表面等离激元调控化学反应

表面等离激元是金属与介质表面自由电子的集体振荡,能够突破衍射极限,将光束缚在纳米结构表面附近极小的空间内,为纳米尺度的光操控提供可能.利用表面等离激元共振,不仅可以增强局域表面电磁场强度,实现对表面附近分子荧光和拉曼信号的极大增强,而且等离激元弛豫诱导的热电子还可以调控表面分子的化学反应,提高反应速率和选择性,即等离激元调控(催化)化学反应.作为一种新型催化体系,等离激元催化已经实现了多种传统光催化中难以发生的化学反应,是表面等离激元领域的前沿热点问题.由于等离激元催化反应的复杂性与多样性,其反应动力学过程的完全表征和反应机理的揭示仍然是一个巨大的挑战.精确表征催化反应的中间及最终产物,获取反应动力学过程中更多的细节信息,对于探索等离激元催化机理,以及设计更为合理高效的催化体系极为重要.本文围绕等离激元催化的最新研究进展,总结并探讨等离激元催化中所使用的各种表征技术.首先,简单介绍了等离激元催化的基本概念和催化机理.其次,综述了拉曼光谱(包括表面/针尖增强拉曼光谱),在等离激元催化原位监测中的应用,并进一步详细介绍了气相色谱法、气相色谱-质谱联用、高效液相色谱法、扫描透射电子显微镜、扫描隧道显微镜、扫描电化学显微镜、紫外可见吸收光谱等技术在等离激元催化反应研究中的重要作用.最后,探讨了这些表征技术在等离激元催化动力学过程研究和催化机理探索中的特点与优势,并展望了等离激元催化及相关表征技术的发展与挑战.     

Tm~(3+)掺杂的LaOF和SiO_2纳米体系中荧光光谱温度特性的研究

研究了不同环境温度下晶体LaOF和非晶体SiO2纳米体系中掺杂Tm3+离子的荧光光谱.结果表明,在20~300 K的温度范围内,荧光谱线的宽度、强度以及谱线位置均随温度的升高而变化.发光离子的局域环境直接影响荧光光谱对环境温度的依赖程度:SiO2中发光离子的荧光寿命受温度影响较小,而位于晶相环境LaOF中离子的荧光寿命...     

有机分子隔离层对机械抛光金属银表面的罗丹明6G荧光增强效应的影响

采用物理吸附法,在机械抛光纯银表面引入对巯基苯胺(p-Amiothiophenol,PATP)分子充当隔离层,运用激光光谱学方法研究隔离层对位于银表面附近的罗丹明6G(Rh6G)分子的荧光增强效应影响。实验结果表明,未经PATP分子修饰的机械抛光金属衬底对Rh6G分子表现为猝灭效应,而经过PATP分子修饰后的银表面对Rh6G分子的荧光发射具有增强效应。根据局域表面等离子共振及辐射能量转移模型对实验观测所得结果进行了分析研究,结果表明,PATP有机分子隔离层的引入有效地减小了荧光分子与金属衬底之间的无辐射能量速率,提高了荧光辐射强度。     

表面增强荧光研究进展

本文系统地介绍了金属表面增强荧光现象、产生机理及其应用.粗糙金属和超薄光滑金属表面均可表现出荧光增强效应,但这两种表面增强荧光产生的机理不同,所发出的荧光性质也不同.粗糙金属表面增强荧光的主要原因被认为是加快了处于基质表面附近的荧光物种的辐射衰减过程,而超薄光滑金属表面增强荧光则是激发态荧光物种与金属表面的等离子体耦合共振的结果.与粗糙金属表面增强荧光不同,超薄光滑金属表面增强荧光具有突出的方向性.金属表面增强荧光已经开始在DNA无损检测、荧光共振能量转移免疫分析等领域获得重要应用.     

CI~-对铜表面上表面增强喇曼散射效应的影响

以机械抛光粗糙的铜表面为吸附衬底,在固/液系统中对Cl~-及其不同的存在方式对表面增强喇曼散射(SERS)效应和衬底表面的影响进行了较为系统的分析研究.结果表明,只有当适量的Cl~-以适当的方式存在时才对SERS产生影响;SERS衬底的表面形貌也随Cl~-作用方式的变化而变化.     

