氧化铟锡纳米阵列中的协同增强拉曼散射现象研究

一些具有表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman Scattering,SERS)性能的金属氧化物材料近年来被广泛研究,它们具有相较于传统贵金属材料更为优异的信号均匀度、材料稳定性和生物兼容性等.目前金属氧化物SERS的研究瓶颈在于拉曼增强效果一般,需要对其检测灵敏度进行有效提升方可实现日后的广泛...     

纳米酶表面增强拉曼研究进展

纳米酶是一类既有纳米材料的独特性能,又有催化功能的模拟酶,而表面增强拉曼散射(SERS)是由于一些分子吸附在粗糙金属纳米粒子或其他具有增强性能的纳米材料表面引起的拉曼信号被极大增强的现象,二者有一定的共性。除了贵金属、双金属纳米酶SERS基底的SERS增强来源于电磁场增强机制以外,SERS纳米酶复合材料基底的SERS增强机制一般为电磁场增强与化学增强共同起到作用。由于纳米酶是以纳米材料为基础的催化材料,而SERS基底材料也依赖于纳米材料,纳米酶SERS基底材料的构筑需要协同材料的类酶催化和SERS两个方面的活性。然而SERS活性基底材料的引入有可能会减少催化剂表面催化中心位点,降低催化效率,还会由于被催化分子在催化活性材料与SERS活性材料上的吸附性能不同造成SERS检测信号不能真实反映催化反应的真实进程,很大程度上限制了SERS技术对于催化监测的应用。因此对于纳米酶SERS基底来说,其有效的设计构筑来协同复合材料的催化与SERS活性对于纳米酶催化体系研究具有重要的意义。纳米酶SERS基底材料对于SERS技术在环境监测、食品安全、生物医学等领域应用具有重要的意义。基于特异性分子或者离子对于纳米酶催化反应的刺激响应,可以间接检测一些无拉曼散射截面的小分子,重金属离子和生物分子等,而这些分子本身是无法通过与基底的作用而直接被检测出来,对于这些分子的检测助于推进表面增强拉曼技术的普适化应用。纳米酶SERS基质材料的研究在理论和实际应用中具有重要价值,在催化机理、监测以及超敏生物传感领域具有广阔的前景。     

低维光电材料缺陷与界面增强拉曼散射

近年来,一系列新型低维光电材料相继涌现,展现出优异的性能.这些光电材料与表面增强拉曼散射(SERS)技术相结合,显示出巨大的应用潜力,有望成为高灵敏SERS活性基底.缺陷与界面调控是低维光电材料SERS应用的重要策略,本文将重点介绍新型低维光电材料缺陷与界面增强拉曼散射的种类和增强机理.通过对缺陷与界面增强拉曼散射的应...     

基于电荷转移的钙钛矿单晶和多晶材料表面增强拉曼散射研究（英文）

近年来,钙钛矿作为一种新型的能源材料受到了众多学者的广泛关注。由于其具有较高的吸收系数、载流子迁移率以及扩散长度而被应用到光电器件中,例如:太阳能电池、光电探测器、场效晶体管以及发光二极管等。器件界面电荷转移过程则是影响钙钛矿材料性能的一个关键因素,在本工作中,利用表面增强拉曼光谱,研究了钙钛矿材料的电荷转移性质;制备了MAPbCl3钙钛矿单晶以及多晶薄膜,并在其表面沉积一层酞菁铜分子;随后,在酞菁铜表面再次沉积一层银膜。试图通过表面增强拉曼光谱(SERS)技术研究钙钛矿-钛菁铜界面的电荷转移过程以及表面银膜所产生的表面等离子体共振对于界面电荷转移及SERS性质的影响。研究结果表明,钙钛矿材料与钛菁铜分子能级匹配,且对于532 nm激发波长的激光具有良好的响应; 532 nm激光能够诱导界面电荷转移过程的发生。同时,表面沉积的银膜可以进一步放大SERS信号。这主要是由于银膜的表面等离子体共振能够增强电荷分离,提高电荷转移效率,同时其表面产生的较强的电磁场,可以进一步增强钛菁铜分子的Raman信号强度。     

