Growth and Morphology Modulation of Needle-like Silicon Nanowires for SERS Application

半导体纳米线作为一种潜在的表面增强拉曼光谱（SERS）基底材料正受到广泛的关注。本文采用金作为催化剂,通过等离子体增强化学气相沉积系统,以气-液-固生长机制制备一种直径可控的针尖状硅纳米线。基于合金液滴控制硅纳米线形貌的事实,通过设计调节合金催化剂的尺寸,制备了针尖状硅纳米线。所制备硅纳米线形貌通过SEM清晰可见,为针尖状。TEM和XRD分析表明,硅纳米线为同轴结构,单晶硅核包覆非晶SiO2壳层。作为SERS活性基底,通过伽伐尼置换在纳米线表面沉积活性Ag颗粒,同等条件下对R6G的检测显示,针尖状硅纳米线基底其增强因子是柱状硅纳米线的十多倍。由此预测,这种针尖状的硅纳米线可应用于新型传感器、环境监测、生物医疗诊断等领域。此外,这种针尖硅纳米线的制备方法也可以用作制备其他的针尖状纳米线,例如同族的锗针尖纳米线等等。     

应用于SERS的针尖状硅纳米线的生长与形貌调制（英文）

半导体纳米线作为一种潜在的表面增强拉曼光谱(SERS)基底材料正受到广泛的关注。本文采用金作为催化剂,通过等离子体增强化学气相沉积系统,以气-液-固生长机制制备一种直径可控的针尖状硅纳米线。基于合金液滴控制硅纳米线形貌的事实,通过设计调节合金催化剂的尺寸,制备了针尖状硅纳米线。所制备硅纳米线形貌通过SEM清晰可见,为针尖状。TEM和XRD分析表明,硅纳米线为同轴结构,单晶硅核包覆非晶SiO_2壳层。作为SERS活性基底,通过伽伐尼置换在纳米线表面沉积活性Ag颗粒,同等条件下对R6G的检测显示,针尖状硅纳米线基底其增强因子是柱状硅纳米线的十多倍。由此预测,这种针尖状的硅纳米线可应用于新型传感器、环境监测、生物医疗诊断等领域。此外,这种针尖硅纳米线的制备方法也可以用作制备其他的针尖状纳米线,例如同族的锗针尖纳米线等等。     

介电衬底上利用常压CVD直接生长石墨烯复合纳米银表面增强拉曼研究

目的 为了进一步完善Ag基表面增强拉曼(SERS)基底,提升其性能,设计了制备SERS基底的新型方法,采用2种方法制备分别得到转移石墨烯纳米银复合SERS基底(Transfer-G/Ag/SiO2基底)和纳米银石墨烯复合基底(Ag/G/SiO2基底),并对2种基底的增强效果从增强因子、热稳定性、重复性的角度进行比较。方法 使用常压化学气相沉积(APCVD)在二氧化硅和铜表面同时生长石墨烯,使用多元醇水热法制备纳米银,前者与纳米银复合得到Ag/G/SiO2基底,后者将生长出的石墨烯转移后与纳米银制备得到Transfer-G(Cu)/Ag/SiO2基底,以传统方法制备的Transfer-G/Ag/SiO2基底为对照,评价制备的Ag/G/SiO2基底的增强性能。结果 使用拉曼测试平台选用低功率532 nm激光测量10^‒6 mol/L罗丹明6G(R6G)探针分子的SERS拉曼光谱,比较2种基底的性能。计算得到2种基底基于10^‒6 mol/L R6G的增强因子,Transfer-G/Ag/SiO2基底的增强因子为9.93×10⁵,Ag/G/SiO2基底的增强因子为9.23×10⁵。测试Ag/G/SiO2的稳定性得到,在611、1 362、1 648 cm^‒1处特征峰的RSD值分别为9.80%、14.08%、18.18%,数值均低于20%,甚至在611 cm^‒1和1 362 cm^‒1处的RSD值分别低于10%和15%。结论 Ag/G/SiO2基底的SERS效果与传统方法制备的Transfer-G(Cu)/Ag/SiO2基底相比增强效果同样显著,表现在:两者增强因子基本相同,且都具有很好的热稳定性、均匀性和高度重复性。由于使用水热法提高了纳米银的制备效率,并且石墨烯生长避免转移过程,减少对石墨烯的物理损伤和化学药品的化学损伤,确保原位生长石墨烯的质量,进而提高Ag/G/SiO2基底的性能,为快速制备高性能SERS基底提供可行方法。     

