表面增强拉曼散射中贵金属纳米材料的研究进展

贵金属纳米材料因独特的光电特性而广泛应用于表面增强拉曼散射(SERS)衬底的制备。SERS信号的增强很大程度上取决于衬底的形状、尺寸以及衬底与分子之间的吸附特性。分别概述了水热法、液相还原法、模板法以及纳米光刻法4种目前常用的贵金属纳米材料可控制备方法,并介绍了贵金属纳米材料的SERS增强机理。     

仿生超滑表面的飞秒激光微纳制造及应用

仿猪笼草的超滑表面由于可以抵抗多种液体的粘附,具有优异的稳定性与自修复性,受到越来越广泛的关注.而飞秒激光由于其对加工材料的普适性、高精度,以及高可控性,成为仿生超滑表面制备的有力手段.本文以仿猪笼草的超滑表面为背景,以飞秒激光微加工技术为手段.从超滑表面的飞秒激光微纳制备和应用两个方面,概述了超滑表面的微纳制造和应用...     

表面增强拉曼光谱技术在纳米材料研究中的新进展

表面增强拉曼光谱是一种探测界面特性和分子之间相互作用、表征分子吸附行为和分子结构非常有效的现代测试分析工具.综述了表面增强拉曼的基本原理、发展历程以及在新型活性基底、碳纳米管、表面界面、单分子体系等研究领域中的应用,并展望了表面增强拉曼未来的发展方向.     

聚苯乙烯-金纳米复合材料的可控组装及表面增强拉曼散射性能

无皂乳液聚合制备单分散聚苯乙烯(PS)微球,经过阳离子化后,在其表面通过界面可控自组装方法修饰金纳米粒子(Au NPs)制备PS-Au复合物SERS基底,通过调制组装体系中Au NPs数量控制PS微球表面金纳米粒子密度。采用紫外-可见吸收光谱、扫描电子显微镜、热重分析和拉曼光谱对PS微球及PS-Au复合物的表面形貌、组成及性能进行了表征。结果显示,金纳米粒子尺寸为40 nm、体积为3 mL时,组装得到的PS-Au复合材料具有较好的分散性和稳定性,并展现出较好的表面增强拉曼散射(SERS)活性,其增强因子达到10~5。该复合物材料作为增强基底进一步被应用于农药福美双的SERS检测,其灵敏度达到0.1×10~(-6)。     

飞秒激光直写加工SERS基底及其应用

表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS)是一种高灵敏度、高分辨率的分子识别技术,在多个领域具有非常重要的应用价值。飞秒激光直写作为一种新兴的低成本、高分辨率、高灵活性的微纳加工方法,在制备SERS基底领域得到了广泛的应用。本文重点概述了四种飞秒激光直写制备SERS基底的加工方法,主要包括飞秒激光双光子还原、飞秒激光切割金属、飞秒激光切割-溅射、飞秒激光3D打印。文章简单介绍了各方法制备SERS基底的性能与应用场景,阐述了飞秒激光直写加工在制备SERS基底中的优势,旨在为今后相关研究提供参考。     

用于表面增强拉曼散射的石墨烯/纳米粒子复合基底材料的研究现状

表面增强拉曼散射(Surface enhanced Raman scattering,SERS)自从被发现以来在单分子检测、生物医学体系、环境科学、纳米材料以及传感器等领域获得了广泛的应用,而其SERS增强因子、物质吸附能力等性能的好坏主要取决于SERS的基底材料及结构。相比于纳米粒子的SERS基底,石墨烯/纳米粒子复合材料的SERS基底由于石墨烯额外的化学增强作用、表面分子富集和荧光淬灭等功能而受到各国研究人员的重视。首先分析了石墨烯/纳米粒子复合材料的SERS增强机理,然后从材料制备和基底结构两个方面综述了石墨烯/纳米粒子复合材料在SERS上的研究现状,最后对其未来的发展方向进行了展望。     

