表面等离子体共振与表面增强拉曼散射相关性研究

本实验利用实验室搭建的SPR-SERS显微拉曼光谱仪同时检测了吸附在40 nm银膜上的4-amin-othiophenol(4-ATP)自组装膜的表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,简称SPR)消光谱及表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering,简称SERS)光谱,研究了两者之间的相关性。实验发现随着SPR吸收的增强,SERS强度也急剧增强,在SPR共振角附近SERS强度是远离共振角处的20多倍。因此在共振角附近能够极大的提高SERS的检测灵敏度并扩展SERS的应用。     

金属光栅表面增强拉曼散射的偏振依赖性研究

表面增强拉曼散射的机理主要来源于金属表面等离子体共振所产生的电磁场增强,因而基底的电磁特性决定了其增强的性能。本文以干涉光刻方法制作的大面积均匀性一维纳米光栅为增强基底,从实验和理论上探究其表面增强拉曼散射的偏振依赖特性。本文使用苯硫酚作为探针分子,并采用633nm和785nm两种波长作为激发光源,开展了等离子体共振与非共振状态下金属光栅表面增强拉曼光谱的偏振依赖特性实验研究,并通过时域有限差分法对光栅电磁特性进行分析。研究发现,光栅表面的电场无论是否激发表面等离子体共振,其电场随入射光偏振方向都会呈现出sin函数的规律性变化,拉曼光谱的峰值强度则呈sin2函数的变化规律;此外,表面等离子体共振会进一步加大拉曼光谱的偏振依赖性。     

紫外拉曼散射及其应用

介绍了紫外拉曼散射,尤其是紫外共振拉曼散射的突出优点,并举例说明了该项技术在生物大分子结构研究、环境痕量污染物（如多环芳香碳氢化合物）的检测和ＣＶＤ金刚石薄膜质量鉴定中的应用。     

金属胶体吸附的表面增强拉曼散射研究进展

表面增强拉曼光谱是一种非常有效的表征金属表面单分子层吸附状态的工具，本文介绍了表面增强拉曼散射研究金属胶体吸附的实验方法、研究进展、应用范围及前景。     

表面增强超拉曼散射效应

本文介绍了近几年发展起来的表面增强超拉曼散射（ＳＥＨＲＳ）效应的研究概况，其中包括ＳＥＨＲＳ的机制问题、基本特点、应用及有关实验事实．     

纳米材料的表面增强拉曼散射增强机理研究进展

表面增强拉曼散射(SERS)技术具有高灵敏度、高分辨率、无损检测及不需要预处理等优点,已成为一种可以实现定性定量分子检测的有力工具,使目标分析物信号放大的痕量检测技术,甚至能够在分子水平上提供丰富的结构信息。虽然SERS增强机理一直存在争议,但目前被广泛接受的增强机理包括物理增强(电磁场增强)和化学增强(主要为电荷转移的贡献)。随着近年来金属、非金属等诸多材料应用于SERS领域,诸多学者对于影响SERS基底的增强因素产生广泛兴趣,对于SERS增强机理的研究具有重要意义。综述中主要从SERS电磁增强机理、化学增强机理及两者的协同机理三个方面对SERS增强机理进行阐述,分析哪些因素影响基底增强效应,为SERS增强机理的分析提供一些参考。同时提出不同基底结构在增强机理分析过程中面临的问题：(1)在电磁增强机理中,单一贵金属基底因其“热点”分布不均匀、不可控因素导致SERS灵敏度和重复性差等因素,对SERS电磁增强机理影响效果较大;(2)在化学增强机理中,单一半导体材料由于价格实惠、材料性能较稳定、表面易于改性等优点被广泛应用于SERS基底、由于增强能力较低等因素、对SERS化学增强效果不明显...     

利用数值模拟研究表面增强相干反斯托克斯拉曼散射增强基底

为表面增强相干反斯托克斯拉曼散射(surface enhancement coherent anti-Stokes Raman scattering,SECARS)提供具有高增强、稳定性好的等离激元增强基底是十分重要的.本文从实际出发,在理论上设计了一种新的SECARS基底,其可以利用结构自身的杂化共振与额外激发的电荷...     

表面增强拉曼散射活性基底的制备

表面增强拉曼散射是一种新型光学物质检测方法,与传统的气相色谱分析和质谱分析等方法相比,具有高灵敏度、高分辨率和可猝灭荧光等优点。而活性基底表面形态是SERS效应能否发生和SERS信号强弱的重要影响因素．本文分析介绍了5种表面增强拉曼散射活性基底的制备方法,对其实际应用效果做了简要分析。     

1,4-苯二硫醇分子的表面增强共振拉曼散射的化学增强

利用密度泛函和含时密度泛函理论方法研究了1,4-苯二硫醇分子在两个金团簇之间的表面增强拉曼散射及表面增强共振拉曼散射光谱. 采用对应四种不同形式的电荷转移激发态能量的入射光,计算了表面增强共振拉曼光谱. 结果显示,光谱增强的效果与电荷转移的形式密切相关. 不同的电荷转移形式对增强因子的贡献是有差异的.     

