对比两种银纳米片薄膜表面增强的拉曼散射光谱

`13级化工黄仪永学号：201321132059对比两种银纳米片薄膜表面增强的拉曼散射光谱陶金龙，郎彬徐舒平潘玲云和徐卫清1.超分子结构与材料国家重点实验室，2.吉林大学大学物理，长春130012，中国抽象不同的银纳米板自组装薄膜，在不同的激发波长的表面增强拉曼散射（SERS）光谱下进行了公平的比较。形状在原地从nanoprisms银转换到幻灯片纳米盘。目前认为4-巯基吡啶（4-MPY）在这些各向异性的nanoprims银自组装膜会强增出现时的激振线路和银基片的表面等离子体共振（SPR）频带重叠的SERS光谱，在这种模式下，对SERS增强银纳米片晶面的影响可以忽略不计，因为，两种银纳米板的自组装膜基底面几乎不变。关键词Suace增强拉曼散射（SERS）;表面等离子体共振（SPR）;形状依赖;nanoprism银;银纳米盘文章编号1005-9040（2012）-03-488-OS1介绍表面增强拉曼散射（SERS），其为选择性和灵敏的分析工具已经引起了巨大的关注，因为在表面科学，分析化学和生物科学其广泛的潜在应用。两种用于SERS增强效应已被广泛承认主要一个是长程电磁（EM）enhance-换货，基于放大电磁场导致从金属表面的表面等离子体共振（SPR）。另一种是短程化学增强，起因于一方面和金属表面上，另一方面分子之间的电荷转移具有原子级粗糙度。它是交流cepted本地EM场增强负责SERS辐照波长的重大改进与SPR最大的SERS衬底能够带来最大的EM场增强许多金属材料具有独特的SPR属性谐振已发展到利用它们的SERS增强，如，电化学粗糙电极金属胶体自组装单层金属岛薄膜和纳米球lithogra-PHY形成纳米结构其中，贵金属纳米颗粒已经被广泛地用作SERS基底多年贵金属纳米颗粒的形貌对SERS衬底的活性有很大影响。纳米合成技术的进步提供了更多更适用的金属纳米粒子作为SERS基底。研究了SERS活性的三种银衬底（纳米线，三角形纳米片和quasispherical纳米颗粒）以罗丹明B为探针。他们表明，无论是形态和银纳米粒子的拉曼增强和显著影响晶面，晶面是更多的贡献。雷等人评估涉及纳米银纳米银形状SERS，非共振条件下的三角形纳米棱柱和纳米棒。他们的研究结果证实，化学增强了SERS增强除了EM增强了非常重要的作用。张某等人还比较了银纳米结构的SERS增强不同形状。这是显示银纳米立方体，尖角和边缘银双锥，和聚集的银纳米颗粒比银纳米线具有较好的SERS性能。各向异性金属纳米粒子SERS增强取决于许多因素，包括形状，大小和聚集程度，这是复杂的，在大多数情况下，还要比较增强能力的差异，它是开发一个简单的策略来探讨金属纳米粒子的SERS性能显著，去除其他因素交织。在这里，基于物理增强SERS机制是由不同形状的银纳米片组装衬底制造的影响。这些组装的银纳米三棱原位转化为银纳米盘。他们表现出的特征共振性质不同的激发线下。探针分子的SERS信号从银三角片和纳米盘记录。SPR的银纳米粒子的SERS活性的影响进行了详细的讨论。2实验2.1材料硝酸银（99.8%）购自上海一号试剂厂（中国）。柠檬酸钠是购自北京化学试剂厂（中国）。硼氢化钠（96%）是从国药集团化学试剂有限公司购买（中国）。聚（二甲基二烯丙基氯化铵）（PDDA，MW=200000-350000）和4-巯基吡啶（4-MPY）是从西格玛奥德里奇购买。所有其他试剂均为分析纯，作为接收。纯净水（1.25升装）是在自杭州娃哈哈的公司购买（中国）。2.2仪器海洋光学仪器USB4000得到消光光谱。