纳米银颗粒掺杂铋酸盐玻璃的光谱与三阶非线性光学特性研究

采用新型的热化学还原法,制备了银纳米颗粒掺杂的铋酸盐复合玻璃材料。利用紫外-可见吸收光谱观察到了银纳米颗粒表面等离子谐振(SPR)吸收的峰值位移特性,用拉曼光谱表征了引入银纳米颗粒后玻璃的结构变化。借助飞秒激光脉冲激发下的Z扫描与光克尔闸技术,在近红外波段下研究了材料的三阶非线性光学特性。研究结果表明银纳米颗粒铋酸盐复合材料有着亚皮秒级的非线性响应时间,并且其非线性折射率γ在纳米颗粒的热电子效应以及局部场效应的影响下,较基质玻璃最高可以提升29倍。     

银纳米颗粒对Tm3+/Yb3+共掺铋锗酸盐玻璃上转换发光性能的影响

利用传统熔融淬冷法制备了系列Tm3+/Yb3+共掺复合银纳米颗粒铋锗酸盐玻璃样品.测试得到表征银纳米颗粒存在的表面等离子体共振(SPR)峰位于556～581 nm,透射电镜图像中观察到均匀分布的Ag纳米颗粒,尺寸约为5～25 nm.通过测试玻璃样品在400～900 nm波段的上转换光谱,对铥镱共掺复合银纳米颗粒铋锗酸盐...     

银纳米颗粒对掺铒铋酸盐玻璃光谱性质的影响

采用传统熔融淬火技术制备了一系列Er3+离子掺杂复合银纳米颗粒的铋酸盐玻璃样品.研究了纳米银含量的改变对Er3+离子荧光发射特性的影响.研究发现,铒在1.53 μm处的荧光强度在银纳米颗粒质量分数为0.2%处取得最大值,为未掺杂银纳米颗粒时的4.6倍.其荧光增强的原因归结于银纳米颗粒表面等离子体共振导致局域场增强和Ag...     

树枝状银纳米结构的可控电化学合成及其SPR/SERS性质

采用电化学沉积的方法在导电玻璃衬底上合成出树枝状的银纳米结构. 通过调控电位、表面活性剂、硝酸银浓度等参数控制树枝状银纳米结构的尺寸、直径、结晶性和分枝密度. 三种典型的树枝状银纳米结构被用来做表面增强拉曼散射衬底,其中的一种可以清楚的探测浓度低于0.1 nmol/L的若丹明6G分子. 不同树枝状银纳米结构表面增强拉曼效果相差比较大,说明了分枝颗粒形状,特别是颗粒间距对表面增强拉曼散射有非常重要的影响.     

Er3+/Yb3+共掺TeO2-WO3-La2O3玻璃中银纳米晶的析出及发光性能

采用熔融冷却法制备了Er³⁺/Yb³⁺共掺TeO₂-WO₃-La₂O₃-AgNO₃玻璃,通过热处理获得了透明含银纳米晶的碲酸盐系统玻璃。测试了不同热处理条件后所得玻璃样品的透过率及受激发射光谱,并使用高分辨透射电镜表征玻璃中的银纳米晶,分析了荧光增强机理。经过390 ℃热处理15 min后,玻璃中析出了银纳米晶。玻璃在银纳米晶引入前后的上转换绿、红光均为双光子吸收。银纳米晶产生的局域电场增强使得含银纳米晶玻璃的上转换发光和近红外发光都有增强,其中上转换绿光强度是不掺AgNO₃玻璃的5倍。     

基于银掺杂钠钙玻璃的荧光染料自发辐射增强

本文通过离子交换和后续热处理的方法在钠钙玻璃中引入Ag纳米颗粒, 并将Ag掺杂的钠钙玻璃作为衬底增强了钠钙玻璃和荧光染料罗丹明6G(R6G)的荧光辐射。Ag纳米颗粒的表面等离激元散射增强了掺杂玻璃的荧光, 而R6G的增强荧光辐射则源于掺杂玻璃与荧光染料之间的辐射共振能量转移。     