仿生功能表面微结构的超快激光制备与应用研究

生物经过亿万年的进化,表现出了功能的多样性,其功能对人类具有重要的借鉴意义。已有研究表明,生物体所特有的功能在很大程度上与表面尤其是表面的微结构有着密切的关系。生物体表面微结构的仿生制备在微电子、国防、生物材料、汽车、先进农业机械等高技术领域具有重要的意义。本文针对功能微结构表面对流体介质、光以及生物体的特殊作用,介绍了我们在功能表面微结构仿生激光制备技术方面开展的研究工作及其在流体力学、光学以及生物学领域的应用进展。     

增强拉曼散射传感器灵敏度提高10亿倍

美国科学家研制出一种超灵敏传感器,可使用其增强的拉曼散射来探测包括癌症信号、炸药等物质,其灵敏度比普通拉曼散射传感器增强了10亿倍。     

柔性可擦拭表面增强拉曼散射基底的原位制备和应用

为了检测水果表面农药残留,通过化学沉积-原位生长法制备Ag/棉签柔性可擦拭表面增强拉曼光谱（SERS）基底。通过调控生长介质中硝酸银的浓度,得到了银纳米粒子紧密堆积的Ag/棉签复合材料。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、红外光谱仪、热重分析仪对Ag/棉签复合材料的形貌、结构及其性能进行表征。利用尼尔兰作为探针分子表征了Ag/棉签复合材料的SERS性能,实现了对水果表面农药残留福美双的快速检测。结果表明,银纳米粒子直径分布在50～70 nm之间。Ag/棉签复合材料表现出优异的光谱均一性,相对标准偏差为3.72%。对尼尔兰的检出限低于10^-7 mol/L。通过简单的擦拭直接检测梨不规则表面上的福美双农药残留,检出限达到10^-6 mol/L。该制备方法可以简单地扩展到其他纤维素化合物,例如吸棉花和纸等。本研究提出了一种简单快速的方法用于制备廉价、环保的柔性SERS基底。     

高拉曼散射信号增强衬底材料:银分形网络

基于扩散限制聚集过程机制合成的大型银分形网络被用作表面增强拉曼散射活性衬底材料.此衬底材料具有很好的拉曼增强特性以及很宽的动态响应范围.其较大的增强因子可归结为高度局域化的等离激元共振.     

基于蝶翅鳞片三维结构的Au/SnO2纳米复合材料制备及其表面增强拉曼散射性能研究

利用巴黎翠凤蝶前翅翅鳞片作为模板,通过前驱体浸泡后烧结的方法制备出具有原始蝶翅鳞片准周期三维结构的SnO2(金红石相),并采用化学沉积的方法在已制备的SnO2上沉积Au纳米颗粒,合成出Au/SnO2纳米复合材料.通过SEM、XRD以及TEM等表征方法检测并分析该材料形貌结构和成分组成.采用罗丹明6G(R6G)作为分析物,测试该材料的表面增强拉曼散射光谱.通过材料形貌结构图及UV-Vis漫反射光谱谱图,分析该基底的表面增强拉曼散射机理.该基底所具有的三维结构为拉曼信号增强提供大量"热点",而基底材料中SnO2和Au纳米颗粒为拉曼增强效应提供协同作用.良好的拉曼性能以及较低的制备成本表明,该新型表面增强拉曼散射基底具有一定的应用前景.     

激光—分子束—表面散射装置的研制

介绍自自设计和加工的激光－分子分子束－表面散射装置，并对超高真空转动密封结构作了详细描述。差发泵浦的超音速分子束对准样品中心，射入超高真空主室，样品架安放在主室中央，四极质谱检测器可绕样品转动，用来测量表面散射分子的平动能及角分布。三个石英窗口作为激光窗口。可用ＬＩＦ或ＭＰＩ方法来测量表面散射分子的内能态分布，也可用于研究表面光化学。最后给出了分子束发射角及室时ＣＨ２Ｉ２在Ａｇ（１１０）表面用３０     

高碳钢盘条氧化皮的激光拉曼光谱分析

采用激光拉曼光谱并结合SEM和XRD等手段对高碳钢盘条表面氧化皮进行了研究,同时,对不同冷却条件下形成的氧化皮机械剥离性能进行了评价。结果表明,氧化皮为三层结构,控冷条件下形成的氧化皮机械剥离性能良好,而炉冷条件下形成的氧化皮经机械剥离后仍有一层Fe3O4残留。     