表面等离子体共振效应在光电催化中的应用及机理研究

面对日益严峻的能源和环境问题,人们对可再生能源的需求日益增强。本文通过以金为核的二元及三元纳米粒子,设计了一种表面等离子体共振(surface plasmonic resonance,SPR)增强的光电催化剂。其中,金核通过SPR效应在光照下产生光热效应及光电效应,提高了材料的催化活性。光照条件下纳米粒子表面的局域热点温度可以通过4-甲氧基异腈苯探针分子利用表面增强拉曼光谱得到。同时利用对氨基苯硫酚(PATP)探针分子证实SPR产生的光电催化效应。最重要的是,通过定量计算得到了光热效应及光电效应在SPR增强的光电催化性能各自的贡献。这些结果为表面等离子体共振协助增强的光电催化反应提供理论依据,并为新型光电催化材料提供了新的设计思路。     

基于单个花状银纳米颗粒的表面增强拉曼散射效应研究

在室温下,以硝酸银为银源,抗坏血酸为还原剂,通过调节表面活性剂聚乙烯吡络烷酮的浓度,实现对花状银纳米颗粒的可控制备。利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射和X射线能谱等手段检测并分析了材料的形貌结构和成分组成。实验结果表明,当聚乙烯吡络烷酮的浓度为0.1 mol/L时,所制备花状银纳米颗粒的表面结构达到最精细的状态且颗粒的尺寸达到微米量级,适合对单颗粒进行定位与光学性质研究。以结构最优化的花状银纳米颗粒为表面增强拉曼散射基底材料,以羟基苯甲酸为探针,对单个和少数颗粒的表面增强拉曼散射效应进行了研究,并借助暗场散射光谱分析了基底的表面增强拉曼散射机理。结果显示,该花状银纳米颗粒因其独特的表面结构为拉曼信号增强提供了大量“热点”。良好的拉曼性能以及较低的制备成本表明,该新型表面增强拉曼散射基底具有很大的应用前景。     

真空紫外辐照对MQ增强硅橡胶热性能及光学性能的影响

 采用空间综合辐照模拟设备研究了真空紫外辐照对MQ增强加成型硅橡胶的表面形貌、质量损失、热性能及光学性能的影响。试验结果表明：真空紫外辐照后,硅橡胶表面出现损伤裂纹,随辐照剂量的增加,裂纹的数量增多;真空紫外辐照后,硅橡胶的质量有所损失,其质损率随辐照剂量的增加而增加;真空紫外辐照后硅橡胶的耐热性随辐照剂量的增加先增加而后下降;真空紫外辐照对硅橡胶材料的体膨胀/收缩变形影响不大,但对材料的光学性能有较大影响,随着辐照剂量的增加,材料的光学透过率下降。     

基于表面改性的锂电池热质传递及热稳定性

电极材料表面结构改性对锂电池电化学性能、热质传递性能和热安全性的提高具有重要意义。本文通过对锂电池正极材料进行表面改性,实现电池内部热质传递性能及热稳定性的提高,并对电池电化学性能及热安全性进行改进。本文采用氟化物、氧化物和含锂复合物对富镍三元正极材料(NMC811)进行表面改性,并对其微观形貌及结构、电化学性能、导热系数、离子扩散系数和热稳定性进行分析。结果表明表面改性能够有效提高电池内部热质传递及热安全性能。     

准分子激光增强高分子材料粘着力的机理研究

 由热方程计算激光与液体薄膜材料相互作用时的温度场,分析高分子材料表面熔化及材料表面液体膜汽化产生的材料的表面粗化;近一步分析高分子的断裂、F原子 替代等光化学反应;从而提出激光增强高分子材料的粘着力的表面粗化和光化学反应的机理。     

对称三材料双栅应变硅金属氧化物半导体场效应晶体管二维解析模型

提出了对称三材料双栅应变硅金属氧化物半导体场效应晶体管器件结构,为该器件结构建立了全耗尽条件下的表面势模型、表面场强和阈值电压解析模型,并分析了应变对表面势、表面场强和阈值电压的影响,讨论了三栅长度比率对阈值电压和漏致势垒降低效应的影响,对该结构器件与单材料双栅结构器件的性能进行了对比研究.结果表明,该结构能进一步提高载流子的输运速率,更好地抑制漏致势垒降低效应.适当优化三材料栅的栅长比率,可以增强器件对短沟道效应和漏致势垒降低效应的抑制能力.     

