Au-SiO2-Au夾心結構以及金納米通孔陣列的制備與應用.pdf

1、表面增強拉曼散射(SERS)是一種強有力的表面分析檢測方法，可以提供金屬表面吸附物質(zhì)的結構等豐富信息。但是SERS能否走向?qū)嶋H應用，從而真正發(fā)展成為一種重要的分析技術，很大程度上取決于SERS基底的重現(xiàn)性和靈敏性。在SERS中，貴金屬納米粒子之間納米級間隙或者其表面尖銳的突起會產(chǎn)生極強的局域電磁場，稱為活性“熱點”。SERS信號絕大部分是由位于“熱點”區(qū)域的分子所貢獻，因而要提高光譜的重現(xiàn)性和活性需要精密控制SERS基底上“熱點”的數(shù)目

2、和分布。目前，雖然有多種方法可以構筑活性“熱點”，但是方法的復雜性且費用高，限制了它們的普及和應用；制備重現(xiàn)性好、靈敏度高的SERS基底仍然面臨巨大的挑戰(zhàn)。自從1998年Ebbesen和同事們發(fā)現(xiàn)增強光透射現(xiàn)象(EOT)以來，這種特殊的光學現(xiàn)象在plasmonic傳感器方向的潛在應用激發(fā)了人們的研究興趣。制備小型化、高靈敏度的plasmonic傳感器也是目前plasmons領域的研究熱點之一。因此，本論文以廉價的納米球刻蝕技術來制備有序

3、的plasmonic微納結構，通過對其自身結構的修飾來調(diào)控“熱點”的數(shù)目和分布。此外，還利用納米球刻蝕技術構筑了金納米通孔型有序微納結構，可以在同一芯片上實現(xiàn)基于EOT的plasmonic傳感和SERS檢測。論文主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　(1)利用乳液聚合法合成了粒徑為413、620 nm的聚苯乙烯(PS)微球。
　　(2)集成納米球刻蝕等常規(guī)技術制備了納米粒子修飾的、薄層SiO2隔離的金空腔有序微納夾心結構(Au SS

4、V/SiO2/Au NPs)。通過以620 nmPS球單層膠體晶體為模板電沉積金，再將PS球溶解后得到金空腔(Au SSV)陣列。再以Au SSV為內(nèi)層基底，采用溶膠-凝膠技術在其上修飾薄層 SiO2，隨后在此 SiO2表面組裝亞單層的16、30 nm的金納米粒子，從而構建了一個新的納米粒子修飾的、薄層SiO2隔離的金空腔有序微納夾心結構。結果表明，該微納結構中金粒子和金空腔間的耦合作用可產(chǎn)生大量“熱點”，從而提高了基底的SERS活性和

5、靈敏性。
　　(3)構筑了單層和雙層的金通孔型有序微納結構，可用在同一芯片上實現(xiàn)基于EOT的plasmonic傳感和SERS檢測。分別通過413、620 nm的PS球的單層和雙層膠體晶體為模板向 ITO導電玻璃上電沉積金，將 PS球溶解以后得到單、雙層的金納米通孔陣列。考察了該基底的增強光透射和折射率傳感現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)雙層的金納米通孔陣列的折射率傳感靈敏度要高于單層的金納米通孔陣列；與此同時雙層金納米通孔陣列也可以應用于SERS基底。