拉曼光谱在514.5nm的激发与HoribaJobinYvont64000系统获得。从一个20兆瓦的氩离子激光514.5nm线（光谱物理模型2017）作为激发光源，激光功率为5mW。拉曼光谱在785nm的激发与BAC100-785q拉曼探针和BTC112eCCD光谱仪获取。从brm-785激光作为激发光源和激光功率785纳米线为117兆瓦。在514.5和785nm波长的激发下，数据采集涉及10的积累检测。透射电子显微镜（TEM）在200kV运行hitachih-800测量图像。滴一滴纳米银胶体上的碳包铜网格和干燥的空气在室温制备TEM分析样品温度。扫描电子显微镜（SEM）和飞利浦型esem-feg操作15kV图像。2.3银衬底的制备通过光照射种子生长的方法制备纳米银。总之，通过滴加硼氢化钠溶液制备银种子（8mmol/L，2毫升）以及水溶液（0.2mmol/L，100毫升）在柠檬酸钠的存在下（0.4mmol/L）剧烈搅拌。然后，黄银种子在70-w钠灯下照射7h得到棱柱形银纳米片。SERS基底的制备工艺如方案1中所示。我们通过层叠的方法聚集银纳米在三棱的石英片上。石英玻璃是由煮沸的3:7（体积比）组成的Piranha混合溶液清洗30分钟，冷却后收集hzsoq和30%hzoz混合物，石英玻片反复用纯化水冲洗，然后沉浸在0.5%（质量分数）的PDDA溶液120分钟，最后用pdda水提供石英载玻片上的正电荷。PDDA改性石英玻片浸入银nanoprism胶体（0.0001mol/LAG）12小时银纳米三棱吸附在石英片上通过静电相互作用。方案1实验过程的银纳米颗粒组装和转换过程从银纳米三角纳米盘加热条件下通过在水中的银纳米三棱就地转化热处理制备了银纳米盘的幻灯片，这已在我们以前的出版物报道。银纳米颗粒组装的石英玻璃加热到95度60分钟，在水浴中最初的银纳米颗粒的溶液。然后银三角片和银纳米盘上的幻灯片沉浸在0.0001mol/l4-MPY水溶液40分钟，再用清水洗净后除去物理吸附分子的表面增强拉曼光谱检测。2.3结果与讨论通过光照射的种子生长法合成了纳米银。TEM图像[图（a）]表明，银纳米粒子是棱柱形的伴随着许多小银纳米粒子。加热可以将溶液中的银纳米三棱到银纳米盘[图（b）]，这已经说明。在最近的研究中，。相比的银纳米三棱的非线性光学性质和nanodisksby飞秒Z扫描系统在波长800nm处的棱镜具有正面和负面的非线性吸收但盘只显示正的非线性吸收过程。图1银纳米三棱的TEM图像（a）和（b）纳米盘图2（a）显示固定在滑动的银纳米三棱的扫描电镜图像。可以看出，并不是所有的银纳米粒子的纳米棱柱。形状的银纳米三棱稍微改变组装时因为少量的稳定剂（柠檬酸）是用于反应系统。银柱显示在722nm处的消光带（图3曲线），表现出一个蓝色的颜色。这个灭绝带的建议是归因于面内偶极等离子体共振模式利}}。虽然银nanoprism显示解决方案由于其各向异性的几种等离子体共振带，银纳米颗粒只提出了一个主要的共振峰。这是因为所有的银纳米三棱断然组装在一个幻灯片，只有平面等离子体共振是能够被光垂直激发到幻灯片。银纳米三棱原位转化为银纳米盘[图（b）]。加热后的纳米银蓝移至469nm波段的消光（图3曲线B），这是由于在形状和尺寸的银纳米片的变化。图2SEM照片（a）和纳米银三角片（B）组装在石英片图3银纳米颗粒的消光光谱（a）和（b）组装膜的形成一个典型的探针分子，行为选择研究两种银纳米粒子的SERS活性。不同的激发线下首先得到4-MPY粉的正常拉曼光谱（514.5和785nm，图4）。