多波导阵列耦合研究

提出了一种求解波导阵列耦合特性的方法.采用拉普拉斯变换,将同时考虑相邻和次相邻波导耦合作用的波导阵列耦合模方程组变为一个线性方程组,利用矩阵的LU分解法(将系数矩阵分解为单位下三角阵L与上三角阵U的乘积)求出该线性方程组的解.然后根据给定的初始条件进行拉普拉斯变换反演,求出耦合模方程组的解.采用该方法研究了五波导阵列,光从中间一个波导入射和从五个波导入射时的耦合特性,给出了每个波导中光功率变化规律曲线,并将所得结果与同样条件下仅考虑相邻波导耦合的结果做了比较.采用该方法可以求出任意数目波导组成的阵列,考虑任意波导之间耦合的耦合模方程组的解.     

罗丹明6G在银纳米线阵列上的SERS光谱研究

制备出有序、均匀的活性衬底一直足表面增强拉曼散射(SERS)研究中的关键.阳极氧化法制备的多孔氧化铝膜的结构有序、均匀,为纳米金属SERS基底的制备提供了模板.以沉积了银的多孔氧化铝组装体为衬底,研究了罗丹明6G(Rh6G)分子的表面增强拉曼散射光谱.结果表明,沉积了银的多孔氧化铝模板是很好的SERS衬底,Rh6G分子在此衬底上的SERS谱强度与银纳米线在表面的显露高度有关,而其拉曼频移未受表面状态的影响,而PO43-离子的存在使SERS强度得到很大提高.     

SERS光谱研究磷脂的结构

磷脂是生物膜的重要组成部分,研究磷脂与蛋白质的相互作用以及膜蛋白与其配体间的相互作用对于深入理解细胞内信号转导的机制具有重要意义。表面增强拉曼光谱(SERS)以其高灵敏和高选择特性在生命科学研究领域受到了越来越多的关注。本研究从磷脂相容性SERS活性材料出发,制备了Au@SiO₂核壳纳米材料,并组装了1,2-二油酰基-甘油-3-磷酸胆碱(DOPC),通过SERS光谱成功获取了DOPC的结构信息,为研究磷脂-蛋白质相互作用提供了有效手段。     

一类菁染料的SERS光谱研究

本文报导了一类菁染料在银溶胶中和吸附在硝酸刻蚀的银和铜箔上的SERS 光谱以及两种方式的比较。对硝酸刻蚀粗化银和铜箔表面的最佳条件进行了讨论,区别于银溶胶,用粗化银和铜箔测得了共振 SERS 光谱。提出了菁染料分子在铜、银表面吸附的可能方式。     

金属表面催化反应的原位SERS光谱研究

催化表面成分复杂、分子结构不断变化,通过传统的非原位分析手段对其进行表征非常困难。在催化表界面进行原位检测可分析反应物种的变化过程,有望解释催化机理并指导高性能催化剂的制备。表面增强拉曼光谱(SERS)是一种高灵敏度和高特异性的检测方法,并且具有很好的表面选择性,可专注检测表界面物种而不会受到外部组分信号的干扰。我们设计合成了几种双功能纳米粒子,其在催化反应检测中应用表明SERS可以在催化检测中发挥重要的作用,其检测范围有望拓展到SERS模型反应之外的具有实际价值的有机合成催化反应。     

新型光波导阵列电光快速扫描器的光波导效应

对新型光波导阵列电光快速扫描器中的光波导效应进行了研究,分析了考虑光波导模式效应的光波导阵列电光快速扫描器的扫描特性,指出光波导模式特性主要影响新型光波导电光快速扫描器的扫描范围和效率,并研究了在应用该器件进行光束扫描时的技术要求.     

三种致病性细菌的SERS光谱研究

用便携式拉曼光谱仪获得了金黄色葡萄球菌、变形杆菌、大肠杆菌在微波法制备的纳米银溶胶上的表面增强拉曼光谱。金黄色葡萄球菌在725,1 330,1 450 cm-1有明显的拉曼振动峰,变形杆菌在650,725,950,1 325,1 463 cm-1有明显的拉曼振动峰,大肠杆菌在650,950,1 125,1 242,1 320,1 457 cm-1有明显的拉曼振动峰,对各个峰进行了初步归属。三种细菌的拉曼振动峰的位置和强度区别明显,因此SERS技术可以用于大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和变形杆菌的快速鉴别。     