天线共振子理论对吡啶分子在铁钴镍衬底上SERS增强因子的计算

天线共振子模型是在研究表面增强拉曼散射增强机理过程中提出的理论.作为一项非常具有代表意义的工作,文章利用天线共振子模型计算了吡啶分子1010 cm-1特征振动模在过渡金属Fe,Co,Ni衬底上的表面增强拉曼散射增强因子:给出了共振时三种金属增强因子与激发光能量的依赖关系;研究了它们的表面粗糙度对增强因子的影响,计算了能量为0.89 eV的入射光在不同表面粗糙度的三种金属衬底上的增强因子.计算结果表明,它们在可见光范围增强因子不大,这与已报道的实验结果一致;但在红外波长却有大的增强因子,可以达到104～107,有待实验检验.     

海胆状金纳米粒子表面形貌对表面增强喇曼散射特性的影响

采用改进的一步还原法合成了多种海胆状金纳米粒子,并对它们的表面增强喇曼散射特性与其表面形貌的关系进行了实验研究.实验表明,合成的海胆状金纳米粒子的直径及表面的尖刺大小可以通过改变加入到氯金酸溶液中的硝酸银的量来调节.当加入到氯金酸溶液中的硝酸银为1μL时,合成的海胆状金纳米粒子的直径最小而尖刺最长.同时测量的紫外-可见-近红外吸收光谱表明,海胆状金纳米粒子的局域表面等离子体共振带会随着加入到氯金酸溶液中的硝酸银量的增加而变宽.此外,通过喇曼标记分子对巯基苯甲酸(4MBA)的喇曼光谱测量发现,较小直径和较长尖刺的海胆状金纳米粒子具有更强的表面增强喇曼散射活性.     

Double-resonance plasmon and polarization effects in a SERS fiber sensor with a grid nanostructure

We presented a systematic study of surface enhanced Raman scattering (SERS) fiber sensor with a grid nanostructure. The plasmonic resonance peak is stable when measuring gas and double-resonance plasmon can be effectively excited; meanwhile local electric field can be strongly enhanced with the metal coated nanostructured fiber facet. Studies on the influence of polarization effects, the plasmon resonance wavelength shift is relatively small in our structure.     

关于氯离子对银胶体系SERS效应的进一步增强机理

在一些情况下添加氯离子能引起表面增强拉曼散射的进一步增强,本文提出了SERS效应中氯离子在银胶粒子和分子之间搭桥,从而促成吸附并引进一步增强的观点。设计了实验,验证了该观点的正确性。     

碳纳米管掺杂聚丙烯腈/铜室温环化为石墨的拉曼光谱分析及形成机制研究

石墨质碳质材料因具有良好的电学、力学、热学性能而在电子设备,复合材料,电池,传感器中得到广泛应用,但针对生产能耗高,污染大,成本高,不可控等现状是急需解决的核心问题。因此,通过使用较简单和成本低的制造技术在纳米级器件中获得石墨碳结构的方法是一个有吸引力的探索领域。表面等离激元技术因具有环境友好、能耗低等优点而受到广泛关注,利用等离激元技术诱导大分子链状聚合物石墨化就是一种具有广阔前景的制备技术,而Cu作为贱金属具有产量高,价格便宜等优势。基于表面等离激元技术,利用激光辐射粗糙Cu表面上的聚丙烯腈(PAN)+碳纳米管(CNT),而使聚丙烯腈在金属表面被石墨化。通过改变基底刻蚀时间、退火温度、退火时间、激光强度系统地研究了PAN/Cu和PAN+CNT/Cu得到最佳石墨化条件。实验结果表明：以PAN作为探针分子,在2.5 mol·L^-1硝酸刻蚀15min的铜基底上,观察到了增强因子为1.39×10⁴的表面增强拉曼散射(SERS)效应。通过使用拉曼激光作为光源,在退火温度为140℃时,可以观察到石墨化的PAN分子结构缺陷较少,碳氮三键消失,其I     

维生素A酸在银溶胶液中的表面增强拉曼散射光谱

将水中不溶的药物维生素A酸(VAA)溶于氯仿中,然后与银溶胶液混合,振摇,取静置分层后的上层溶胶液测定表面增强拉曼光谱,氯仿在银溶胶中无表面增强效应,不干扰维生素A酸的测定。与固体粉末拉曼光谱相比较,对光谱峰归属进行了解释。通过分析CO伸缩振动带和ν(COO)振动峰明显增强的现象,讨论了维生素A酸分子在银颗粒表面可能的吸附取向,并推断维生素A酸在银表面的吸附发生在COO-基团。以维生素A酸表面增强拉曼光谱在1583cm-1处的峰强度对浓度进行线性回归,求得线性回归方程Y=10×108+95585,在10×10-6～50×10-5mol·L-1范围呈良好的线性关系,最小检测限为10×10-7mol·L-1。结果表明,维生素A酸表面增强拉曼光谱峰数量少,灵敏度高,是定量分析痕量维生素A酸的很好方法。     