激光拉曼光谱研究苏丹红Ⅲ分子的吸附方式

用近红外傅里叶拉曼光谱研究了苏丹红Ⅲ分子在覆银纳米颗粒的抛光铝片表面上的吸附行为,得到了一系列高质量的增强拉曼散射（SERS）谱图。对苏丹红Ⅲ分子在银胶溶液、覆银滤纸、覆银粗糙铝片上的SERS谱进行比较,结果表明苏丹红Ⅲ分子在各基底上与银纳米颗粒表现出不同的吸附行为。在银胶溶液中,苏丹红Ⅲ分子主要是通过N=N双键吸附在银纳米颗粒上的;在沉积了银纳米颗粒的滤纸表面,同样地,主要是由N=N双键吸附;而在沉积了银纳米颗粒的抛光铝片表面,不仅N=N双键参与了吸附,苏丹红Ⅲ分子中的羟基与银颗粒有相互作用,并且铝片上的氧化铝颗粒也可能吸附了苏丹红Ⅲ分子。     

激光诱导玻璃内部金纳米颗粒的析出及光谱

使用钛宝石飞秒激光引发和热处理相结合，实现了在含有金离子的硅酸盐玻璃内部，有空间选择性地析出金纳米颗粒。对吸收光谱的研究表明，随着热处理温度的升高，吸收峰强度增大且红移；随着激光功率密度的增大，金纳米颗粒也增大。在特定的激光和热处理条件作用下，可以在玻璃内部有空间选择性的使金离子还原后聚集，形成金纳米颗粒，具有量子尺寸效应。改变激光功率和热处理温度可以控制所析出的金属纳米粒子的尺寸，从而实现多色显示，飞秒激光诱导金纳米颗粒具有稳定性，颜色具有持久性。     

哌啶分子在两种不同银电极上吸附行为的实验和理论研究

分别在粗糙银电极和银纳米颗粒修饰银电极上得到了哌啶分子的表面增强拉曼（SERS）光谱。哌啶在银电极与银纳米颗粒修饰的银电极上的SERS谱有很大的区别,分析认为是由于哌啶在不同基底上的吸附方式不同所引起的,据此建立了哌啶吸附在银颗粒表面的两种模型,用DFT-B3PW91-lanl2dz方法计算了两种模型的拉曼频移,通过与实验结果比较说明了哌啶分子主要通过N原子的孤对电子竖直吸附在粗糙银电极表面,而在银纳米颗粒修饰的银电极上则以平行吸附方式为主。     

溶致液晶模板法制备花形银微纳米颗粒及其表面增强拉曼性能研究

在室温下,采用电沉积的方法结合溶致液晶软模板辅助银离子自组装协同生长效应,在ITO玻璃基板上制备了花形银微纳米颗粒,通过调节电沉积直流电压大小实现了对花形银微纳米颗粒的可控制备.利用扫描电子显微镜、X射线衍射和X射线能谱等技术对材料的表面形貌、晶格结构、成分进行表征.实验结果表明,当直流电压值小于8V时,随着电压增加,...     

Depth profiles of Ag nanoparticles in silicate glass

Silver nanoparticle composite glass has been synthesized by ion exchange and a subsequent thermal treatment method. Transmission electron microscopy (TEM) and ultraviolet-visible spectrometry were used to study the depth profiles of Ag nanoparticles in silicate glass. Results indicate that Ag nanoparticles are nearly spherical in shape with a single-crystalline structure. Also, the volume fraction of Ag nanoparticles is very high in the surface layer of 5 μm, and then decreases slowly across the depth of 30 μm, thereafter the volume fraction reduces quickly to zero at the depth of 100 μm. The plasmon resonance bi-absorptions in the surface layer of the annealed specimen at 600 °C can be attributed to bi-modal distributions of Ag nanoparticles in the layer. The bi-modal distributions can be explained by the Ostwald ripening theory. PACS 81.05.Pj; 81.07.-b; 68.37.Lp     