fig.s（a）和（b）显示的表面增强拉曼光谱吸附在银纳米三棱和银行为在514.5和785nm激发线盘。从银纳米盘的SERS信号比银纳米三棱514.5nm激发下[fig.s强（一）]。然而，785nm激光激发下，银纳米柱具有较高的SERS活性比银纳米盘[fig.s（b）]。可以注意到，不同基底的SERS信号显著不同。在图4中1104/厘米转移到1096/厘米是这个乐队表现出显著的增强带。乐队被分配到所谓的x-sensitive模式。由于改变了C-S键的环耦合振动光谱的变化。此外，在1580和1609个/厘米514.5nm激发的SERS光谱不同于785nm情况下激发的两个强峰。这两个峰（1580和1609个/厘米）是由于去质子化，质子化氮4-MPY环拉伸模式，在目前的研究中，在1580和1609/厘米有1条几乎相等的强度曲线A和B（一）。然而，乐队在1609、厘米的强度随激发波长为785nm线采用[曲线A和B（B）]。据报道，此前，在1580和1609个/厘米的银的pH值引起的表面增强拉曼光谱强度的变化纳米粒子的解决方案。然而，银纳米粒子被组装在幻灯片和SERS衬底的环境并不是这项工作的变化。所以峰值强度的差异是由于我们使用不同的激发波长。图4正常拉曼光谱4-MPY粉514.5（a）和（b）785nm激发线下图5SERS4-MPY吸附在纳米（a)和纳米盘(b)的谱条(A)激发线：514.5nm；激光功率：5兆瓦；积分时间：10秒(B)激发线：785nm；激光功率：117兆瓦；积分时间：10秒图6显示的是拉曼散射峰强度的比较在1096和1580/厘米的银三角片和不同的激发线下的纳米盘。纳米颗粒形成的强度比514.5nm激发下分别为0.430和0.4331096和1580/厘米波段，在785nm激发下他们分别改为2和2.875，。结果表明，当基板是棱镜盘时，，两SERS光谱在514.5nm激发下，SERS基底的增强具有相同的贡献，但不同的贡献在785nm激发下。在两种SERS基底的SPR光谱图的考虑，可以发现当前高SERS活性的银纳米片在最大的SPR波段接近激发波长。结果表明，表面增强拉曼散射的电磁机构在本案中起了重要的作用，这与文献报道一致。图6比较不同激光波长下激发SERS强度对纳米银和纳米盘行为银纳米颗粒和纳米盘面。纳米银面占主导地位当由银纳米片组装的幻灯片时。侧面的银纳米片的左。银纳米片垂直于入射光的飞机将占主导地位，SERS增强效应，当激发激光照射这些SERS基底。侧面平行入射光相对较少暴露。在调查中指对SERS银纳米粒子的形貌的影响，他们认为，晶面具有较高的自由能，适合与有机分子的相互作用，可以通过化学作用增强拉曼信号。在目前的研究中，银纳米粒子（纳米颗粒和纳米盘）都断然组装在幻灯片和纳米银的飞机主要是揭露与探针分子的相互作用。基本面通过加热形状转换期间没有变化。所以，晶面的影响可以忽略。银纳米粒子的SPR是由长到短的波长变化后成纳米盘。对SERS基底的SPR和激发波长所带来的巨大差异的SERS效应的重叠。因此，在这个表面增强拉曼光谱模型，EM机制比CM的增强效果更重要。用激光线优化SPR带是获得更强的SERS的有效策略。2.4结论总之，建立对SERS机理的研究是一个电磁场增强SERS基底组成的金属纳米粒子组装膜模型。表面增强拉曼光谱对银三角片和纳米盘进行比较，不同的激发线下和在表面增强拉曼光谱强度的差异进行了讨论。这表明，SERS信号大大提高当一个SERS基底的SPR频带重叠随着激发光波长。在这项研究中，电磁机构主导的SERS增强。观察关系的SPR和SERS增强在SERS机理及制备方法进一步发展有利最佳的SERS基底。