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表面增强拉曼光谱(SERS)因为具有较高的灵敏度而被广泛使用。但是对于SERS应用来说,最大的劣势是检测重现性差。也就是很难控制“热点”的均匀分布,然而“热点”却是拉曼信号增强的主要来源。不断发展的纳米粒子组装制备技术提高了SERS检测分析的重现性。目前纳米粒子的组装方法很多,但是却各有优缺点。比如,自上而下的物理方法可以获得高度对称且在一定尺寸范围内间隙可控的基底,但是20nm以下的间隙却很难获得。另一方面,自下而上的化学方法,通过廉价的处理技术可以达到较小的间隙尺寸,但是却很难在大范围内实现高度均一的结构。因此,制备高选择、高重现且具有稳定增强效应的SERS基底仍然是一个具有挑战性的工作。
首先,论文第一章简单介绍了SERS的发展历程,增强机制以及主要的应用领域。由于组装的纳米结构具有较均匀的“热点”分布,可以提高SERS基底的重现性,所以我们主要介绍了纳米粒子构建有序结构的多种组装方法。
论文第二章利用简单的层层组装方法将金溶胶纳米粒子和L-半胱氨酸组装到氨基修饰的硅片上,由于富电子的L-半胱氨酸可以与缺电子的TNT发生作用生成配合物,从而实现对爆炸物TNT的高选择性检测。另外通过将光波导光谱(OWGS)与动态SERS技术相结合,还能够研究TNT的动态检测过程。
论文第三章介绍了一种mPEG-SH聚合物修饰的方法将不同尺寸的金纳米粒子、纳米棒和纳米立方组装成致密的单层膜结构。这种组装的致密的单层膜结构与未组装的纳米粒子分别作为SERS基底用来检测农药残留乙基对氧磷,结果证明这种组装方法制备的SERS基底具有较高的灵敏度和重现性。
论文第四章用同样的聚合物修饰的组装方法,通过调节加入的聚合物含量将金纳米棒和立方组装成多层有序的纳米结构阵列。这种结构阵列比单层膜有更密集的“热点”分布,通过检测乙基对氧磷,证明这种多层有序结构比单层膜具有更高的SERS增强和重现性。
最后,我们对开展的工作进行了总结,并对以后要开展的工作提出展望。