納米SERS增強(qiáng)基底：制備、表征及應(yīng)用

目錄
前言
第1章 SERS與金屬納米結(jié)構(gòu) 1
1.1 SERS效應(yīng) 1
1.1.1 拉曼散射效應(yīng) 2
1.1.2 SERS基礎(chǔ)知識(shí) 5
1.1.3 SERS增強(qiáng)機(jī)理 6
1.1.4 SERS基底 9
1.1.5 拉曼光譜檢測設(shè)備 10
1.1.6 拉曼標(biāo)記分子 11
1.2 SERS基底制備技術(shù)研究現(xiàn)狀 14
1.2.1 固態(tài)金屬納米結(jié)構(gòu)SERS基底 14
1.2.2 金屬納米顆粒溶膠SERS基底 21
1.2.3 復(fù)合SERS基底研究現(xiàn)狀 25
1.3 SERS技術(shù)生化傳感應(yīng)用研究現(xiàn)狀 27
1.3.1 基于SERS技術(shù)的小分子檢測 27
1.3.2 基于SERS技術(shù)的核酸檢測 28
1.3.3 基于SERS技術(shù)的蛋白質(zhì)檢測 29
1.3.4 基于SERS技術(shù)的病原微生物檢測 30
參考文獻(xiàn) 31
第2章 金屬納米結(jié)構(gòu)表面等離子體共振理論計(jì)算基礎(chǔ) 42
2.1 等離子體光學(xué)中的基本理論 42
2.1.1 自由電子氣模型 42
2.1.2 金屬表面等離子體波 43
2.2 時(shí)域有限差分方法 46
2.2.1 麥克斯韋方程組 47
2.2.2 時(shí)域有限差分方程 48
2.2.3 數(shù)值穩(wěn)定性分析 53
2.2.4 數(shù)值色散分析 55
2.2.5 邊界條件分析 56
參考文獻(xiàn) 57
第3章 金屬納米結(jié)構(gòu)光學(xué)特性數(shù)值分析 59
3.1 納米結(jié)構(gòu)的減反射特性數(shù)值計(jì)算 59
3.1.1 納米柱和納米孔陣列減反射特性數(shù)值分析模型 60
3.1.2 不同截面的納米柱和納米孔陣列的減反射特性 60
3.1.3 相同截面的納米柱和納米孔陣列的減反射特性 62
3.2 金屬納米孔陣列的透射特性 63
3.2.1 金屬納米孔陣列透射特性數(shù)值分析模型 64
3.2.2 不同形貌納米孔陣列的透射特性 65
3.2.3 三角形納米孔陣列的透射特性 66
參考文獻(xiàn) 69
第4章 基于旋涂工藝制備的二維有序膠體晶體 72
4.1 旋涂法制備二維有序膠體晶體的基本原理 72
4.2 二維有序膠體晶體的旋涂 75
4.2.1 晶圓級單層膠體晶體的可控制備 75
4.2.2 晶圓級雙層膠體晶體的可控制備 78
4.2.3 二維有序膠體晶體光禁帶分析 79
4.3 限域自組裝工藝 81
4.3.1 限域旋涂自組裝基本原理 82
4.3.2 限域坑制備工藝 83
4.3.3 限域自組裝效果 83
參考文獻(xiàn) 85
第5章 二維有序AuFON納米結(jié)構(gòu) 86
5.1 AuFON基底結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 86
5.2 AuFON結(jié)構(gòu)的電磁場增強(qiáng)特性 88
5.2.1 AuFON結(jié)構(gòu)的仿真模型 88
5.2.2 AuFON結(jié)構(gòu)的數(shù)值計(jì)算 89
5.3 AuFON結(jié)構(gòu)的可控制備 93
5.3.1 AuFON制備的工藝設(shè)計(jì) 93
5.3.2 AuFON納米結(jié)構(gòu)層尺寸的調(diào)控 95
5.3.3 AuFON金屬層的制備 100
5.3.4 AuFON納米結(jié)構(gòu)形貌誤差分析 105
5.4 SERS基底的芯片化制備 106
參考文獻(xiàn) 107
第6章 二維有序三角錐納米結(jié)構(gòu)和納米孔陣列 108
6.1 三角錐納米結(jié)構(gòu) 109
6.1.1 三角錐納米結(jié)構(gòu)的可控制備 109
6.1.2 銀三角錐納米結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理 110
6.2 金屬圓形納米孔陣列及其變形結(jié)構(gòu) 111
6.2.1 金屬圓形納米孔陣列制備流程 111
6.2.2 傾斜蒸鍍技術(shù) 112
6.2.3 傾斜蒸鍍結(jié)構(gòu)表面電磁場分布分析 114
6.2.4 影響陣列結(jié)構(gòu)形貌的因素分析 117
6.3 基于傾斜蒸鍍的多種異形納米孔陣列制備 120
6.3.1 異形納米孔陣列制備工藝設(shè)計(jì) 120
6.3.2 三種異形納米孔陣列 121
參考文獻(xiàn) 123
第7章 微納融合制造 124
7.1 周期性金字塔納米結(jié)構(gòu) 124
7.1.1 金字塔納米結(jié)構(gòu)制備工藝設(shè)計(jì) 124
7.1.2 金字塔結(jié)構(gòu)的可控制備 126
