胞嘧啶核苷在纳米银膜上的NIR-SERS光谱检测

采用一种高活性的纳米银膜作为表面增强拉曼散射(SERS)基底,以近红外激光(785 nm)作为激发光源,对胞嘧啶核苷(胞苷)水溶液(10-2～10-8 mol·L-1)进行了近红外表面增强拉曼散射(NIR-SERS)光谱检测。实验结果表明,当胞苷水溶液浓度等于或低于10-7 mol · L-1时,可在300～2 000 cm-1范围内获得信噪比较好的NIR-SERS光谱。将胞苷水溶液(10-2～10-5 mol · L-1)分别滴在10片不同的纳米银薄膜上进行检测,结果表明该纳米银膜体现出了较好的光谱重现性。通过对纳米银膜表面形貌进行表征发现聚乙烯醇(PVA)包覆的纳米银颗粒在铝片表面形成“草状”结构。并通过对吸附了胞苷分子的纳米银膜进行紫外-可见光反射光谱检测,发现在800 nm处出现等离子共振峰。因此采用785 nm的近红外激光作为激发光时,该体系能够体现出强烈的表面等离子共振(surface plasmon resonance, SPR)特性。同时采用DFT-B3LYP/6-311G对胞苷分子进行了拉曼光谱计算,计算所采用入射光波长为785 nm,通过计算结果与实验测得的胞苷固体的拉曼光谱对比发现在300～2 000 cm-1范围内两者匹配得较好,进而对其振动进行了归属。最后通过比较胞苷的拉曼光谱和NIR-SERS光谱对胞苷分子在纳米银膜上的可能吸附方式进行了分析。分析结果表明胞苷分子主要为其核糖部分吸附纳米银颗粒上,同时该分子的17NH₂基团可能靠近局域电磁场增强区域。     

2-氨基苯硫酚NIR-SERS光谱及其在纳米银表面吸附行为分析

本文采用静电自组装的方法制备了二维纳米银膜。UV-vis吸收光谱显示其等离子体共振吸收带位于400+900nm的光谱范围,延伸到了近红外区,可以较好的匹配785nm的近红外激发光源。以该纳米银膜为基底,对2-氨基苯硫酚(2-ATP)分子进行了近红外表面增强拉曼散射(NIR-SERS)检测,获得了重复性良好的NIR-SERS光谱图。实验表明:以2-ATP为探针分子时,该纳米银膜的NIR-SERS增强因子达到2.19×109。同时,本文采用密度泛函理论(DFT),以B3LYP/6-31G为基函数,对2-ATP分子进行结构优化和普通拉曼光谱(NR)计算,发现理论值和实验值吻合较好。此外,对2-ATP的NIR-SERS谱带进行了归属分析,发现当2-ATP分子在纳米银表面吸附时,是以-SH基团吸附到银表面,且同时-SH基团会被纳米银氧化。     

聚甲基丙烯酸甲酯间隔的金纳米立方体与金膜复合结构的表面增强拉曼散射研究

金属纳米颗粒与金属薄膜的复合结构由于其局域表面等离子体和传播表面等离子体间的强共振耦合作用,可作为表面增强拉曼散射(SERS)基底,显著增强吸附分子的拉曼信号.本文提出了一种聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)间隔的90 nm金纳米立方体与50 nm金膜复合结构的SERS基底,通过有限元方法数值模拟,得到PMMA的最优化厚度为15 nm.实验制备了PMMA间隔层厚度为14 nm的复合结构,利用罗丹明6G (R6G)为拉曼探针分子, 633 nm的氦氖激光器作为激发光源,研究了复合结构和单一金纳米立方体的SERS效应,发现复合结构可以使探针分子产生比单一结构更强的拉曼信号.在此基础上,研究了不同浓度金纳米立方体水溶液条件下复合结构中R6G的拉曼光谱.结果表明,当金纳米立方体水溶液浓度为5.625μg/mL的条件下复合结构中R6G的拉曼信号最强,且可测量R6G的最低浓度达10~(–11) mol/L.     

