金纳米薄膜的荧光光谱特性

采用电化学方法制备了胶体盒纳米球状颗粒,并利用自组装方法在石英玻璃村底上镀制了金纳米薄膜。在室温下测得其紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱。在吸收光谱中观察到两个吸收峰,其中610nm、处的吸收峰来源于凝聚金纳米颗粒纵向的表面等离子体共振。在荧光发射光谱中也观察到与纵向表面等离子体共振有关的长波段的发射峰。增加激励光强度或增加薄膜中金粒子散密度都将导致新荧光发射峰的产生．这表明金纳米薄膜中存在循环多重散射,并由此引发了荧光发射峰数目和强度的变化。     

胶体金纳米颗粒的荧光光谱特性

研究了胶体金纳米颗粒的荧光激发光谱和荧光发射光谱特性.增大激发光的波长,发射峰相应红移并在629nm达到最强,对应的灵敏激发波长为473nm.增加金纳米颗粒粒径,观察到发射谱的峰值先增大然后减小.发射峰产生的原因在于电子与带间空穴的复合导致非线性共振光散射.发射峰强度和金颗粒粒径的关系可以用表面等离子体震荡引起的局域场增强来解释,数值计算结果和实验结果能较好的吻合.     

胶体金纳米颗粒的表面等离子体发射特性

利用电化学方法制备出粒径为20-80 nm的胶体金纳米颗粒。研究其荧光发射光谱特性,在485nm处观察到表面自由电子集体激发导致的表面等离子体共振发射峰,其位置不随激励光波长的变化而移动。当激励光波长为485 nm时,观察到最强的发射峰。在240和640 nm处,还观察到倍频发射峰和3/4分频发射峰。增加金纳米颗粒粒径,观察到发射谱的峰值增大而发射峰的位置只有很小的红移。     

液相二氧化钛纳米微粒的荧光和共振散射光谱特性

以钛酸四丁酯(TBTi)为前驱体,利用微波高压反应法合成了纳米二氧化钛溶胶,并与Ti(SO4)2水解法制备出的二氧化钛纳米微粒对比.考察了两种前驱体制备的二氧化钛纳米微粒荧光光谱及共振散射光谱特性,用TBTi制备的二氧化钛纳米微粒在320 nm有一个共振散射峰,在470 nm有一个同步散射峰,在360,400和470 nm处有三个荧光发射峰;用Ti(SO4)2制备的二氧化钛纳米微粒在340 nm有个共振散射峰,在470 nm有一个同步散射峰,400和470 nm处有两个荧光发射峰.反应条件对共振散射强度的影响与其对荧光的影响变化趋势一致,但共振散射光强度较荧光强度强得多.     

Tm~(3+)/Yb~(3+)∶LaF_3纳米体系中掺杂Yb~(3+)离子对Tm~(3+)离子荧光发射的影响

为研究Yb~(3+)离子浓度变化对Tm~(3+)离子在蓝色波段荧光强度的影响,以NaF和La(NO_3)_3为原料,采用水热法制备了Tm~(3+)和Yb~(3+)共掺的Tm~(3+)/ Yb~(3+)∶LaF_3纳米颗粒.用X射线衍射对LaF_3纳米颗粒进行表征的结果显示,纳米晶体结构呈六方相.透射电镜的观测结果显示,纳米颗粒样品大小均匀、分散性良好.在波长为800 nm的激光激发下,观测到了上转换蓝光发射,其中包括波长为474 nm和479 nm的较强的荧光辐射(相应的跃迁为~1G_4→~3H_6)和波长位于450 nm的强度较弱的荧光发射(相应的跃迁为~1D_2→~3F_4).通过观测不同Yb~(3+)离子浓度条件下共掺Tm~(3+)/Yb~(3+)∶LaF_3样品的荧光光谱,研究了Yb~(3+)离子掺杂浓度对于Tm~(3+)离子的荧光发射的影响,并探讨了产生这种现象的原因.研究结果显示,对于~1G_4→~3H_6跃迁产生的荧光发射(474 nm),当Yb~(3+)离子浓度增大时,反向能量传递速率的增加导致了荧光强度的增大.然而,当Yb~(3+)离子浓度增大到一定程度时,Yb~(3+)离子激发态能级寿命的减少将引发荧光强度的下降.相比较而言,Yb~(3+)离子的浓度的变化对于~1D_2→~3F_4跃迁产生的位于450 nm处荧光强度的影响较弱.     