7.1.3 金字塔結(jié)構(gòu)的電磁場特性分析 131
7.1.4 金字塔結(jié)構(gòu)的SERS性能測試 136
7.2 周期性納米棒結(jié)構(gòu) 138
7.2.1 納米棒結(jié)構(gòu)制備工藝設(shè)計(jì) 138
7.2.2 納米棒結(jié)構(gòu)的可控制備 140
7.2.3 納米棒結(jié)構(gòu)的SERS性能測試 143
7.3 周期性金屬PIB納米結(jié)構(gòu) 144
7.3.1 金屬PIB納米結(jié)構(gòu)制備工藝設(shè)計(jì) 145
7.3.2 金屬PIB納米結(jié)構(gòu)的可控制備 146
7.3.3 金屬PIB納米結(jié)構(gòu)的電磁場特性分析 149
7.3.4 金屬PIB納米結(jié)構(gòu)的SERS性能測試 152
參考文獻(xiàn) 153
第8章 基于雙層膠體晶體的金屬納米結(jié)構(gòu) 154
8.1 三角形納米孔陣列結(jié)構(gòu) 154
8.1.1 三角形納米孔陣列結(jié)構(gòu)制備工藝設(shè)計(jì) 154
8.1.2 三角形納米孔陣列的可控制備 155
8.2 密堆型三角錐納米結(jié)構(gòu) 159
8.2.1 密堆型三角錐納米結(jié)構(gòu)制備工藝設(shè)計(jì) 159
8.2.2 三角倒錐形納米孔結(jié)構(gòu)的可控制備 160
8.2.3 密堆型三角錐納米結(jié)構(gòu)的SERS性能測試 163
8.3 六角星形納米結(jié)構(gòu) 163
8.3.1 六角星形納米結(jié)構(gòu)制備工藝設(shè)計(jì) 164
8.3.2 六角星形納米結(jié)構(gòu)的可控制備 165
8.3.3 六角星錐納米結(jié)構(gòu)的電磁場特性分析 169
8.3.4 六角星錐納米結(jié)構(gòu)的SERS性能測試 173
參考文獻(xiàn) 173
第9章 金核銀殼納米顆粒 175
9.1 Au@AgNPs溶膠的電磁場特性 175
9.1.1 Au@AgNPs溶膠的仿真模型構(gòu)建 175
9.1.2 Au@AgNPs溶膠的電磁場特性分析 176
9.2 Au@AgNPs溶膠的制備 178
9.2.1 金屬溶膠制備工藝 178
9.2.2 Au@AgNPs溶膠的形貌表征 178
9.2.3 Au@AgNPs溶膠的形貌調(diào)節(jié)工藝 180
9.3 Au@AgNPs溶膠的光學(xué)性質(zhì) 183
參考文獻(xiàn) 184
第10章 復(fù)合SERS基底 185
10.1 復(fù)合SERS基底的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 186
10.2 復(fù)合SERS基底的電磁場增強(qiáng)特性 186
10.2.1 金膜上Au@AgNPs結(jié)構(gòu)的電磁場增強(qiáng)特性 187
10.2.2 AuFON上Au@AgNPs結(jié)構(gòu)的電磁場增強(qiáng)特性 189
10.3 復(fù)合SERS基底的制備與表征 194
10.3.1 復(fù)合SERS基底結(jié)合工藝 194
10.3.2 復(fù)合SERS基底的材質(zhì)、形貌及光學(xué)特性表征 197
10.4 復(fù)合SERS基底的結(jié)構(gòu)優(yōu)化 202
10.4.1 AuFON基底的結(jié)構(gòu)優(yōu)化 203
10.4.2 Au@AgNPs溶膠的結(jié)構(gòu)優(yōu)化 204
10.5 復(fù)合SERS基底的增強(qiáng)性能 206
10.5.1 SERS基底的檢測靈敏度 206
10.5.2 SERS基底的增強(qiáng)因子計(jì)算 209
10.5.3 復(fù)合SERS基底的均一性 212
10.5.4 復(fù)合SERS基底的可重復(fù)性 214
10.5.5 復(fù)合SERS基底的穩(wěn)定性 215
參考文獻(xiàn) 216
第11章 SERS技術(shù)在生化檢測中的應(yīng)用 217
11.1 基于AuFON結(jié)構(gòu)SERS基底的TNT檢測 217
11.1.1 固定化技術(shù) 218
11.1.2 TNT檢測性能分析 223
11.2 基于復(fù)合SERS基底食品安全檢測 225
11.2.1 分子在基底上的吸附模型建立 225
11.2.2 基于復(fù)合SERS基底的百草枯檢測 226
11.2.3 基于復(fù)合SERS基底的福美雙檢測 230
11.2.4 基于復(fù)合SERS基底的三聚氰胺檢測 234
11.3 基于復(fù)合SERS基底的病原微生物檢測 238
11.3.1 基于復(fù)合SERS基底的大腸桿菌檢測 238
11.3.2 基于復(fù)合SERS基底的枯草桿菌檢測 240
11.3.3 基于主成分分析法的SERS光譜分析 241
參考文獻(xiàn) 242