糠醛分子表面增强拉曼光谱的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(density functional theory,DFT),在B3LYP/6-31+G**(C,H,O)/LANL2DZ(Ag)水平上,对糠醛(furfural,FUR)分子进行了几何结构优化,并计算了FUR分子的常规拉曼散射(normal Raman scattering,NRS)光谱和FUR与Ag原子以及Ag2和Ag4团簇吸附的表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)光谱。结果表明,理论值与已有的实验值符合得较好,采用FUR-Ag4吸附构型的计算结果比FUR-Ag和FUR-Ag2吸附构型的计算结果更符合已有实验值。最后,通过Gauss View可视化软件,对FUR分子的振动频率进行了更为全面地归属。通过FUR分子SERS与NRS的比较,可得出FUR分子与Ag原子发生了相互作用,且被吸附的糠醛分子的杂五环是与银表面垂直的。     

糠醛分子的拉曼光谱与红外光谱研究

本文报道了糠醛分子的正常拉曼谱(NRS)和红外吸收光谱(IRS),同时我们运用DFT(density functional theory,密度泛函理论)计算了FUR(Furfural)分子的振动光谱。理论结果很好的符合了实验数值。通过理论和实验数据的比较分析,对糠醛分子的特征振动模式进行了归属。     

针尖增强拉曼光谱中物理与化学效应的实验研究

针尖增强拉曼光谱(Tip-Enhanced Raman Spectroscopy,TERS)的增强机制中物理和化学效应的影响是一个非常重要的研究课题。通过采用基于原子力显微镜平台的针尖增强拉曼光谱系统,深入研究了金纳米光栅表面苯硫酚的针尖增强拉曼效应。通过与相同样品在表面增强拉曼光谱系统中不同模式的增强因子对比,发现在TERS中物理效应和化学效应对其拉曼信号的增强均有贡献,同时TERS技术会带来更大的化学增强效应,尽管在针尖加载的过程中并未改变苯硫酚与金光栅基底之间的化学环境。这种现象可以归因于苯硫酚分子在垂直金属表面方向上的各向异性及其与针尖表面电荷和外加光电场之间相互作用的影响。本文的研究促进人们对TERS机理的理解,为进一步完善TERS增强理论奠定基础。     

银分子中电荷转移效应及其对喇曼信号的增强研究

本文从观察光的吸收谱变化觉察到分子吸附在银胶、银镜上所出现的电荷转移跃迁;同时测量了电荷转移对吸附分子喇曼信号的增强.并且对其机理进行了初步分析.     

葡萄糖分子的表面增强拉曼光谱研究

本文以密度泛函理论(density functional theory, 简称DFT)采用B3LYP混合泛函和6-31++G(d, p)基函数组计算的葡萄糖的分子振动光谱为根据, 首次对葡萄糖分子的常规拉曼光谱(NRS)进行了详细的指认, 并对葡萄糖分子的振动模式进行了归属。在以4-巯基吡啶为桥联剂分子修饰的银镜衬底上, 观测到葡萄糖分子的表面增强拉曼散射(SERS), 并对葡萄糖分子在银表面的吸附状态进行了分析。     

模板法合成金属-分子-金属异质结及表面增强拉曼光谱研究

采用交流电沉积技术在阳极氧化铝(AAO)模板中沉积不同的金属纳米线, 以对巯基苯(1,4-BDT)为耦联分子, 通过自组装在模板内组装金属纳米粒子, 由此构建金属纳米线-分子-金属纳米粒子的异质结。以异质结内的分子为探针, 采用表面增强拉曼光谱(SERS)研究了异质结的增强行为,通过探针分子的SERS信号表达异质结的组成,并以异质结作为模型研究其SERS机理。研究结果表明该方法可成功构建异质结, 同一取向的异质结的SERS信号较随机取向的SERS信号强。     

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.     