A simple method for the preparation of ultrahigh sensitivity surface enhanced Raman scattering (SERS) active substrate

By immersing mica modified with cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) into the silver colloid, a high efficient surface enhanced Raman scattering (SERS) active substrate was formed within 2 h at room temperature. The limit of detection of the substrate for Rhodamine 6G is up to 1×10⁻¹⁴ M. Changing the concentration of silver colloid and the treating time, various silver aggregates such as nanocrystals, clusters and films were found, and the SERS spectra of these aggregates were also obtained. The results of SERS revealed that CTAB could accelerate aggregation of the silver colloid and cause great Raman enhancement. Bilayer of CTAB is very important for aggregation of silver colloid and the aggregation extent is the main factor for the enormous enhancement on this substrate.     

A facile high‐performance SERS substrate based on broadband near‐perfect optical absorption

Plasmonic systems based on metal nanoparticles on a metal film with high optical absorption have generated great interests for surface‐enhanced Raman scattering (SERS). In this study, we prepare a broadband‐visible light absorber consisting Au nanotriangles on the surface of a continuous optically opaque gold film separated with a dielectric SiO₂ layer, which is a typical metal‐insulator‐metal (MIM) system, and demonstrate it as an efficient SERS substrate. The MIM nanostructure, prepared using nanosphere lithography with a very large area, shows a broadband with absorption exceeding 90% in the wavelength regime of 630–920 nm. We observe an average SERS enhancement factor (EF) as large as 4.9 × 10⁶ with a 22‐fold increase compared to a single layer of Au nanotriangles directly on a quartz substrate. A maximum SERS EF can be achieved by optimizing the thicknesses of the dielectric layer to control the optical absorption. Owing to the simple, productive, and inexpensive fabrication technique, our MIM nanostructure could be a potential candidate for SERS applications. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

表面增强拉曼散射(SERS)衬底的研究及应用

表面增强拉曼散射(surface enhanced Raman scattering,SERS)是通过吸附在粗糙金属表面或金属纳米结构上的分子与金属表面发生的等离子共振(SPR)相互作用而引起的拉曼散射增强现象,是一种高灵敏的探测界面特性和分子间相互作用的光谱手段。文章归纳总结了近年来常用的SERS衬底的制备方法(溶液中的金属溶胶(MNPs in suspension)、 金属纳米粒子的自组装(self-assembly)、 模板法(Template method)和纳米光刻法(Nanolithographic)等;综述了这些衬底的表面增强拉曼特性;着重介绍了SERS增强在环境监测和生物医学应用上的最新国内外研究动态。目前已经能够实现增强因子高、 可靠性好、 重现性强的SERS衬底的可控制备,表明SERS可以作为一种高性能的分析探测工具,充分实现其潜在应用价值。     

Enhancement in SERS intensity with hierarchical nanostructures by bimetallic deposition approach

We investigate the plasmonic enhancement arising from bimetallic (Au/Ag) hierarchical structure and address the fundamental issues relating to the design of multilayered nanostructures for surface‐enhanced Raman scattering (SERS) spectroscopy. SERS‐active nanosphere arrays with Ag underlayer and Au overlayer were systematically constructed, with the thickness of each layer altered from 40 to 320 nm. The SERS responses of the resultant bimetallic structures were measured with 2‐naphthalenethiol dye as the test sample. The results confirm the dependency of SERS enhancement on the thickness ratio (Au : Ag). Compared with Au‐arrays, our optimized bimetallic structures, which exhibit nanoprotrusions on the nanospheres, were found to be 2.5 times more SERS enhancing, approaching the enhancement factor of an Ag‐array. The elevated SERS is attributed to the formation of effective hot‐spots associated with increased roughness of the outer Au film, resulting from subsequent sputtering of Au granules on a roughened Ag surface. The morphology and reflectance studies suggest that the SERS hot‐spots are distributed at the junctions of interconnected nanospheres and over the nanosphere surface, depending on the thickness ratio between the Au and Ag layers. We show that, by varying the thickness ratio, it is possible to optimize the SERS enhancement factor without significantly altering the operating plasmon resonance wavelength, which is dictated solely by the size of the underlying nanospheres template. In addition, our bimetallic substrates show long‐term stability compared with previously reported Ag‐arrays, whose SERS efficiency drops by 60% within a week because of oxidation. These findings demonstrate the potential of using such a bimetallic configuration to morphologically optimize any SERS substrate for sensing applications that demand huge SERS enhancement and adequate chemical stability. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.