高功率平板波导螺旋阵列天线设计

提出了一种工作在C波段的高功率平板波导螺旋阵列天线。以平板波导馈电,降低了馈电复杂性和馈电结构高度;对基本的电探针结构进行改进,通过控制扇形缝隙的圆心角大小来调整耦合量,并采用上下脊结构消除反射;设计了短螺旋天线结构,通过分离的参数分别优化轴比和反射,得到天线的轴比在−7°～7°的范围内小于0.5 dB;构建了一个20单元的直线馈电阵列,通过电探针结构从平板波导中耦合能量,实现了20单元的等幅馈电。最后仿真了一个工作在4.3 GHz,包含20×20个单元的螺旋阵列天线,结果表明：该天线的增益为31.6 dB,口径效率为74%,在4.11～4.43 GHz的频带范围内反射小于−16 dB,功率容量3.6 GW。     

基于光子晶体耦合波导的宽带慢光研究

提出了在完整三角晶格光子晶体中引入两线缺陷构成的耦合型波导结构。通过分析谱带形对不同结构参数的依赖关系,在最优化的光子晶体耦合波导中,找到了一种独特的、群速近似为零的谱带。通过对波导宽度的啁啾实现了不同频率光的色散补偿,最终得到了带宽为13.24nm、平均群折射率为28的宽带理想慢光,并进一步采用二维时域有限差分(FDTD)算法进行了验证。数值分析结果表明,高斯脉冲在耦合波导中传输后的相对时域展宽低于10%。     

基于单个树枝状银纳米分形结构的SERS光谱研究

利用铜片与硝酸银溶液之间的置换反应在室温下成功制备了大量的银纳米枝晶。通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱分析仪(EDS)对样品的形貌和成分进行表征,发现产物是有着精细分形结构的高纯度银纳米材料。在此基础上,探索了一种能够快速获得、定位单个纳米结构的方法,并以结晶紫分子为探针对单个枝晶进行了表面增强拉曼光谱(SERS)研究。结果表明,该树枝状银纳米分形结构是一种高效的SERS活性基底。此外,我们还对树枝状银纳米分形结构的生长机制进行了初步探索。     

SERS光谱研究银离子诱导葡萄糖氧化酶结构变化

重金属离子的毒性通常是指其与蛋白质(尤其是各种不同的具有生物催化活性的酶)或核酸的相互作用。本研究利用表面增强拉曼(SERS)光谱技术探讨银离子与葡萄糖氧化酶(GOX)的相互作用。黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)是GOX中对其SERS信号产生贡献的部分,通过对比Ag+-GOX和Ag+-FAD混合物的SERS光谱,证实了Ag+是与GOX中的辅酶因子FAD发生了相互作用。进而通过比较GOX与Ag+-GOX的SERS光谱图,推断出Ag+在FAD中N-5和C-4上的羰基氧之间形成了配位键,这项研究为分析重金属离子与蛋白质的相互作用提供了可靠的依据,具有非常重要的生命科学意义。     

一种具有SERS活性的Ag/FeS复合材料SERS光谱研究

目前所应用的SERS检测技术中,绝大部分都是贵金属材料,虽然贵金属材料都具有很强的拉曼增强效果,但是对激发光源却有很强的依赖,具有较大的局限性。以单层二维有序的聚苯乙烯胶体球为模板支撑,采用共溅射的方法将一种贵金属Ag与半导体FeS成功复合到一起并具有SERS活性的Ag/FeS复合材料。经检测发现其可以作为SERS基底,拓展了SERS基底材料的检测范围,增强了待检测探针分子亚甲基蓝(MB)的拉曼信号强度,在拉曼检测中有望得到广泛的应用。     

基于VBB探针的SERS光谱测定二氧化氯的方法

在室温搅拌条件下,以柠檬酸三钠,NaBH_4还原剂还原AgNO_3制备稳定的黄色球状纳米银溶胶(AgNps)。维多利亚蓝B(VBB)分子探针吸附到纳米银溶胶(AgNps)表面在1 616cm~(-1)处产生强的SERS峰,ClO_2加入后氧化VBB导致体系的SERS信号强度降低。SERS信号降低值与ClO_2浓度在0.013~0.625mg·L~(-1)范围内呈良好线性关系,检出限为0.01mg·L~(-1),线性回归方程为ΔI_(1 616cm~(-1))=4 728.1c+147.09。该方法操作简单,灵敏,有望应用于环境水样中的ClO_2分析。     