哒嗪分子表面增强拉曼效应下键极化率的研究:吸附构型与增强机理

本文用拉曼峰强求得时间分辨键极化率的方法,分析了哒嗪分子在银电极上的表面增强拉曼谱图.哒嗪分子在不同电位下的键极化率和其弛豫特征时间,显示该分子的吸附点为两个氮原子,以及该分子体系的电荷转移机制机理,包括共轭的效应.对于具有良好拉曼谱图的体系,这个方法具有普适性. 关键词： 哒嗪 拉曼峰强 时间分辨键极化率 弛豫特征时间     

电荷转移对纳米金属吸附分子拉曼光谱影响

在金,银纳米粒子表面修饰对巯基苯胺(PATP)分子,对其进行紫外及拉曼光谱性质表征。紫外吸收光谱显示修饰了单分子层的纳米粒子表面等离子体共振发生较大的红移,银粒子位移程度大于金粒子的。其拉曼散射增强效应研究表明,对巯基苯胺b2振动模式的极大增强是由电磁增强和化学增强效应共同决定的。金、银粒子上对巯基苯胺单分子层拉曼散射增强效应的差异主要来自金属与对巯基苯胺之间电荷转移能力的不同。     

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．     

基于等离子体腔表面增强拉曼效应的研究

金属离子水滴与液态聚二甲基硅氧烷（PDMS）自发形成的等离子体腔作为一种新型的表面增强拉曼（SERS）基底将等离子体纳米颗粒整合到光学装置中,提高了SERS检测的实用性与可靠性,然而,与其他基底相比,对其最佳生长条件的研究很少。在此,用禁用兽药孔雀石绿（MG）作为探测分子,检验不同生长条件下等离子体腔的特性,包括生长温度和金属离子浓度,以研究等离子体腔的最佳生长条件。金属离子水溶液滴加到互不相容的液态PDMS上时,在表面张力和重力的共同作用下自发形成带开口的球形腔体。同时金属离子扩散到未固化的PDMS中并与残留的Si-H基团反应,金属离子逐渐还原成金属纳米颗粒,并随着PDMS的固化过程在腔体表面逐渐累积,最终形成等离子体腔。其不但能作为角度反射器将入射光限制在腔体中,而且可作为纳米级光子源将吸收的光散射到腔体中,这两个功能共同作用可在基底原本增强作用的基础上进一步提高对MG的拉曼增强效果。较高的生长温度在加快金属离子生长的同时也会加速PDMS的固化,以至于提前结束金属纳米粒子的生长过程。离子浓度越高,形成的金属离子颗粒越大,然而颗粒直径过大,等离子体腔表面的热点数量反而会减少,MG的拉曼增强减弱,因而,必定存在最优化的等离子体腔制备条件使基底对MG的增强效果达到最佳。设置了15,20,25和30 ℃的生长温度以及0.05,0.5,5和50 μg·mL-1的离子浓度,结果表明,在温度为25 ℃,0.5 μg·mL-1的生长条件下等离子体腔实现了对MG的最佳拉曼增强。对等离子体腔生长条件的优化,可为提高该类型基底的SERS增强效果,及可重复制备奠定基础。     

噻菌灵分子的表面增强拉曼光谱的理论研究

表面增强拉曼散射(SERS)是指当分子靠近或者吸附于基底表面时,分子的拉曼散射信号会显著增强的现象。SERS克服了常规拉曼散射信号强度比较弱的缺点,被广泛地应用在环境检测、催化化学、有机化学和生命科学等领域。本文利用密度泛函理论计算方法对农残噻菌灵分子的SERS光谱进行模拟,并探讨SERS增强机理。系统研究了噻菌灵在金团簇的吸附行为和SERS增强效应,得到金团簇在噻菌灵分子上的最佳吸附位置。利用五种吸附结构(噻菌灵-Au_n,n=1-5)对噻菌灵与金团簇的相互作用进行了理论研究,研究表明噻菌灵-Au₄最稳定。结合拉曼光谱和理论计算的结果,借助高斯软件的图形化功能,对噻菌灵分子的振动模式、普通拉曼光谱和SERS光谱进行了系统的指认。     

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。     

对巯基苯胺分子表面增强拉曼光谱的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(density functional theory,DFT),在B3LYP/6-31++-G** (C,H,N,S)/LANL2DZ(Ag)水平上,对对巯基苯胺(p-aminothiophenol,PATP)分子进行了几何结构优化,计算了 PATP的常规拉曼散射(normal Raman scatte...     