基于荧光光谱技术的大肠杆菌活性及灭菌效应研究

在食品和环境监测中,大肠杆菌是一个重要指标细菌,因此,对大肠杆菌的监测和灭菌效果也引起了人们广泛的关注。基于荧光光谱检测技术具有的灵敏度高、速度快、稳定性强等优点,利用荧光光谱技术研究了大肠杆菌的发射峰强度与大肠杆菌浓度的内在变化规律,得到了一种更加方便、快捷、监测浓度更低的大肠杆菌计数方法。采用289 nm的激发光照射大肠杆菌水溶液,得到大肠杆菌的荧光发射光谱;改变大肠杆菌溶液的浓度,得到不同浓度大肠杆菌溶液的荧光光谱,并分析大肠杆菌特征峰强度与大肠杆菌浓度的关系。在此基础上,利用荧光光谱技术研究了银纳米颗粒对大肠杆菌荧光发射的影响,分析了银纳米颗粒对大肠杆菌的灭菌效果,结果表明：(1)当289 nm的激发光照射大肠杆菌水溶液时,大肠杆菌分别在332和425 nm两处有明显的荧光特征峰;荧光特征峰强度随着大肠杆菌浓度降低而降低;当大肠杆菌浓度小于20%时,332和425 nm处特征峰强度与大肠杆菌溶液的浓度均呈线性关系。(2)当大肠杆菌水溶液中加入银纳米颗粒时,在4个小时内,银纳米颗粒的作用时间越长,大肠杆菌的荧光特征峰越弱,即灭菌率越高;增加银纳米颗粒的浓度或者提高环境温度,均可提高银纳米颗粒对大肠杆菌的灭菌率。本文的研究结果对食品、环境等中大肠杆菌的计数和灭菌研究有参考意义。     

染料掺杂聚合物薄膜中金纳米颗粒增强的随机激光

基于金属纳米结构而获得随机激光的增强,其独特的性质及其潜在的应用价值具有重要的研究意义,在表面增强荧光、光学开关器件、表面等离子激元激光等方面实现了较多应用。报道一种快捷有效的制备纳米颗粒的手段并基于该纳米颗粒结构分析了染料掺杂聚合物薄膜涂覆的随机激光现象和规律。利用离子溅射沉积和高温热处理在石英基底上制备了Au纳米颗粒,改变溅射时间Au纳米颗粒的尺寸发生可控变化,该方法便捷、工艺简单。研究采用40,80和120 s三种不同的时间进行Au膜溅射并在650 ℃下高温处理,得到粒径尺寸不同的Au纳米颗粒,随着溅射时间延长Au纳米颗粒的尺寸逐渐变大。通过涂覆有机荧光染料DCJTB掺杂的PMMA聚合物薄膜构建光致激射系统,利用纳秒脉冲激光对样品进行激发,得到随机激光并研究其出射光强度和阈值的变化规律特征。40,80和120 s三种溅射时间下所得Au纳米颗粒的平均粒径尺寸分别为230,250和390 nm,在532 nm激光激发下产生随机激光的阈值分别为20.5,17.5和12.5 μJ·pulse-1。Au纳米颗粒尺寸越大、粒子间距越小时,光子散射的平均自由程越短,光在金属颗粒之间可以多次有效散射,从而显著提高散射效率,产生较低阈值的激光发射;Au纳米颗粒的吸收峰与染料的荧光峰恰好匹配时,将会显著增强染料的荧光效应,激发更多染料分子发生能级跃迁,增加光子态密度,获得峰值更高、阈值更低的激射现象;泵浦光不破坏染料分子的情况下,可以多次循环泵浦获得激光,染料分子的发光效率随着多次激发略有降低,有助于随机激光器件的研究开发。实验研究结果与理论分析相一致,进一步明确了Au纳米颗粒对光子散射和等离子共振对光吸收增强的随机激光发射机理。该研究以Au纳米结构对光子的强散射效应为增益,通过理论分析和实验测量获得随机激光,为实现高效率、低阈值的随机激光研究提供了一种便捷的技术手段,有望促进随机激光器件的开发和应用。     