金纳米粒子掺杂DNA-CTMA-DPFP薄膜的表面增强拉曼散射特性

采用柠檬酸三钠还原氯金酸和离子交换法制备金纳米粒子掺杂DNA-CTMA材料,利用钯催化反应合成9,9-二乙基-2,7-二-(4-吡啶)芴荧光染料(DPFP),将DPFP与DNA-CTMA混合后,旋凃制备金纳米粒子掺杂的DNA-CTMA-DPFP薄膜样品。通过吸收光谱、荧光光谱和拉曼光谱的测量,研究了薄膜样品的光学特性和表面增强拉曼散射(SERS)特性。实验结果表明,薄膜样品在300～360 nm的吸收主要来自DPFP,在500～700 nm的吸收来自样品中金纳米粒子的局域表面等离子共振;样品在370,386,408 nm处的荧光峰分别对应DPFP的S₁₀-S₀₀、S₁₀-S₀₁和S₁₀-S₀₂能级的电子振动跃迁;在785 nm激光激发下,薄膜样品的拉曼散射主要来自DPFP分子,随着金纳米粒子掺杂比的增大,DPFP分子的拉曼散射峰强度逐渐增强。因此,金纳米粒子掺杂DNA-CTMA薄膜适合作为多种染料分子的SERS基底。     

具有双共振吸收峰的Au纳米粒子制备及其拉曼表征

表面增强拉曼散射(SERS)很大程度的弥补了拉曼散射强度弱的缺点,迅速成为科研工作者们的研究热点,在食品安全、环境污染、毒品以及爆炸物检测等领域应用广泛。纳米技术的发展使得目前对于SERS的研究主要集中于金属纳米颗粒基底的制备,金属纳米粒子的种类、尺寸及形貌对SERS增强和吸收峰峰位均有影响,要获得好的增强效果,需要对金属纳米结构进行工艺优化。特别是,需要结合金属纳米粒子的结构和激励光波长,以期获得更好的增强效果。为了研究SERS增强和吸收峰之间的关系,开展了具有双共振吸收峰的金属纳米粒子的研究。首先利用FDTD Solutions仿真建模,主要针对金纳米颗粒直径、金纳米棒长径比及分布状态对共振吸收峰进行仿真,得到金纳米球理论直径在50 nm左右,金纳米棒理论长径比在3.5~4.5左右时,吸收峰分别分布在532及785 nm附近,符合多波段激励光拉曼增强条件;对于激励光偏振方向,其沿金纳米棒长轴方向偏振时吸收峰位于785 nm附近,沿金纳米球短轴方向偏振时吸收峰位于532 nm附近。然后采用种子生长法,制备了可用于多种波长激励光的双吸收峰表面增强拉曼散射基底。通过改变硝酸银用量(5,10,20,30和40 μL)、盐酸用量(0.1和0.2 mL)以及其生长时间(15,17,21和23 h)等多种工艺参数来控制金纳米棒含量,得到了同时含有金纳米球及金纳米棒的双吸收共振峰金纳米粒子。最后用该样品作为基底,罗丹明6G(R6G)作为探针分子,分别测试其在532,633和785 nm激励光入射时的SERS表征,对分析物R6G最低检测浓度均达到了10-7 mol·L-1,增强因子达到了~105,满足了多波段SERS检测的需要。     

金溶胶中邻羟基苯甲酸吸附行为的密度泛函理论与实验研究

研究了邻羟基苯甲酸(OHBA)的常规拉曼散射(NRS)光谱以及其吸附在Au纳米颗粒上的表面增强拉曼散射(SERS)光谱。以氯金酸为原料,柠檬酸三钠为还原剂,用化学还原法制备了球形的金纳米粒子溶胶,采用激光显微拉曼光谱仪(激发波长为785 nm),测定OHBA分子的NRS光谱及其吸附在Au纳米颗粒上的SERS光谱。同时,应用密度泛函理论(DFT),在B3LYP/6-31+G**(C,H,O)/LANL2DZ(Au)水平上,对OHBA分子进行了结构优化,在此基础上计算了OHBA分子的NRS光谱以及其吸附在Au纳米颗粒上两种不同吸附构型下的SERS光谱,并和实验值进行比较。结果表明,OHBA分子通过羧基吸附构型的计算值比通过羟基吸附构型的计算值与实验值符合的更好。最后,利用GaussView可视化软件对其振动模式进行了全面归属。通过对邻羟基苯甲酸分子拉曼谱峰的详细指认能够得出：Au溶胶中的邻羟基苯甲酸分子,是通过羧基倾斜地吸附在Au纳米颗粒表面的。可视化软件直观形象地展示出了该分子的结构特征和分子基团振动情况,对其振动峰位的归属提供了重要依据。本文工作对推进邻羟基苯甲酸在生物医药等领域进一步的应用具有重要作用。     

