论文总字数：25260字

摘 要

表面等离激元（Surface Plasmon, SP）是金属表面的自由电子和光子相互作用形成电磁振荡，具有的局域场增强、突破衍射极限等性质。随着纳米科学的不断发展，表面等离激元效应的相关应用研究也越来越受关注。表面拉曼增强散射（SERS）光谱学研究正是表面等离激元效应的一个重要应用研究方向。SERS是通过电磁增强或电荷转移增强来显著增强化学分子的拉曼散射信号，以提高拉曼信号的检测灵敏度，这种光谱检测技术因其过程简单、无损、空间（时间）分辨率高等优势，在生物医学、环境监管、司法鉴定科学等领域具有非常大的应用潜力。热点是指具有强烈局部电场增强的纳米区域，利用表面等离激元纳米结构的热点效应，可进一步提高SERS检测的极限灵敏度。通过提升金属纳米颗粒密度，减小金属纳米颗粒的间隙，或利用各向异性、具有尖端结构的金属纳米结构，均可增加SERS检测基底的热点数量，是SERS基底研究方面的一个重要发展方向。与其他金属相比，银表面更容易产生剧烈的电子振荡和高强度局域场，适合用来制备低检测限的SERS基底。

本毕设基于表面等离激元纳米结构，制备了不同种类的SERS基底，利用银三角板纳米颗粒和热缩技术提高了热点的数量，并且进行了拉曼信号的检测，对罗丹明6G分子的检测限达到了10^-7 M。

关键词：表面增强拉曼散射（SERS），表面等离激元，热点，金属纳米颗粒

Abstract

Surface Plasmon (SP) is the interaction of free electrons and photons on the metal surface. It has local electric field enhancement and breakthrough diffraction limit. With the continuous development of nanoscience, its applications are becoming more and more widely. Surface Raman Enhanced Scattering (SERS) is a obvious enhancement of scattering through electromagnetic enhancement or charge transfer enhancement. Due to its simple process, high spatial (temporal) resolution and being non-destructive, SERS leads to broad practical applications in different areas, for example, food safety detection, biomedicine, environmental detection, explosives detection. The hot spots refer to the nanoscale regions with strong local electric field enhancement. The hot spots of surface plasmon nanostructure can improve the sensitivity of SERS detection more. The increase in the number of hot spots can be achieved by increasing the density of the metal nanoparticles, reducing the gap between the metal nanoparticles, and increasing the number of tips of the metal nanoparticles themselves. Compared to other metals, silver surfaces are more prone to intense electronic oscillations and high-intensity localized fields, making them suitable to make SERS substrates.

This paper prepared different kinds of SERS substrates based on surface plasmons, and used silver triangle nanoparticles and heat-shrinking technology to increase the number of hot spots. Besides, the Raman signal was detected, and the detection limit of Rhodamine 6G molecule reached 10^-7 M.

KEY WORDS: SERS，Surface Plasmon，Hot spots，Metal nanoparticles

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1表面等离激元效应简介 1

1.2表面增强拉曼散射简介 2

1.3热点效应 3

1.4 SERS基底的制备与发展 5

1.5 SERS的应用 6

1.5.1染料的识别 6

1.5.2食品安全检测 6

1.5.3生物医学检测 6

1.5.4环境保护 7

1.5.5爆炸物检测 7

1.6热缩技术简介 7

1.7自组装简介 9

1.7.1基底自组装 10

1.7.2界面自组装 11

1.7.3溶液自组装 11

1.8论文研究内容及意义 11

1.9论文组织结构 12

第二章 金属纳米颗粒的制备 13

2.1引言 13

2.2试剂及仪器 13

2.3银纳米颗粒的合成 13

2.4银三角板性质分析 14

2.5本章小结 15

第三章 自组装法制备玻璃片SERS基底 16

3.1引言 16

3.2银三角板溶液的处理 16

3.2.1试剂及仪器 16

3.2.2处理过程 16

3.3无表面处理的玻璃片SERS基底 17

3.3.1反射谱测量 17

3.3.2拉曼信号检测 17

3.4经过表面处理的玻璃片SERS基底 19

3.4.1透射谱测试 19

3.4.2拉曼信号检测 20

3.5本章小结 21

第四章 自组装法制备热缩片SERS基底 22

4.1引言 22

4.2热缩片热缩特性研究 22

4.3热缩片基底及光学特性研究 23

4.3.1带颗粒热缩片反射谱 24

4.3.2带颗粒热缩片透射谱 25

4.4拉曼测试及结果分析 25

4.5本章小结 29

第五章 电泳法制备ITO玻璃基底 30

5.1引言 30

5.2 ITO玻璃基底及拉曼检测 30

5.3本章小结 31

第六章 总结与展望 32

6.1总结 32

6.2展望 32

参考文献 33

致 谢 36

第一章 绪论

1.1表面等离激元效应简介

表面等离激元（Surface Plasmon, SP）可以看作是在外界电磁场的影响下，金属表面的自由电子和光子相互作用形成电磁振荡。表面等离激元具有的局域场增强、突破衍射极限等性质，使其在许多方面都有着应用潜力，包括表面增强光谱学，生物和化学传感以及光刻制造等。

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