镍纳米球腔阵列上吸附分子拉曼散射的表面增强效应

通过聚苯乙烯纳米球为模板制备了规则排列的镍纳米球腔阵列。研究结果表明吸附于镍纳米球腔内的对巯基苯胺的拉曼散射可被极大增强。拉曼散射的表面增强被归因于纳米球腔阵列的协同表面等离子体共振与光的耦合导致的电磁场增强以及纳米球腔结构对电磁场的聚焦效应而使球腔内电磁场能量密度的增大。     

咖啡酸分子表面增强拉曼光谱的理论与实验研究

咖啡酸（CA）是一种具有很高的医学价值的药物成分,在抗菌抗病毒方面应用广泛,尤其是咖啡酸及其衍生物在抗肿瘤方面有着巨大作用,现在对咖啡酸的相关研究越来越多,但大部分都是关于咖啡酸医学性质的研究,所以对咖啡酸分子的微观结构研究是非常有必要的。目前关于CA在Ag表面上的表面增强拉曼散射（SERS）光谱的理论与实验结合的研究尚未见报道,而对其振动光谱及表面增强机理的研究可以为咖啡酸的各种药学机理的研究提供一种科学的物理解释,所以有必要将密度泛函理论（DFT）方法与表面增强拉曼散射技术相结合,对咖啡酸在Ag纳米颗粒上的吸附性质及表面增强机理进行全面的研究,这对推进它们在医药学等领域的相关研究有着重要的参考价值。采用SERS与DFT技术对CA分子在Ag纳米颗粒表面上的表面增强拉曼光谱进行了研究。在实验方面,利用热还原反应原理,使用柠檬酸三钠和硝酸银在加热搅拌情况下制备Ag纳米颗粒,并使用激光共聚焦显微拉曼光谱仪测量了CA分子的常规拉曼散射（NRS）光谱及其表面增强拉曼散射（SERS）光谱。在理论计算方面,采用DFT的B3LYP方法,以6-31+G**和LANL2DZ分别作为C,H,O和Ag的计算基组来优化咖啡酸的分子构型,羟基与Ag₄的吸附构型,羧基与Ag₄的吸附构型,羟基与羧基共同与Ag₄吸附的构型,并以此为基础分析计算了CA分子的NRS光谱以及三种可能吸附模型的SERS光谱,并结合实验结果进行比较。同时对CA分子的振动模式进行了详细指认。根据实验数据和理论结果分析,在452 cm-1处的谱峰归属为环面外弯曲振动和O-H面外弯曲振动的耦合,这说明CA分子上的酚羟基是与Ag纳米颗粒表面作用的,不过相互作用较弱,推测CA分子平面可能与Ag基底表面不垂直;出现在1 338 cm-1处的谱峰归属于COO-伸缩振动,则可以说明CA分子上的羧基可能与Ag纳米颗粒垂直吸附。结果表明,CA分子是以羧基和酚羟基为吸附位吸附在Ag纳米颗粒表面上的。同时对CA分子的振动模式进行了详细指认。该工作对推进咖啡酸在生物医药等领域进一步的应用将起到重要作用。     

苯甲酸分子表面增强拉曼光谱的密度泛函理论研究

基于密度泛函理论,利用量子化学软件,在B3LYP/6-311G**(C,H,S)/Lanl2dz(Ag)水平上对苯甲酸(Benzoic Acid,C7H6O2,BA)进行几何优化,得到BA与Ag原子和Ag离子结合,即C7H5O2-Ag和C7H5O2Ag的平衡构型,在此基础上得到了两种形态的计算拉曼谱图,并和其他文献值进行比较,其中C7H5O2Ag的计算结果与文献中的BA表面增强拉曼光谱的实验值符合得较好。同时采用简正振动分析方法得到其势能分布,从而对其简正振动模式进行了全面归属。     

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。     

表面增强拉曼光谱对免疫球蛋白IgG分子与银基底作用的研究

采用高灵敏度的表面增强拉曼光谱(SERS)技术,以具有强SERS信号的金纳米粒子标记抗体,以此SERS标记免疫金溶胶为探针,结合扫描电镜技术,研究免疫球蛋白羊抗小鼠IgG分子与银基底的相互作用。我们发现,羊抗小鼠IgG分子可直接与银基底通过疏水作用或形成Ag-S键而牢固结合。为消除这种非特性吸附,本文以小牛血清白蛋白(BSA)封闭银基底,取得了较好的效果。