运用表面增强拉曼散射(SERS)和密度泛函数理论(DFT)模拟计算研究对硝基苯胺在金纳米颗粒表面吸附行为

在沉积金纳米颗粒的干燥滤纸上进行对硝基苯胺的表面增强拉曼散射(SERS)光谱研究,并与对硝基苯胺在金胶水溶液中的表面增强拉曼散射(SERS)光谱相比,分子拉曼光谱发生了很大变化。同时利用DFT理论计算对硝基苯胺在金胶颗粒上的吸附行为的拉曼光谱。DFT理论模拟计算和FI-Raman实验分析都表明这种变化源于对硝基苯胺的不同吸附方式。SERS和DFT结合研究分子的吸附是一种有效的技术。     

3.3′二乙基硫醛三碳菁化碘拉曼光谱研究

给出了3.3′二乙基硫醛三碳菁化碘(DTTC)分子的自然拉曼光谱、表面增强拉曼光谱(SERS)、以及理论计算拉曼光谱。SERS谱的增强基底是直径60 nm的金球和50 nm长的金棒,外包附一层硫基聚乙二醇(thiol-polyethylene glycol,简称Mpeg-SH)做为稳定层。同时,采用密度泛函(DFT)方法计算了DTTC分子的拉曼光谱,计算基于B3LYP/6-31G基组。经过仔细对比,计算光谱和两种实测光谱特征峰位有很好的一致性。对于不一致的部分,分析原因可能是由于金纳米粒子表面等离子体波对于不同的峰位,其增强程度不同所引起的。这项工作将有利于基于DTTC分子的红外波段拉曼光谱技术在生化领域的应用。     

球型和棒状金纳米粒子的光谱性质比较

柠檬酸钠还原和诱导晶种生长法合成了球型和棒状金纳米粒子。金纳米粒子的吸收光谱表明,表面等离子体共振(SPR)强烈依赖于金属粒子的形状,球型粒子表现为单-SPR谱峰,而棒状粒子则具有横向和纵向SPR谱峰,且纵向SPR峰位和强度取决于棒状粒子的径横比。棒状金纳米粒子对吸附的对巯基苯甲酸分子的拉曼散射比球型金纳米粒子具有更强的表面增强性能,归因于棒状粒子高能晶面上的吸附可能导致的更强的化学增强效应。     

金纳米粒子的电化学合成及光谱表征

采用电化学方法合成各种形状的金纳米粒子,生成的金纳米粒子形貌与施加电流有关,通过匀速递增电流电解的方法,可制备得到哑铃形,球形以及棒状金纳米粒子,采用恒电流电解方法主要获得球形及哑铃形纳米粒子。利用透射电镜、紫外-可见光谱及拉曼光谱对金纳米粒子进行相关表征。紫外-可见光谱研究发现金纳米棒出现位于近红外区间的吸收峰（985nm）,由此推测棒的长径比约为6。以结晶紫为探针分子,研究了金纳米粒子的表面增强拉曼光谱（SERS）效应,并分析得出其平躺的吸附模式。根据形貌表征的结果推断了纳米粒子的生长机理。     

On the Spectrum of the Surface Maryland Model

We study spectral properties of the discrete Laplacian H on the half space Z₊ ^d+1 = Z^d× Z₊ with a boundary condition (n,-1) = tan( ... n + )(n,0), where [0,1]^d. We denote by H₀ the Dirichlet Laplacian on Z₊ ^d+1. Whenever is independent over rationals (H) = R. Khoruzenko and Pastur have shown for a set of 's of Lebesgue measure 1, the spectrum of H on R\ (H₀) is pure point and that corresponding eigenfunctions decay exponentially. In this Letter we show that if is independent over rationals, then the spectrum of H on the set (H₀) is purely absolutely continuous.     