大肠杆菌基于微波法制备的纳米银胶的SERS光谱研究

在微波法制备的纳米银上获得了大肠杆菌的表面增强拉曼光谱, 大肠杆菌在650、952、1125、1242、1320、1372、1459 cm-1有明显的拉曼振动峰。其中650 cm-1处的振动峰最强, 1124、1320、1372和1459 cm-1处的四个振动峰较弱, 952、1242 cm-1处的二个振动峰强度居中。位于650 cm-1附近的拉曼峰源自于酪氨酸、鸟嘌呤的振动, 952 cm-1属于缩氨酸基团C=C的伸缩振动,1124 cm-1是蛋白质的C-N和C-C伸缩振动引起的, 1242 cm-1则归属于是酰胺 III蛋白的振动, 1320 cm-1是蛋白质的CH变形振动, 1372 cm-1是由酪氨酸振动引起的, 1459 cm-1则是蛋白质的CH2变形振动。     

SERS光谱研究细胞表面聚糖的动态表达

基于苯硼酸和细胞表面聚糖的识别作用,我们设计了银纳米粒子-苯硼酸SERS探针,利用SERS光谱对细胞表面的聚糖进行了研究。该探针可以对细胞表面聚糖的不同含量进行响应,实现正常细胞与癌细胞的鉴别。同时该方法还可以用于研究药物刺激作用下细胞表面聚糖的动态表达,对细胞表面糖类的研究以及肿瘤的诊断与治疗具有重要的意义。     

氧化铟纳米粒子作为基底的SERS光谱研究

In₂O₃是一种透明导电氧化物(TCO),因其宽禁带、电子亲和能低、自由载流子密度高等优良性质而备受关注^[1]。采用高温热解法,合成了粒径均匀且呈立方晶相的In₂O₃纳米粒子,并将其作为SERS基底进行探究。通过紫外可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)、 X射线粉末衍射(XRD)等表征手段可以得知,In₂O₃基底与探针分子之间存在着电荷转移作用,使SERS信号得到增强。     

基于纳米多孔银的磺胺类药物SERS光谱检测

抗生素和磺胺类药物在预防感染,治疗疾病方面起到巨大作用,从而被广泛使用。由于这些药物在生物体中无法完全代谢,随着食物链循环造成环境污染并对人类形成持续危害。近年来对于这些药物的监管逐渐被人们所重视。基于局域表面等离子体共振的表面增强拉曼光谱法(SERS)可以将吸附在粗化的金属表面分子的拉曼信号进行增强,检测极限可达单分子量级,因此,SERS相关技术被广泛用于痕量物质检测,检测极限主要决定于SERS基底的活性。本研究工作采用脱合金方法,制备出了均匀、孔径可调纳米多孔银基底,并用于磺胺嘧啶和磺胺醋酰检测,检测极限达到了0.25μg/kg和2μg/kg,远远低于我国农业部规定的磺胺类药物最大残余量100μg/kg。且拉曼特征峰峰强与药物的浓度表现出良好的线性关系,检测动态监测范围高达6个量级。研究所得纳米多孔银可推广用于其他物质检测,具有潜在的应用价值。     

基于倾斜Ag纳米棒表面等离子共振的SERS光谱研究

当贵金属纳米结构被外部电磁波激发时,由于自由电子沿着贵金属纳米结构表面的集体振荡将会出现光学共振,这些集体振动模式被称为等离子体[1-3]。在周期性阵列结构中LSPR的分布和强度是决定其表面增强拉曼(SERS)性能的最主要因素。通过倾角溅射的方法制备了倾斜角度可调的的六方密排银纳米棒阵列(见Scheme 1.),通过数值模拟和偏振拉曼结合的方法,解释了不同倾斜角度的所对应的4-MBA分子的a1震动模式处所对应的主峰出现了明显的红移现象的根本原因。本研究不仅促进了这种结构在SERS领域的深入应用,同时也增加了我们对复杂金属纳米结构中表面等离子体激发的深入理解。     

波导缝隙阵列天线高功率微波应用探索

设计了一种波导窄边缝隙天线阵,其微波传输工作于行波状态,绝大部分能量被缝隙耦合辐射,其余能量被匹配负载吸收。通过等效电路的方法,使得各个缝隙达到均匀辐射,从而具备可拓展组阵能力,此外通过设计移相结构改变相位差,实现方位角方向的波束扫描。该缝隙天线工作在行波状态,避免了电场集中现象的出现,且工作于真空环境,具有较高的功率容量。