径向偏振光激发氧化石墨烯/金纳米棒复合基底的表面增强拉曼散射性能

探究径向偏振矢量光与氧化石墨烯/金纳米棒复合结构的相互作用,以提高表面增强拉曼散射性能。基于FDTD Solutions软件,得到氧化石墨烯/单金纳米棒复合基底在径向偏振光激发下的表面增强拉曼散射增强因子达到10~8,比相同条件下线偏振光激发的大6个数量级。这种性能提高的物理机制源于径向偏振光激发金纳米棒的电磁增强与氧化石墨烯产生的本征化学增强。进一步详细讨论了径向偏振光激发下氧化石墨烯厚度、金纳米棒数量和排列方式对表面增强拉曼散射性能的影响。基于径向矢量光场激发多功能基底的表面增强拉曼散射性能调控在生物化学、食品安全与传感检测等领域具有巨大的应用潜力。     

非热等离子体材料表面处理及功能化研究进展

等离子体技术在现代材料制备和表面处理过程中起着重要的作用.本文聚焦于非热等离子体(NTP)材料表面处理及功能化应用,重点综述NTP在材料表面处理及功能化过程中的最新研究进展,包括激励产生等离子体的等离子体源、NTP材料表面处理及功能化工艺以及具体应用.其中,激励产生等离子体的等离子体源包括感应耦合等离子体/容性耦合等离子体、电子回旋共振/表面波等离子体、螺旋波等离子体、大气压射流等离子体和介质阻挡放电等; NTP材料表面处理及功能化工艺包括等离子体表面接枝和聚合、等离子体增强化学气相沉积和等离子体辅助原子层沉积、等离子体增强反应刻蚀和等离子体辅助原子层刻蚀工艺等;等离子体表面处理及功能化的具体应用领域包括亲水/疏水表面改性、表面微纳加工、生物组织表面处理、催化剂表面处理等.最后提出了NTP技术材料表面处理及功能化的应用前景与发展趋势.     

新型填充柱-表面增强拉曼光谱联用法的建立及应用

基于有机骨架材料超高比表面积及优越的吸附性能,建立新型填充柱-表面增强拉曼光谱联用法。采用金属有机骨架复合材料联合常规色谱硅胶制备一种具有增强拉曼信号功能的增强新型填充柱,然后采用原位检测的方式,将其应用于鉴别中药材是否染色掺伪。采用上述方法,成功检测出经2种常见染料(新品红、胭脂红)染色的西红花药材。结果表明,搭建的新型填充柱-表面增强拉曼光谱联用法可对染色的中药材实现简单、快速、灵敏的检测,具有非常广阔的应用前景。     

纳米粘土增强环氧树脂复合材料抗原子氧性能的研究

本文采用激光爆破法高能原子氧束源研究了纳米粘土增强环氧树脂复合材料的抗原子氧性能. 研究了四种样品：纯环氧树脂,纳米粘土含量为1 wt%,2 wt%和4 wt%的纳米粘土增强环氧树脂复合材料,结果表明腐蚀深度随着纳米粘土含量的增加而降低,当掺杂纳米粘土含量为4 wt%时,腐蚀深度为纯环氧树脂腐蚀深度的28%∽37%;X射线光电子能谱(XPS)分析表明原子氧轰击后,材料表面C-C/C-H键比例减少,C-O键、酮类比例增加,表面氧化程度增加,掺杂纳米粘土的材料表面生成了新的碳酸盐,掺杂4 wt%纳米粘土的复合材料表面氧化程度增加最小;扫描电子显微镜(SEM)结果显示含有纳米粘土的复合材料表面被原子氧轰击后在纳米粘土团簇处形成了“块状”物质,掺杂4 wt%纳米粘土的复合材料,“块状”物质尺寸和分布密度最大;综合腐蚀深度,XPS,以及SEM结果表明,虽然所有表面都一定程度地被原子氧腐蚀和氧化,但掺杂纳米粘土的复合材料表面由于生成了“块状”物质,阻挡了原子氧进一步腐蚀其下的材料,提高了抗原子氧性能.     