Self-cleaning of SiO2-TiO2 coating: Effect of sonochemical synthetic parameters on the morphological,mechanical, and photocatalytic properties of the films

Among the different properties of the hydrophobic semiconductor surfaces, self-cleaning promoted by solar illumination is probably one of the most attractive from the technological point of view. The use of sonochemistry for nanomaterials' synthesis has been recently employed for the associated shorter reaction times and efficient route for control over crystal growth and the management of the resulting material's photocatalytic properties. Moreover, the sol–gel method coupled to sonochemistry modifies the chemical environment, with reactive species such as •OH and H₂O₂, which yield a homogeneous synthesis. Therefore, in the following investigation, the sol–gel method was coupled to sonochemistry to synthesize a SiO₂@TiO₂ composite, for which the sonochemical amplitude of irradiation was varied to determine its effect on the morphology and mechanical and self-cleaning properties. SEM and AFM characterized the samples of SiO₂@TiO₂ composite, and while the micrographs indicate that a high ultrasonic energy results in an amorphous SiO₂@TiO₂ composite with a low rugosity, which was affected in the determination of the contact angle on the surface. On the other hand, FTIR analysis suggests a significant change in both SiO₂-SiO and SiO₂-TiO₂ chemical bonds with changes in vibrations and frequency, corroborating an important influence of the sonochemical energy contribution to the hydrolysis process. Raman spectroscopy confirms the presence of an amorphous phase of silicon dioxide; however, the vibrations of TiO₂ were not visible. The evaluation of hydrophobic and self-cleaning properties shows a maximum of ultrasonic energy needed to improve the contact angle and rhodamine B (RhB) removal.     

BiOCl{001}表面原子与电子结构的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了BiOCl{001}的三种不同终端面({001}-1Cl, {001}-BiO 和{001}-2Cl)的表面弛豫、能带结构、电子态密度和表面能. 计算结果表明: {001}-1Cl, {001}-BiO和{001}-2Cl表面均发生明显弛豫, 而在双Cl原子层处的层间距变化较大, 但未出现振荡弛豫现象, 其中{001}-1Cl表面弛豫较小. 与体相BiOCl电子结构相比, BiOCl{001}面具有较窄的带隙宽度, 并呈现较强局域性:对于{001}-BiO表面, 其导带与价带均往低能方向发生较大移动, 并且在导带底部出现表面态; 而{001}-2Cl表面的表面态主要出现在价带顶; {001}-1Cl表面的带隙中则无表面态产生; 表面态的出现导致{001}-BiO面和{001}-2Cl面带隙明显减小. BiOCl{001}三种终端表面的表面能分析结果表明, {001}-1Cl表面的表面能最小(0.09206 J·m^-2), 结构最稳定, 而{001}-BiO表面和{001}-2Cl表面的表面能分别为2.392和2.461 J·m^-2. 理论预测{001}-BiO表面和{001}-2Cl表面具有较高的活性, 但在BiOCl晶体生长过程中不易暴露. 本文计算结果为实验获得BiOCl高活性面{001}给予了基础理论解释, 进一步为BiOCl新型光催化材料的应用研究提供理论指导. 关键词： BiOCl{001}表面 表面弛豫 表面能 第一性原理     

Expressions of the radius and the surface tension of surface of tension in terms of the pressure distribution for nanoscale liquid threads

The expressions of the radius and the surface tension of surface of tension Rs and γs in terms of the pressure distribution for nanoscale liquid threads are of great importance for molecular dynamics （MD） simulations of the interfacial phenomena of nanoscale fluids; these two basic expressions are derived in this paper. Although these expressions were derived first in the literature[Kim B G, Lee J S, Han M H, and Park S, 2006 Nanoscale and Microscale Thermophysical Engineering, 10, 283] and used widely thereafter, the derivation is wrong both in logical structure and physical thought. In view of the importance of these basic expressions, the logic and physical mistakes appearing in that derivation are pointed out.     

Possibility of line radiation at the interface of MOS

Summary If the applied electric field is perpendicular to the surface of the MOS structure, the conduction band of the semiconductor near the oxide-semiconductor interface will be curved. The quantized energy levels for electrons in a surface potential well will be given by the triangular-potential-well approximation. For a moderately lightly doped semiconductor, the Fermi level will be sufficiently lower than the bottom of the conductor band. By adjusting the applied field, the surface quantized levels will be lifted up above the Fermi level and the radiative transition between the quantized levels will be possible. Thus the line emission at the submillimetre wave band will be expected.