磁控溅射Al-Zr薄膜在微拉深成形中的拉深性能(英文)

拉深成形可以用来制备形状复杂的零部件,甚至可达微加工水平。采用磁控溅射方法,在基底温度分别为310K和433K下,制备了厚度约为15μm的两种不同的AlZr薄膜。将这两种薄膜做为坯料,采用冲头直径为0.75mm的微拉深设备研究其拉深性能。虽然这两种材料在拉伸试验中显示出较小的最大应变,但还是成功地实现了微拉深成形。在基底温度为310K和433K制备的两种材料的极限拉深比分别为1.8和1.7。这些结果比先前采用AlSc合金的结果要好,与采用传统轧制方法所得纯铝薄膜的拉深结果相似。结果表明,采用磁控溅射方法制备的薄膜可以用来进行微拉深成形。     

脉冲电场作用下SiCp/2014颗粒增强铝基复合材料的制备

介绍了一种新的制备颗粒增强铝基复合材料的方法，对处于熔点以上的铝液及SiCp颗粒施加一定时间的电脉冲，观察其凝固组织，发现增强颗粒分布均匀，基体合金晶粒细小，致密度正常，强度，耐磨性较高，该 方法是一种简单易行的制备颗粒增强铝基复合材料的新方法。     

Ag/TiO_2多孔阵列作为可再生的SERS活性基底

采用三次阳极氧化法制备了TiO_2纳米孔阵列,然后通过连续离子层吸附法在其上负载30 nm左右的Ag纳米颗粒,并将Ag/TiO_2作为SERS活性基底,研究了其对罗丹明6G(R6G)的表面增强拉曼散射(SERS)效应,同时对基底的均匀性、稳定性和可再生性能进行了系统研究。结果显示,在激发波长为532 nm的情况下,该基底对R6G分子的检测限达到~10~(-7) mol/L,且具有较好的均匀性和稳定性;吸附了R6G分子的Ag/TiO_2基底经模拟太阳光照射后,30 min内即可将所吸附的待测分子降解,显示出良好的可再生性能。基于其高度有序的结构和良好的性能,所制备的Ag/TiO_2多孔孔阵列有望作为一种理想的SERS活性基底而在相关领域获得应用。     

基底对类金刚石薄膜组织性能的影响

采用等离子体增强化学气相沉积技术,在3种不同基底上(不锈钢、铝合金、氮化硅)制备了类金刚石薄膜(DLC),并对薄膜进行了相关的性能评价。结果表明,3种基底上制得的DLC薄膜结构致密,表面光滑且具有良好的均匀性;AFM表征结果表明,沉积的薄膜为无定型结构;Raman光谱分析显示沉积的薄膜为类金刚石薄膜;在非金属上采用等离子体化学气相沉积技术可以制备出DLC薄膜。与铝合金、氮化硅相比,选用不锈钢作为基底的薄膜硬度和弹性模量与基底差异更小,膜基结合力较强,可达13.55N;基底为氮化硅的薄膜摩擦因数较低,为0.094 8,但膜基结合力较差,仅为6.63N。此外,在相同工艺下,基底种类对薄膜的成分和耐摩擦磨损性能影响显著,但对薄膜的表面形貌和粗糙度无明显影响。     

玻璃基底上纳米银粒子的原位生长及其表面增强拉曼散射活性

利用预处理-化学沉积法在玻璃基底表面原位生长形貌各异的纳米银粒子,获得高活性的表面增强拉曼散射(SERS)基底。采用SEM、XRD和UV等测试手段对样品进行分析和表征,并考察纳米银粒子的形貌对其薄膜基底表面增强拉曼散射活性的影响。结果表明:随着反应液中硝酸银与乙二胺的摩尔比以及反应温度的改变,纳米银粒子的形貌发生变化。当反应温度为30℃、硝酸银与乙二胺的摩尔比为1:5时,制备出的由纳米银薄片组成的薄膜具有最强的紫外吸收光谱红移,可红移至800 nm;并且以此条件得到的表面增强拉曼散射活性基底具有最强的表面增强拉曼散射信号,拉曼增强因子达到258.4。     