采用紫外光照法在磷酸盐玻璃中合成CdS/Ag复合微粒

掺杂有Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米颗粒(如CdS)或者过渡金属(如Ag)的玻璃由于其较大的非线性光学效应而引起人们的极大兴趣,而同时掺杂有半导体/金属的复合微粒则可以进一步增强玻璃的三阶非线性效应,因此成为目前的研究热点。我们利用玻璃沉淀技术及随后的热处理和紫外光还原技术制备了含高浓度(1%)Ag微粒的玻璃,并采用X射线衍射分析了其物相,用高分辨扫描电镜分析了其形貌,以及测试了其吸收和发光性能。从CdS/Ag复合微粒的扫描照片可以发现晶粒均匀分布在玻璃中,尺寸约为1μm。X射线衍射发现经过热处理和紫外光照的样品衍射峰中含有CdS和Ag,而只进行热处理的样品则只含有CdS,未处理的样品则显非晶态。CdS/Ag复合微粒的吸收峰呈现典型的表面等离子共振峰(420nm)以及CdS的峰(600nm),只含有CdS微粒的样品的吸收峰则在480nm附近,未处理的样品在320nm附近有一个吸收峰,这可能是由于样品在快速冷却过程中的微小晶化造成的。只含有CdS微粒的样品有三个明显的发光峰,然而CdS/Ag复合微粒的发过峰则消失。我们提出了共振能量转移机制来解释该现象。讨论了紫外光照还原Ag微粒的机制。可以认为通过紫外光照,CdS表面的电子被激发出来还原Ag+,从而形成银颗粒,伴随着空穴则被表面缺陷所捕获。     

纳米Ag颗粒复合薄膜的制备及其吸收特性

利用磁控溅射分层制备Ag和SiO₂薄膜,通过快速热处理,使Ag颗粒富集在复合薄膜的表面.研究了Ag膜层厚度、退火时间、退火温度和退火方式对Ag颗粒形貌的影响,以及Ag颗粒致密度对其共振吸收的影响.结果表明:通过控制每层Ag膜的厚度,可有效控制Ag颗粒形貌.当每层金属为2 nm、退火温度为500 ℃时,形成的颗粒粒径大小均匀且致密度较高.通过间断退火可有效降低Ag颗粒的粒径.发现Ag颗粒表面等离子共振吸收并没有随颗粒粒径的减小而明显降低,甚至提高.这和以往的报道不同.通过深入研究金属颗粒表面等离子体产生机理,发现其表面等离子共振吸收增强的原因是致密度较高的颗粒表面能级与费米能级差值较大,Ag颗粒内部的电子向颗粒表面迁移越多,形成新的费米能级E'_F的电子数就越多,表面等离子共振吸收就越强.最终得出了金属颗粒共振吸收不单纯依赖于金属粒径、和颗粒的致密度也有很大关系的结论.     

银镜法制备具有表面增强红外活性Ag纳米粒子的探讨

利用银镜法在玻璃基底上沉积金属银制得表面增强红外材料,扫描电镜显示,沉积在基片上的银为球状颗粒,且平均直径在100nm左右,银纳米粒子形成一个个不相连的金属岛。以邻硝基苯胺为探针分子,用衰减全反射法(ATR)考察了邻硝基苯胺在银镜基底上的表面增强红外光谱。结果表明:邻硝基苯胺的最小检出质量约为40ng,增强因子约为70。制备银膜的最佳条件为:A gNO3质量分数为1%,反应温度为60℃,且加入表面活性剂可使银纳米粒子分散均匀。     

Annealing effect on the ultrafast dynamics of Ag nanoparticles embedded in soda-lime silicate glasses

Ag nanoparticles embedded in soda-lime silicate glasses were fabricated by the ion-exchange technique. Effects of thermal treatment on the optical nonlinearity and ultrafast dynamics of Ag nanoparticles were investigated by applying time-resolved optical Kerr effect and pump-probe techniques. The results indicate that thermal treatment is an efficient method to improve the nonlinear optical performance of this kind of material.     