液相硫化银纳米微粒的界面荧光和共振散射光谱特性

在阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和硫代乙酰胺(TAA)存在下,Ag 和S2-反应生成较稳定的Ag2S纳米微粒。它在470nm处产生1个较强的荧光峰,在470nm处产生1个共振散射峰。TAA和Ag 浓度对体系荧光强度的影响与此两种物质浓度对共振散射强度的影响一致,随着Ag 浓度(0~8·0×10-5mol·L-1)增大荧光和共振散射光强度均线性增大。实验结果表明,荧光与共振散射之间存在相关性。此荧光为液相Ag2S纳米微粒产生的固液界面荧光。     

ZnO薄膜的光抽运紫外激射

采用等离子体增强MOCVD方法生长出高质量的ZnO薄膜,并观察到了ZnO薄膜的光抽运紫外激射现象。在不同激发强度下进行了光荧光谱测量,发现紫外发光强度随着激发光强度的增加呈直线增强,证明此紫外发光峰来源于带边自由激子辐射复合。激发的激光器为3倍频YAG激光器,脉宽15ps,每秒10个脉冲。抽运光达到样品的光斑直径约为25μm,激射阈值为0．28μJ,利用光纤连接到CCD来探测接收激射光。在385～390nm之间的激射峰,其半峰全宽为0．03nm。所观察到的激射没有固定的方向,也就是说是往各个方向发射的。对于ZnO薄膜,由于我们并没有制作通常激光器的谐振腔,激射是通过晶粒强烈的散射导致的自形成谐振腔所产生的。     

苋菜红与胭脂红荧光光谱的比较分析

测量了胭脂红以及其同份异构体苋菜红的荧光光谱.胭脂红标准溶液在220～400 nm不同波长激发光下,分别在420 nm,530 nm,635 nm,687 nm波长处产生了四个荧光峰,苋菜红在220～430 nm不同波长激发光下,在654 nm处产生了一个明显荧光峰.胭脂红产生四个荧光峰是由于其具有四种可以发射荧光的荧光团,为了研究这四种荧光在不同激发光激励下产生荧光的敏感程度,以及找到胭脂红和苋菜红这两种色素产生荧光的基团之间的联系.利用荧光强度的加和性原则,分别对这两种物质的荧光强度进行了理论计算.认为苋菜红的荧光峰对应丁胭脂红的第三个荧光峰,根据此特点,初步分析了四种荧光团对这两种色素在荧光发射过程中的影响程度,同时还从结构上分析了两种色素荧光光谱差异的根本原因.     

纳米银粒子的发光特性研究

研究了不同粒径和表面修饰的纳米银粒子的发光特性。研究结果表明,在不同波长光激发下,纳米银粒子在362 nm附近出现较强的发射峰,592和725 nm附近出现较弱的发射峰。随着激发光波长增加,发射峰强度下降,362 nm附近的发射峰红移。纳米银颗粒对210 nm的激发光最为敏感。发射峰波长与纳米银粒子表面修饰状态和颗粒尺寸关系不大,只是随着颗粒尺寸的减小,发射峰强度下降。随着狭缝宽度的减小,发射峰强度下降。随着纳米银胶浓度减少,发射峰逐渐聚拢合并为426 nm的单峰,且发射峰的强度先增强后逐渐下降。通过纳米银粒子表面光电子的吸收-再发射和表面能级杂化探讨了纳米银粒子的发光机理。     

Fabrication and characterization of Au/SiO2 nanocomposite films

Au/SiO₂ nanocomposite films were prepared by radio frequency sputtering technique and annealing. The above nanocomposite films were characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), and atomic force microscopy (AFM). The surface of the nanocomposite films was uniform with the particle diameter of 100-300 nm. The size of Au crystallites increased on increasing annealing time. The luminescent behavior of the nanocomposite films was characterized by photoluminescence (PL) with different excitation wavelengths. Two emission peaks at around 525 nm and 560 nm were observed with the excitation wavelength at 325 nm. An intensive emission peak at around 325 nm was observed with the excitation wavelength at 250 nm, which is related to the defective structure of the amorphous SiO₂ layer because of oxygen deficiency, and could be applied to many fields, such as ultraviolet laser and ultraviolet detector.     