金多孔纳米片的一锅法制备及其在SERS检测中的应用

设计并构建多样的金微纳米结构是实现表面增强拉曼光谱（SERS）信号放大的合理途径。利用氯金酸与聚乙二醇（PEG）的氧化还原反应,通过水热合成法制备出金多孔纳米片。PEG在制备过程中既是包裹剂又是还原剂。该制备方法反应温度比较温和,采用一锅法一步合成工艺,成本效益高且环境友好。所制备的金多孔片尺寸多为微米级,清洗后表面没有有机物污染。EDS分析进一步证实所制备的多孔片结构为金单质。结果表明,金多孔纳米片的形貌可通过反应时间、PEG浓度和金离子浓度等实验参数进行调整。金多孔纳米片制备的拉曼光谱基底具有优异的SERS光谱增强效果,并在检测中表现出良好的重现性。另外,所制备的金纳米多孔片基底实现了有机农药福美双和甲拌磷的快速灵敏分析检测。     

Cf／SiC复合材料力学性能对比研究

以聚碳硅烷（PCS）为先驱体，T300碳纤维和光威（GW）碳纤维为增强纤维，采用先驱体浸渍一裂解工艺（PIP）分别制备了Cf／SiC复合材料。在相同工艺条件下，所制备GW碳纤维复合材料的力学性能达到了T300纤维复合材料的性能水平，两种纤维增强SiC基复合材料抗弯强度分别为364MPa和437MPa。采用扫描电镜观察试样断口形貌及纤维拔出情况，并分析了复合材料的结构和性能差异。     

Material removal mechanism of multi-layer metal-film nanomilling

Tip-based nanomilling via atomic force microscopy enables alterable feature sizes for fabrication of substrates for surface-enhanced Raman scattering (SERS) with tunable plasmonic resonances. Specifically, nanomilling of SERS substrates on a multi-layer Au/Ag/Au film was investigated. The material removal mechanism at close-to-atomic scale, plastic deformation of the sample material, as well as the formation of nanogrooves were characterized. The Raman enhancement mechanism of the SERS substrate was revealed via simulations. This work thus provides a new method for preparing SERS substrates with tunable plasmonic resonances.     

Gold/oxide heterostructured nanoparticles for enhanced SERS sensitivity and reproducibility

In surface-enhanced Raman scattering(SERS),it is highly desirable to obtain Raman signals with high sensitivity and reproducibility from noble metal nanoparticle substrates,which remains a great challenge due to the inhomogeneity of the plasmonic coupling that is sensitive to the interparticle nanogaps.In this work,we report that the interparticle plasmonic coupling could be circumvented by first synthesizing Au/metal or nonmetal oxide heterostructured nanoparticles and then depositing them uniformly onto the substrates,leading to high reproducibility of the Raman signals.Strong plasmonic coupling has been found at the Au/oxide interface,which enables high sensitivity of the SERS analysis that accompanies the excellent signal reproducibility.Among different oxides investigated(SiO_2,TiO_2 and Fe_2O_3),the Au/Fe_2O_3 heterostructured nanoparticles demonstrate the highest Raman enhancement effect.We believe our strategy opens a promising route to fabricate SERS substrates that are capable of sensitively and quantitatively detecting molecules of interest in a much reliable manner.     