激光制备超疏水表面研究进展

由于超疏水表面在防腐、油水分离、流体减阻和液体转移方面的应用潜力,如何制作性能优异的超疏水表面成为研究热点。材料表面的形貌特征是决定其润湿性能的一个重要因素,因此,通常采用表面结构化来获得超疏水性能。在材料表面构织微纳结构方面,基于脉冲激光的微纳加工技术具有得天独厚的优势,尤其是在制作特定图案的复杂结构方面。本文根据激光器的脉冲宽度分类,通过刻蚀后材料表面形貌和润湿性特征对激光制作超疏水表面的基本理论和典型工艺方法进行介绍和总结,并对超疏水表面的发展前景作出展望。

     

激光纹理化调控材料表面疏水性能研究进展

超疏水表面由于具有减阻、抗污、防水等独特性能,广泛应用于日常生活、军事、工业等场景,材料表面的微纳结构及化学成分对其超疏水性能有着重要影响。激光纹理化技术由于具有加工分辨率高、加工方式灵活、可加工材料多等优势,可用于制备疏水性能精确可控的表面微纳结构,在制造超疏水表面方面有着广阔的应用前景。首先,介绍了激光纹理化的作用机理,综述了常用的激光纹理化方式,如激光直接写入法、激光干涉图案化法及激光诱导周期性结构法等,并介绍了激光参数对微纳结构的影响。根据表面微纳结构的形貌、周期及尺寸特点对激光纹理化制备的表面分层微纳结构进行了总结归纳,包括覆盖随机纳米结构或激光诱导周期性结构的微沟槽、微网格、微柱及微峰,重点介绍了分层微纳结构的制备方式及微纳结构对疏水性的影响。总结了提高分层微纳结构表面疏水性的后处理方式,包括环境老化、表面化学改性及热处理等,并介绍了后处理方式调控疏水性的作用机理。最后,对采用激光纹理化技术制备超疏水表面的应用前景进行了展望。     

激光直写制备金属与碳材料微纳结构与器件研究进展

激光直写技术作为一种新兴的低成本、高效、高精度的加工技术,可以适用于几乎任意自由度的二维或者三维微纳结构快速成型制备.这对光电子以及半导体微纳结构与器件的制备具有重大的意义.金属微纳结构在电子学和光子学中有着广泛的应用.本文综述了激光直写制备金属微纳结构相关研究进展.主要包括激光直写制备金、银、铜以及复合材料微纳结构与...     

碳化硅颗粒增强复合材料超疏水表面的制备

采用电化学蚀刻方法在碳化硅颗粒增强复合材料(SiC/Al)表面构筑了微纳结构, 重点分析了蚀刻电流密度和蚀刻时间等关键操作参数对所得表面微观形貌及润湿特性的影响。研究发现, 较高电流密度(6 A/dm²)下刻蚀的SiC/Al复合材料表面可形成由微米级“粒状”结构和纳米级结构(颗粒状和波鳞状)复合而成的微-纳双层结构, 且这种特殊结构不因后续刻蚀时间延长而改变; 优化条件形成的SiC/Al复合材料刻蚀表面呈现出静态接触角高达160.7°、滚动角低至4°的超疏水特性。本研究结果说明SiC/Al复合材料可用于制备自清洁表面。     

基于超材料的无标记光学生物传感

超材料(metamaterials)因为能够在亚波长尺度范围内精细调控电磁波而受到人们广泛关注。超材料具有丰富的电磁模态,在表面支持高度局域场增强且对周围介电环境极其敏感,可应用于无标记光学生物传感领域。与传统光学生物传感器相比,超材料生物传感器具有小型化、集成化、高度灵敏、多功能可定制等突出优点。本文总结了近年来超材料生物传感器在可见光、近红外、中红外以及太赫兹波段的研究进展,包括折射率生物传感、表面增强拉曼散射、表面增强红外吸收和太赫兹生物传感等。