五边形截面的Ag纳米线局域表面等离子体共振模式

五边形截面的单晶Ag纳米线对ZnO量子点荧光具有增强的现象. 为解释这一现象, 利用时域有限差分法对五边形截面的Ag纳米线的局域表面等离子体共振模式进行了理论模拟. 结果表明, 五边形截面的Ag纳米线在紫外区域存在两个消光峰, 分别由Ag纳米线的横向偶极共振(340 nm)和四极共振(375 nm)引起; 这两个消光峰与ZnO量子点荧光增强峰相一致, 而且随着Ag纳米线的半径增大而红移; 消光峰对应的共振模式取决于Ag纳米线的截面形状; 根据Ag纳米线电场增强倍数与激发光波长变化关系曲线可知, 最大增强电场位于五边形截面的顶点处, 而边线处电场增强较小. 理论模拟的结果较好地解释了Ag纳米线/ZnO量子点体系的荧光增强现象, 也为Ag纳米线在提高半导体材料发光效率、生物探测等方面的应用提供有益的参考.     

Cr3+单掺杂及Eu3+/Cr3+共掺杂GdAlO3近红外长余辉发光纳米粒子的制备、微结构及光学特性

同时可作为磁共振成像造影剂与近红外余辉光学成像光学探针双功能的纳米粒子,在生物医学领域具有重要的应用价值。采用自蔓延燃烧法制备了不同掺杂浓度的GdAlO₃∶x%Cr3+及GdAlO₃∶1%Cr3+, y%Eu3+近红外长余辉发光纳米粒子。并采用X射线衍射、扫描电子显微镜、激发和发射光谱及发光动力学分析等技术手段,较系统地研究了其微结构及光学特性。实验结果表明,Cr3+取代了GdAlO₃中的Al3+的格位,单掺样品的平均粒子尺寸约为202 nm。GdAlO₃∶x%Cr3+样品的激发谱显示,激发峰来源于Cr3+和Gd3+的跃迁;在583 nm的激发下,在650～750 nm近红外范围内,出现四个近红外光发射峰。其中,725 nm处的发射峰归属为禁戒跃迁2E到4A₂的零声子线, 700和750 nm处的发射峰则为声子边带的发射。在0.2%～2.0%的掺杂浓度范围内,随着Cr3+掺杂浓度的增加,这些发射峰的强度先增强后减弱,最优浓度为1%。而位于735 nm处的发射峰强度随Cr3+浓度增大而增大,其归属于Cr3+-Cr3+对的发光。同时,单掺样品可观察到位于725 nm的长余辉发光,其中GdAlO₃∶1%Cr3+纳米粒子的余辉时间最长,并超过30 s。在上述Cr3+最优浓度（1%）基础上,通过Eu3+取代GdAlO₃基质中Gd3+的格位,实现了Eu3+/Cr3+共掺杂。实验发现,在266 nm激发下,在红光区域范围内可观察到以位于614 nm处的发射为主的一系列发射峰。尤其,由于存在Eu3+到Cr3+的能量传递,在近红外区出现了位于725 nm处Cr3+的近红外发射峰。当Eu3+浓度为13%时,与Cr3+单掺杂样品相比,其样品的平均粒子尺寸虽然减小到167 nm,但在275 nm紫外光照射5 min停止后,发现共掺样品在位于725 nm处Cr3+的余辉发光强度明显增强。通过比较分析单掺和共掺样品的吸收和发射光谱及发光动力学的结果,验证了由于Eu3+到Cr3+的持续能量传递可引起较显著地近红外余辉发光增强的结论。同时,该研究为设计新型的近红外长余辉发光纳米材料提供了新的思路。     

Using gold colloid nanoparticles to modulate the surface enhanced fluorescence of Rhodamine B

Enhanced fluorescence from Rhodamine B (RB) mixed with gold colloids has been observed under ultraviolet irradiation. Spectroscopic studies show that with the increasing gold colloids content, the fluorescence of RB at about 590 nm increases firstly and then decreases with slight red shift. These features observed in the experiment can be explained by the local electric field enhancement via surface plasmon resonance (SPR) of gold nanoparticles. Fluorescence enhancement is obtained when the emission frequency of RB lies within the bandwidth of local field enhancement from gold nanoparticles. Theoretical calculation results show that the local field band red shifts obviously with increase the thickness of dye shell which capped on gold particle, whereas the fluorescence band of RB is fixed around 590 nm. Therefore, the red shift and non-monotonic change of fluorescence intensity from RB is attributed to the dye shell dependent red shift of local field band of gold particles.     