Fabrication and characteristics of spindle Fe2O3@Au core/shell particles

The fabrication and characteristics of spindle Fe2O3@Au core/shell particle were investigated, and the effect of the core/shell nanoparticles as the surface enhanced Raman spectroscopy (SERS)-active substrates was studied. By using the seed-catalyzed reduction technique, anisotropic Fe2O3@Au core/shell particles with spindle morphology were successfully prepared. The Fe2O3 particles with spindle morphology were initially prepared as original cores. The Au nanoparticles of 2 nm were attached onto the Fe2O3 particles through organosilane molecules. Uniform Au shell formed onto Fe2O3 core modified by Au nanoparticles through the in-situ reduction of HAuCl4. The shell thickness was controlled through regulating the concentration of HAuCl4 solution. The results of TEM, XRD and UV-vis characterization show that the core/shell particles with the original shape of the Fe2O3 particles are obtained and these surfaces are covered by Au shell completely. The surface enhanced Raman spectrum of the probe molecules adsorbed on these core/shell substrates is strong and the intensity is enhanced with the increase of the thickness of Au shell or the aspect ratio of particles. The spindle Fe2O3@Au core/shell particles exhibit optimum (SERS) activity.     

不同壳层厚度Au@SiO_2的表面增强拉曼效应

通过电偶置换反应制备了尺寸在30~35 nm的结晶性良好的Au纳米颗粒,并成功在其表面包覆了不同厚度的Si O2壳层,利用TEM、HRTEM和UV-Vis对样品的结构和形貌进行了表征,并以罗丹明6G(R6G)为探针分子,对Au@SiO_2复合粒子的表面增强拉曼散射(SERS)效应进行了研究。结果显示,相对于Au纳米颗粒,Au@SiO_2复合粒子显著提高了拉曼信号的质量和检测的灵敏度,且Si O2壳层厚度对其SRES效应影响显著,壳层厚度为2 nm的复合粒子对R6G分子的检测极限可达10~(-7)mol/L。     

微波辅助法制备纳米银胶及其在拉曼表面增强方面的应用

采用一步微波辅助法制备了纳米银胶,并利用紫外-可见吸收光谱,透射电子显微镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)等检测手段对纳米银胶相应的性质和结构进行了表征。利用罗丹明6G(R6G)为探针分子,考察了不同反应时间制备的纳米银胶对拉曼散射(SERS)的表面增强效果。结果表明,纳米银胶可以提高拉曼散射的信号强度,比较和分析了增强后的拉曼光谱。同时,我们对纳米银胶增强拉曼散射信号的机理进行了详细的研究。     

硅基银枝晶的湿化学法制备及其在SERS检测中的应用

设计并构建结构多样的银枝晶一直被认为是一种实现表面增强拉曼散射(SERS)信号放大的合理途径。本文报道了一种简单的湿化学方法,通过快速混合硝酸银和氢氟酸水溶液,进而实现了硅片表面高密度银枝晶的快速制备。由于Si-H表面具有一定的弱还原性,随后导致了银离子的还原,并最终形成了具有良好SERS增强特性的银枝晶结构。该方法生产速率快,重现性好,产率高,其尺寸通常为微米级,且枝晶表面无任何有机污染物。EDS分析进一步证实了所制备的枝晶结构为单质银属性。此外,详尽的研究表明所制备的银枝晶结构其形貌与具体的反应参数如氢氟酸浓度、硝酸银浓度以及反应时间等息息相关。重要的是,该枝晶结构成功实现了苏丹I、苏丹II和苏丹III的快速分析检测,展现出良好的应用前景。     

表面增强拉曼光谱用于不锈钢缓蚀机理的研究

本文运用表面增强拉曼散射光谱(SERS)技术,研究在0.5%HCl体系中缓蚀剂在18—8不锈钢表面的吸附模式。这些SERS谱图是籍在不锈钢表面电沉积不连续Ag颗粒得到的。缓蚀剂BMAT在电极表面的吸附是通过电极表面与缓蚀剂中的N原子形成化学吸附,以及苯并咪唑环的共轭大π键的化学吸附,缓蚀剂斜卧于电极表面。BMAT的烯两基起到空间阻碍的作用。     

Cu电极上咪唑与苯并三唑共吸附的SERS研究

用表面增强拉曼散射(SERS)技术研究了缓蚀剂咪唑(IM)与苯并三唑(BTAH)在铜电极上的共吸附行为.实验表明,IM与BTAH能共吸附于Cu电极表面,IM的存在有利于BTAH的吸附,二者有良好的协同效应.