纳米粘土增强环氧树脂复合材料抗原子氧性能的研究（英文）

本文采用激光爆破法高能原于氧束源研究了纳米粘土增强坏氧树脂复合材料的抗原子氧性能.研究了四种样品:纯环氧树脂,纳米粘土含量为1 wt%,2 wt%和4 wt%的纳米粘土增强环氧树脂复合材料,结果表明腐蚀深度随着纳米粘土含量的增加而降低,当掺杂纳米粘土含量为4 wt%时,腐蚀深度为纯环氧树脂腐蚀深度的28%～37%;X射线光电子能谱(XPS)分析表明原子氧轰击后,材料表面C-C/C-H键比例减少,C-O键、酮类比例增加,表面氧化程度增加,掺杂纳米粘土的材料表面生成了新的碳酸盐,掺杂4 wt%纳米粘土的复合材料表面氧化程度增加最小;扫描电子显微镜(SEM)结果显示含有纳米粘土的复合材料表面被原子氧轰击后在纳米粘土团簇处形成了"块状"物质,掺杂4 wt%纳米粘土的复合材料,"块状"物质尺寸和分布密度最大;综合腐蚀深度,XPS,以及SEM结果表明,虽然所有表面都一定程度地被原子氧腐蚀和氧化,但掺杂纳米粘土的复合材料表面由于生成了"块状"物质,阻挡了原子氧进一步腐蚀其下的材料,提高了抗原子氧性能.     

一种新型引燃电极材料的研究

 根据引燃电极的性能要求，选取碳化硼、氮化硼等原料，采用粉末冶金法制得了无毒、引燃率高、性能稳定的新型引燃电极。然后用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了材料的微观结构，并分析了引燃电极成分、表面形貌及冷热电阻对电极的引燃性能的影响。研究表明：引燃电极主体材料中的碳化硼将增强电极的导电性能，氮化硼可以增加热导率并调节电阻，使电极在高温下保持较高的电阻而正常工作；表面形貌将影响样品的引燃性能，致密度高、孔隙率低的样品，其导电能力和耐压能力强，引燃性能好；引燃电极冷电阻的大小只能给电极与水银的接触情况和工作状态提供判断依据，给电极引燃性能的好坏提供粗略的参考，不能为其提供判断依据。     

气相下材料真空放气性能的理论研究

气相下,材料表面气体分子的脱附速率会大大增加。文中对这方面的研究进行了总结,并应用分子动力学理论,从气相空间分子间的碰撞、气相空间分子与材料表面的碰撞、气相空间分子与材料表面的相互作用、材料表面气体分子的徙动、材料表面气体分子的脱附几个方面,从理论上研究气相下材料的真空放气性能。     

一种简单的方法制备SERS基底用于染料分子的富集、降解与检测

用一种简单的方法制备银纳米粒子, 研究了此纳米粒子作为SERS基底、吸附剂和光催化剂的多功能性。在光照条件下研究其对染料分子的光催化性能, 用紫外光谱和表面增强拉曼光谱对整个光催化过程进行动态跟踪检测, 实验结果表明染料分子光照条件下确实被催化降解了。本实验不仅合成了多功能的基底材料, 还赋予了表面增强拉曼光谱新的应用价值, 为光催化实验提供了新的动态跟踪检测方法。     

表面增强喇曼散射的应用

本文概述了表面增强喇曼散射在以下几个领域中的应用:催化和热分解过程中的中间产物和产物探测,及这些产物的热稳定性分析;金属腐蚀问题中,各种防腐剂的防腐蚀性能分析,及表面络合物研究;生物分子的构型变化、成分;界面行为的研究;痕量分析;光电器件(半导体光电化学器件,光电倍增管等)表面特性及组分分析;固态材料表面化学性质和形态结构信息的获得,等等。     

基于壁面反射增强模型的熔石英刻蚀形貌形成机理研究

大气等离子体刻蚀是一种非接触式、材料去除可控的加工方法,在光学元件的高精度加工中具有广泛的应用前景。但是大气等离子体刻蚀后元件存在表面形貌恶化的问题,严重影响元件的性能和使用寿命。进行氢氟酸刻蚀实验,证明了元件表面形貌的恶化是由氟碳化合物和表面凹坑微结构两个原因引起的。为了解释表面凹坑微结构的形成,提出基于micro-mask壁面反射增强理论的凹坑形成模型,并开展了样品表面旋涂金纳米颗粒充当micro-mask的刻蚀实验。实验结果验证了micro-mask壁面反射增强模型的正确性,为解决大气等离子体刻蚀后元件表面形貌恶化问题提供了新的思路和方法。