Bi靶激光等离子体极紫外光源以及碎屑辐射特性研究

激光等离子体极紫外光源具有体积小、稳定性高和输出波长可调节等优势,在极紫外光刻领域发挥着重要的作用。Bi靶激光等离子体极紫外光源在波长9～17 nm范围内具有较宽的光谱,可应用于制造极紫外光刻机过程中所需的极紫外计量学领域。利用平像场光谱仪和法拉第杯对Bi靶激光等离子体极紫外光源以及离子碎屑辐射特性进行了实验研究。在单脉冲激光打靶条件下,实验中观察到Bi靶激光等离子极紫外光谱在波长12.3 nm处出现了一个明显的凹陷,其对应着Si L-edge的吸收,是Bi元素光谱的固有属性。相应地在波长为11.8和12.5 nm位置处产生了两个宽带的辐射峰。研究了两波长光谱特性以及辐射强度随激光功率密度的变化。结果表明,在改变聚焦光斑大小实现不同激光功率密度（0.7×1010～3.1×1010 W·cm-2）过程中,当功率密度为2.0×1010 W·cm-2时两波长处的光辐射最强,其原因归结为Bi靶极紫外光辐射强度受激光能量用于支撑等离子膨胀的损失和极紫外光被等离子体再吸收之间的平衡制约所致。在改变激光能量实现不同激光功率密度过程中,由于烧蚀材料和产生两波长所需高阶离子随着功率密度的增加而增加,增强了两波长处的光辐射。进一步,研究了双脉冲激光对Bi靶极紫外光谱辐射特性影响,实验发现双脉冲打靶下原来在单脉冲打靶时出现在波长13～14 nm范围内的凹陷消失。最后,对单脉冲激光作用Bi靶产生极紫外光源碎屑角分布进行了测量。结果表明,当探测方向从靶面法线方向移动到沿着靶面方向上的过程中,探测到Bi离子动能依次减小,并且离子动能随激光脉冲能量降低而呈线性减小。此项研究有望为我国在研制极紫外光刻机过程所需的计量学领域提供技术支持和打下夯实的基础。     

水溶性CdTe量子点的稳态和纳秒时间分辨光致发光光谱

报道了以飞秒脉冲激光为激发光源的水溶性CdTe量子点(QDs)的稳态荧光光谱和纳秒时间分辨荧光光谱.实验发现CdTe量子点的荧光光谱峰值位置随激发波长变化发生明显移动，激发脉冲波长越长，荧光峰位红移越大.荧光动力学实验数据显示，在400nm和800nm脉冲激光激发下，水溶性CdTe量子点的荧光光谱中均含有激子态和诱捕态两个衰减成分，两者的发射峰相距很近，诱捕态的发射峰波长较长.在800nm脉冲激光激发下的诱捕态成分占总荧光强度的比重比400nm激发下的约高3倍，其相对强度的这种变化导致了稳态荧光发射峰位的红移. 关键词： CdTe 量子点 时间分辨 荧光光谱 上转换荧光     

铜掺杂氧化锌纳米棒的非线性光学响应竞争特性

利用飞秒脉冲激光激发Cu掺杂ZnO纳米棒,研究其特有的非线性光学性质和激发机制。在激发波长为750 nm的荧光光谱中,二次谐波峰非常弱,几乎可以忽略,存在非常强的激子发光峰和Cu掺杂导致缺陷发光峰。激发强度的增大会导致这两个发光峰强度呈非线性增大,激子发光峰位产生明显红移,而缺陷发光峰位没有变化。进一步增大激发强度,缺陷发光峰强度会出现饱和甚至有所下降,而激子发光峰强度持续增大。当激发波长增加到760 nm时,从样品的荧光光谱可以清楚地识别到二次谐波峰和激子发光峰以及缺陷发光峰并存。随着激发波长的进一步增加,二次谐波强度不断增大,而激子发光峰和缺陷发光峰的强度却随之下降。当激发波长为790 nm和800 nm时,未发现激子发光峰和缺陷发光峰,非线性光谱以二次谐波为主导。研究结果表明,通过选择合适的激发波长和激发强度,可以实现发光颜色的转变,使得Cu掺杂ZnO纳米棒在全光显示方面具有潜在的发展前景。