when the incident light is close to the new metal–R6G CT excited state at 1571.4 nm. Meanwhile compared with the absorption process the fluorescence yield of R6G is investigated by transition densities and CCDs. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于超分子结构共掺杂纳米复合薄膜的制备与荧光特性

为改善功能分了的特性,提出一种基于金属纳米粒子-偶氮染料复合物共掺杂超分子结构功能材料的设计新方法.并依照此方法制备出复合材料,观测了其显微结构,测量了其紫外-可见光吸收,研究了该超分子结构复合体系的荧光特性.实验发现,由于金属银纳米粒子的掺杂,使得超分子结构复合体系中功能分子甲基橙在溶液态体系的荧光强度增强近5倍,而在两种不同结构(共混结构和包覆结构)的薄膜态超分子结构体系中,其荧光强度分别被猝灭15%和20%.研究结果表明,复合膜中采用超分子结构完全能够改善功能分子的特性.