基于有序微纳结构的sers基底的制备及其应用

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1、隶南y大·粤硕士学位论文基于有序微纳结构的SERS基底的制备及其应用专业名称：生塑匡堂工程研究生姓名：篚、江田导师姓名：一赵登焦教拯题皇泾一塾拯R～BIUCATIONOFSERSSUBSTRATESBASEDONORDEREDNANO—STRUCTURESANDITSAPPLICATIONSAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYXueJiangyangSupervisedbyProf

2、．ZhaoXiangweiandProf．GuZhongze

3、1IIIIIIIIIlUlnIIIIIY2627569DepartmentofBiologicalScience&MedicalEngineeringSchoolofSoutheastUniversityJan．2014东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育

4、机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：萑选鸥日期：鲨!生：!：!曼东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。蚴彬摘要SERS

5、技术继承了拉曼散射的指纹特性，同时它的高灵敏性使其在化学和生物分子检测领域有广阔的应用前景。由于分子所吸附的基底表面形态是SERS效应能否发生和SERS信号强弱的重要影响因素，所以分子的承载基底是很关键的。随着纳米材料制备工艺的快速发展，研究者已经可以制备出形貌可控的有序微纳结构基底，但是这些基底往往无法同时满足重复性、灵敏度以及经济性的条件，因此SERS基底的制备仍是限制其实际应用的主要障碍。近年来，光流体SERS技术逐渐兴起，这种技术通过将微流控技术与有序微纳结构基底制备技术有效整合来提高基底的SE

6、RS性能，有望最终推动SERS技术在检测领域的实际应用。光子晶体作为一种有序微纳结构，由单分散胶体粒子组装构成，通过选取不同的尺寸或材料能够组装出具备不同性质的光子晶体。本论文的目的在于通过简单的方法将金属纳米粒子和三维有序微纳结构材料结合，所得的复合材料既具有金属纳米粒子的拉曼活性，同时也保留了有序微纳结构材料的特殊光学性质和高度稳定性。具体开展的工作如下：(1)采用协同共组装法在毛细管内制备二氧化硅反蛋白石光子晶体，通过调节Ps和SiO，胶体混合溶液中两种成份的比例，制备了结构完整、均匀、高质量的圆

7、柱形反蛋白石光子晶体，得到了几种不同结构色的Si02反蛋白石光子晶体。(2)设计了一个原位化学还原的微流控反应体系，在Si02反蛋白石光子晶体内合成尺寸可控的金纳米粒子，构成一种新型的三维光流体SERS基底。对比了用不同尺寸的光子晶体作为负载基底，以及负载不同尺寸的金纳米粒子制备的基底的SERS增强效果，探索了最佳制备条件，并将其应用于小分子肌酐的检测中，对其检测灵敏度和基底信号均匀性等方面进行了验证。此外，用三维时域有限差分法构建了基底的简化模型后进行了电磁场增强模拟，理论模拟结果与实验结果可相互佐证

8、。(3)研究了制备毛细管内金的反蛋白石光子晶体的可行性，利用设计的Y形微流控反应装置，使用化学镀的方法在光子晶体间隙中填充金纳米粒子，用来复制光子晶体的模板，经腐蚀去除模板后获得了结构良好的三维多孔有序的金反蛋白石光子晶体。最后对制备的两种类型的SERS基底进行了初步的性能对比。关键词：SERS，光子晶体，金纳米粒子，原位还原，化学镀Absl：ractAbstractSERStechniqueleveragesthespecificityofRamanscatteringandthehigllsensi

9、tivityofSERS，whichmakesitapotentiallypowerfultechniquefordetectionofchemicalandbiologicalmolecules．SincethesuperficialmorphologyofthesubstrateisanimportantfactorforSERSeffectanditssignalintensity，thepreparationofSERS—activ