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Riassunto Se il campo eletrico applicato è perpendicolare alla superficie della struttura MOS, la banda di conduzione del semiconduttore vicino all'interfaccia ossido-semiconduttore sarà curva. I livelli di energia quantizzati per elettroni in un pozzo di potenziale di superficie saranno dati dall'approssimazione del pozzo di potenziale triangolare. Per un semiconduttore leggermente drogato, il livello di Fermi sarà sufficientemente piú basso del fondo della banda del conduttore. Sistemando il campo applicato, i livelli quantizzati di superficie saranno sollevati sopra il livello di Fermi e la transizione radiativa tra i livelli quantizzati sarà possibile. Così ci si attende l'emissione di linea alla banda d'onda submillimetrica.

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Резюме Если приложенное электрическое поле перпендикулярно поверхности МОП структуры, то зона проводимости полупроводника вблизи границы раздела окисел-полупроводник будет искривлена. Квантованные уровни энергии для электронов в потенциальной яме поверхности приближенно определяются треугольной потенциальной ямой. Для умеренно легированного полупроводника уровень Ферми будет существенно ниже, чем дно зоны проводимости. Изменяя величину приложенного поля, поверхностые квантованные уровни поднимаются выше уровня Ферми и становится возможным радиационный переход между квантованными уровнями. Таким образом, можно ожидать линейное излучение в области субмиллиметровых волн.

     

表面微观形貌测量及其参数评定的发展趋势

由于表面加工质量的不断提高，对微观形貌测量技术提出了更高的要求。传统触针式轮廓仪测量具有稳定、可靠、测量动态范围大等优点，但会划伤被测表面；而非接触式形貌测量技术克服了接触式测量易划伤表面的缺点，它主要包括光学散射法、各种光探针法、光学显微干涉法以及采用ＳＥＭ、ＳＴＭ、光子隧道显微镜和原子力显微镜（ＡＦＭ）来探测表面微观形貌的方法。各种测量方法均有其优点和局限性。光学测量方法由于受衍射限制，使其横向分辨率很难提高，在测量大斜率及台阶表面时，测量误差很大。而ＡＦＭ被公认为是一种理想的表面微观形貌测量方法。此外，在表面微观形貌评定方面，国际上正积极探索各种三维评定参数以取代原来的二维参数。     

基于互补屏的极化分离结构设计研究

以互补频率选择表面 (CFSS)结构的强耦合作用为基础, 设计一种具有极化分离作用的频率选择表面 (PSS), 当容性表面与感性表面沿周期排布方向具有横向位移时, CFSS成为具有TM带通、TE带阻的极化分离结构. 建立等效电路模型分析PSS结构极化分离原理, 采用耦合积分方程法计算极化分离结构的传输特性以及容性表面和感性表面的电场分布. 理论分析与实验测试结果均表明: PSS具有良好的极化分离特性和角度稳定性, 为极化波产生器和极化分离结构的设计提供借鉴. 关键词： 频率选择表面 极化选择 互补屏频率选择表面     

测量金属膜粗糙度的表面等离子激元光谱方法

介绍了确定金属膜表面粗糙度的表面等离子激元光谱方法。测量了二种银膜在表面等离子激元激发条件下的光散射强度分布。通过与理论计算的拟合，得到了描写这二种银膜／空气同粗糙界面的特征参数。     

Lagrangian surfaces in the complex hyperquadric Q2

In this paper, we introduce a one-form $\Phi$ associated to a Lagrangian immersion $f$ from Riemann surface $M$ into the complex hyperquadric $Q_2$. It is proved that $f$ is minimal if and only if $\Phi$ is vanishing and $f$ is H-minimal if and only if $\Phi$ is holomorphic. As an application, a family of $S^1$-equivariant minimal Lagrangian tori in $Q_2$ are obtained.     

Surface segregation of the metal impurity to the (100) surface of fcc metals

The surface segregation energies for a single metal impurity to the (100) surface of nine fcc metals (Cu, Ag, Au, Ni, Pd, Pt, Rh, Al and Ir) have been calculated using the MAEAM and molecular dynamics (MD) simulation. The results show that the effect of the surface is down to the fourth-layer and an oscillatory or monotonic damping (|E ₁| > |E ₂| > |E ₃| > |E ₄|) phenomenon in segregation energy has been obtained. The absolute value of the segregation energy E ₁ for a single impurity in the first atomic layer is much higher than that in the nether layers. Thus, whether the surface segregation will work or not is mainly determined by E ₁ which is in good relation to the differences in surface energy between the impurity and host crystals ΔQ = Q _imp − Q _hos. So we conclude that an impurity with lower surface energy will segregate to the surface of the host with higher surface energy.