卷曲复合贵金属纳米管的制备及表面增强拉曼散射特性研究

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卷曲纳米管是利用对纳米材料的应力控制所形成的自组织卷曲纳米结构,其制备方法灵活多变,可以通过改变纳米薄膜层的材料选择、沉积厚度、沉积速率和牺牲层的蚀刻时间来控制卷曲纳米管的直径大小、卷曲层数等结构参数。在利用贵金属材料制备卷曲纳米管应用于表面增强散射光谱的研究方面,国内外还尚未有报道,这主要是由于两方面的困难:第一,贵金属质地较软,在制备卷曲纳米管时具有一定的困难;第二,以往对表面增强光谱的研究很多都是基于有序阵列结构,产生的增强效应也是集中于多个纳米结构所形成的间隙,即“热点”之中,而对于单根纳米管,它的增强效应主要来自于管壁、管内所形成的表面局域电场,这对于我们实验条件的要求更加严格。本论文利用卷曲纳米薄膜技术成功制备金/银复合金属卷曲纳米管,并且分析了对卷曲纳米管结构产生影响的沉积参数:沉积温度、沉积速率和纳米薄膜层的沉积厚度。通过改变金属纳米薄膜层的厚度达到了调控纳米管管径的目的,并分析了其中的产生机理。将卷曲复合贵金属纳米管应用到表面增强拉曼散射的测量中,对比了罗丹明6G分子在卷曲金属管结构下和平面金属薄膜下的拉曼信号强度,证明了复合贵金属纳米管具有良好的表面增强拉曼散射特性。同时,测量了不同浓度下罗丹明6G分子的拉曼信号强度变化,得到了单根金属管用于拉曼信号检测的响应范围。分析了卷曲纳米管表面罗丹明6G分子的拉曼强度分布,并通过理论模拟证明了不同的拉曼强度分布来源于表面等离激元共振引起的局域电场增强。通过时域有限差分软件模拟了卷曲金属纳米管的局域表面等离激元共振特性,并给出了相应的理论解释。
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