Application of high-power ion beam for silver nanoparticle formation

Silver nanoparticles produced on the surface of soda-lime glass by nanosecond high-power ion beam irradiation were studied by optical methods. Influence of the ion irradiation characteristics on the optical properties of Ag nanoparticles was discussed.     

Synthesis of silver nanocomposites by SCF impregnation of matrices of synthetic opal and Vycor glass by the Ag(hfac)COD precursor

Silver-containing nanocomposites were prepared by impregnating Vycor glass (a pore diameter of 4 nm) and synthesized opal matrices (an interstitial void size of 40 nm) with cyclooctadiene complex of silver hexafluoroacetylacetonate (Ag(hfac)COD), a silver precursor, dissolved in supercritical carbon dioxide and were examined by optical absorption spectroscopy, atomic force microscopy, and electron spin-resonance spectroscopy. It was demonstrated that the absorption spectra of Vycor glass and opal matrices impregnated with Ag(hfac)COD molecules and subjected to thermal treatment in air at temperatures above 50°C exhibit plasmon resonances characteristic of Ag nanoparticles at 420–430 nm. The peculiarities of the plasmon resonance band for both types of samples were attributed to the morphology of the pore space in which silver particles are formed. Paramagnetic Cu(hfac)₂ molecules (copper hexafluoroacetylacetonate) were used as a spectroscopic probe for estimating the distribution of the precursor in the pores of Vycor glass and opal matrices during supercritical fluid impregnation.     

In situ spectroscopic determination of the activation energies for the growth of silver nanoparticles in silica nanofilms in nitrogen atmosphere

An in situ non-destructive optical microspectroscopy investigation of the growth of Ag nanoparticles (NPs) embedded in SiO₂ nanofilms deposited on soda-lime glass has been conducted during thermal processing under a nitrogen atmosphere. The time variation in Ag NP size was monitored by fitting the surface plasmon resonance with spectra calculated by Mie theory. The spectroscopic data was analyzed in the context of crystal growth theory and the atmosphere/film/substrate physicochemical interactions. The Ag NPs were indicated to grow first through a diffusion-based process and subsequently via Ostwald ripening. The analysis of a set of time-dependent isotherms has allowed for estimating the activation energies for silver diffusion at 2.5 eV for the initial growth stage and 3.2 eV for the ripening.     

银/二氧化钛核壳纳米颗粒对碲化镉纳米晶的荧光增强研究

利用新合成的复合纳米结构银/二氧化钛核壳纳米颗粒,研究了金属银纳米颗粒对碲化镉纳米晶层荧光的增强情况.结果表明,这种新型复合金属纳米结构能极大地增强发光纳米晶层的荧光强度.银/二氧化钛核壳纳米颗粒是以水合肼、硝酸银和四异丙氧基钛为原材料,利用胶体化学法在水溶液中合成.透射电子显微镜图片表明这种新合成的银/二氧化钛纳米材料基本上呈球形,有较为明显的核壳结构,中间黑色的核是银纳米颗粒,外层颜色较浅部分是二氧化钛壳层.另外,包裹二氧化钛壳层后,银纳米颗粒的表面等离子吸收带从409 nm红移至430 nm,也证实了这种新型核壳纳米材料的形成.将此合成方法得到的银/二氧化钛纳米颗粒和碲化镉纳米晶用旋转涂覆方法进行直接组合后,得到了银纳米颗粒对碲化镉纳米晶荧光的明显增强,并对其增强的物理过程进行了讨论.这种能够增强荧光团发光的新型复合银纳米结构将在发光器件、荧光成像、生物探测等方面具有一定的应用价值.