Spectroscopic study of thulium doped transparent glass ceramics

A systematic investigation on fluorescence spectroscopy of trivalent thulium doped in oxyfluoride glass ceramics containing LaF3 nanocrystals has been carried out in a spectral range from 400 to 900 nm under the direct excitation of 1D2 level at a low temperature. Specific optical transitions related to the fluorescence emissions are studied based on experimental measurements in frequency and time domain. Fluorescence emissions from the ions in crystal phase are distinguished from what in glass phase and their spectroscopic properties are explored. The dynamical process shows that the temporal decay of fluorescence emission consists of two parts： a rapid decay from the ions in glass phase and a slower decay from the ions in crystal phase.     

基于微泡共振的快速微流体声学混合方法研究

微流体在生物医学、化学工程等领域应用广泛,并具有重大意义.在预处理中,液体混合也是关键且最为必要的前序.为了提高微流控腔道内液体混合的效率,本文提出基于单微泡振动的声学混合器,通过微泡共振,产生声微流,声微流形成的剪切力将在流体中产生微扰动,实现液体的混合.设计了底面直径为40μm的微孔结构,由于液体表面张力作用形成微泡,在共振频率为165 kHz的压电换能器激励下,气泡发生共振产生声微流.通过对压电换能器输入不同能量,获取混合液体的最优参数,可在37.5 ms内实现混合效果,混合均匀度达到92.7%.本文设计的单微泡振动混合器结构简单、混合效率高、混合时间短、输入能量低,可为生物化学等方面的研究提供强有力的技术支撑.     

基于深度递归级联卷积神经网络的并行磁共振成像方法

快速磁共振成像是磁共振研究领域重要的课题之一.随着大数据和深度学习的兴起,神经网络成为快速磁共振技术的重要方法.然而网络性能表现和网络参数量之间较难取得平衡,且对于多通道数据重建的并行成像问题,相关研究较少.本文构建了一种深度递归级联卷积神经网络结构,用于处理并行成像问题.这种网络结构在减少网络参数量的同时,能够尽可能地提高网络的表达能力,提高网络重建的精确度.实验结果表明,相较于传统并行成像方法,通过训练好的神经网络对欠采样磁共振数据进行重建,可以得到更准确的重建结果,且重建时间大大缩短.     

Effect of secondary radiation force on aggregation between encapsulated microbubbles

Secondary radiation force can be an attractive force causing aggregates of encapsulated microbubbles in ultrasonic molecular imaging. The influence of the secondary radiation force on aggregation between two coated bubbles is investigated in this study. Numerical calculations are performed based on four simultaneous differential equations of radial and translational motions. Results show that the secondary force can change from attraction to repulsion during approach, and stable microbubble pairs can be formed in the vicinity of resonant regions; the possibility of microbubble aggregations can be reduced by using low exciting amplitude, ultrasonic frequencies deviating from the resonant frequencies or microbubbles with small compressibility.     

锰离子对镥基纳米晶体的荧光调控与增强

通过调控Mn²⁺的掺杂浓度,在镥基纳米晶体成功地实现了六方、四方混合相到纯四方相的相位转变,并详细讨论了其相变机理. 时域和频域光谱的分析表明,立方相Na₅Lu₉F₃₂：40% Mn²⁺,20% Yb³⁺,2% Ln³⁺（Ln=Er³⁺,Ho³⁺）纳米晶体内的准纯红色荧光发射主要由Mn²⁺和Ln³⁺之间的两步能量转移引起. Mn²⁺掺杂后引起了发光离子附近局域对称性的降低,使得电偶极跃迁的辐射速率明显增加,进而导致了上转换、下转换荧光的极大增强. 该研究结果在生物荧光成像、太阳能电池效率的提高方面具备潜在的、广阔的应用前景. 关键词： 镥基纳米晶体 电偶极跃迁 两步能量转移 局域对称性