带有SERS活性的自组装分子表面化学增强效应的研究

【摘要】表面增强拉曼光谱有着其他光谱无法比拟的优势，它具有极高的灵敏度，能进行单分子检测，因而自它被发现以来，一直是学术界研究的热点。对表面增强拉曼的研究主要集中在电磁场增强效应方面，而对化学增强效应的研究并不多。电磁场增强效应突出金属表面分子局域内的电磁场迅速极大的增强，从而使分子信号增强，这种增强机理决定了它的增强过程与分子的结构以及分子是否与金属形成化学结合无关。尽管电磁场增强效应有很高的增强因子，可达到104-106倍，但它无法解释不同结构的分子SERS信号不一样，如CO和N2有相同的拉曼散射截面，而它们的SERS信号强度却相差很大；还无法解释处在活性位点上的分子比其他位置分子的SERS信号要强。这就不得不研究化学增强效应。化学增强效应过程涉及到化学键结合，电荷转移，分子极化率增加，它突出金属与分子间结合形成化学键，这是产生拉曼信号的首要条件，因而它能很好的解释一些电磁场增强效应无法解释的问题。本论文主要借助表面增强拉曼光谱(SERS)来研究不同结构的分子对化学增强效应的影响。具体研究内容和主要结论如下：（1）采用化学还原法制备大小均一﹑稳定的银溶胶，以1.4-苯二硫醇(BDT)为信号分子，通过表面增强拉曼光谱(SERS)比较分析了在溶液中和金基底上银溶胶的增强效果，并结合FDTD对银溶胶的增强因子进行了理论模拟。实验结果表明：在两种体系中，加入银溶胶后，1.4-苯二硫醇分子的信号增强非常明显，FDTD模拟出的银溶胶的理论增强因子达到了106倍。另外，还通过表面增强拉曼光谱(SERS)研究了1.4-苯二硫醇(BDT)分子在溶液和金基底两种体系中的振动活性。实验结果表明：由于1.4-苯二硫醇(BDT)分子自组装在溶液和金基底两种体系中的分子混合体几何结构不一样，导致了它的振动活性不一样，当自组装分子混合体的结构对称时，如：nBDT-AgNP﹑Au-BDT-AgNP和Au-nBDT-AgNP，不会出现16b﹑20a﹑18a﹑19a四处峰，而一旦当分子混合体的结构变得不对称时，如：BDT-AgNP﹑Au-BDT-PMMA-AgNP和Au-nBDT-PMMA-AgNP，这四处峰就会出现。（2）化学增强效应的首要条件是信号分子与纳米量级金属形成化学结合，影响它的因素很多，如：分子结构的差异，PH值，基底的种类等，这里主要研究了分子结构的差异对化学增强效应的影响。在溶液和金基底两种体系中，通过将1.4-苯二硫醇﹑苯硫酚和1.4-苯二甲硫醇三种不同结构的信号分子自组装在AgNP上，并对比它们的SERS强度，来比较分析分子结构的差异对化学增强效应的影响。实验结果表明：当分子不能与AgNP形成化学结合时，基本不会产生化学增强效应，如金基底上的苯硫酚分子，而当分子能与AgNP形成化学结合时，能产生较强的化学增强效应，如1.4-苯二硫醇分子；另外，如果分子中有阻碍电荷转移的基团（如1.4-苯二甲硫醇分子中的-CH2），会降低化学增强效应的强度。
【作者】周杰；
【导师】卢晓林；
【作者基本信息】浙江理工大学，高分子化学与物理，2014，硕士
【关键词】表面增强拉曼；化学增强效应；分子结构；化学键结合；自组装；活性基底；银纳米粒子；1.4-苯二硫醇；

【参考文献】
[1]傅厦龙,宋美艳,胡夏夏.基于交互作用的工艺参数优化[J].塑料工业,2013,05:48-51.
[2]刘学武.基于honeyd的动态蜜罐技术研究及应用[D].湖南大学,计算机技术,2010,硕士.
[3]阿卓.财务风险预警模型效果比较研究[D].西南大学,会计学,2014,硕士.
[4]张群峰,闫盼盼,单建平,何万发.滑片泵进出口压力对其内流特性影响的数值模拟[J].兵工学报,2014,08:1223-1229.
[5]张丽萍,邱桃荣,钟玮,毛锦庚.基于XML的异构数据模型设计[J].江西科学,2004,05:347-350.
[6]阳佳.Ack1在胃癌中的表达及其临床意义[D].湖南师范大学,内科学,2014,硕士.
[7]张丹珂.图式理论应用于大学英语阅读教学的策略研究[D].西南大学,课程与教学论,2012,硕士.
[8]王宝萍.Aβ42及CD40L对原代小胶质细胞活化及神经元的作用研究[D].南方医科大学,神经病学,2012,硕士.
[9]薛跃,韩之俊,章亚南,王雪荣.应用数据挖掘技术提高虚假财务报告识别效率[J].现代管理科学,2004,08:5-6.
[10]骆寅安.我国军工电子企业改革初探[D].电子科技大学,2002.
[11]侯晓菲.CWAG公司企业文化建设研究[D].西北大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[12]招商证券张士宝　孙恒业.石墨烯处于产业化攻坚阶段[N].中国证券报,2014-08-07A08.
[13]乔玉林1,2,赵海朝1,臧艳1,张庆1.石墨烯负载纳米Fe3O4复合材料的摩擦学性能[J].无机材料学报,2015,01:.
[14]兰倩.小叶买麻藤生殖结构与种子成分研究[D].中国林业科学研究院,生态学,2014,博士.
[15]李剑峰.旅游重大危险源辨识与控制[D].福州大学,环境工程,2004,硕士.
[16]王兰.物流类行业协会网站评价体系研究[D].安徽大学,行政管理学,2014,硕士.
[17]岳陆游,丁建宁,杨继昌,殷恋飞,常甦华,胡荫.船闸蘑菇头和帽接触有限元计算与优化[J].农业机械学报.2006(09)
[18]周元哲.WebGIS中空间数据组织研究与应用[D].西北大学,2003.
[19]李慧.山地丘陵区LUCC的生态效应研究[D].华中师范大学,区域规划与发展,2012,硕士.
[20]刘颖.几种纳米材料修饰电极的电分析化学研究[D].湖南师范大学,2013.
[21]周升娟.基于新课程标准下的乡土地理教材建设[D].山东师范大学,学科教学,2012,硕士.
[22]王秀峰,刘丹.非线性系统辨识——GMDH的一种新算法及其应用[J].自动化学报,1990,04:310-316.
[23]贺文风.非金属元素及其化合物知识归纳与题型分析[J].试题与研究,2009,32:28-33.
[24]托尼（MuyaChabuJohnny）.单分散银铂合金/氧化石墨烯纳米复合物的制备及催化性能[D].中南大学,2014.
[25]聂尊誉.国家纳米科学中心石墨烯相变研究取得新进展[J].功能材料信息,2009,03:51.
[26]高致宇.南京高淳现存明清时期道教神像画研究[D].上海大学,美术学,2014,硕士.
[27]崔京伟.温室大棚的无线温度监测系统设计与研究[D].太原科技大学,控制工程,2013,硕士.
[28]冯雪.银行全要素生产率与银行监管措施之间的非线性关系研究[D].西北大学,金融学,2014,硕士.
[29]王红丽.小学生课外阅读现状调查与优化策略[D].东北师范大学,课程与教学论,2012,硕士.
[30]陈海焱,陈金富,段献忠.含风电场电力系统经济调度的模糊建模及优化算法[J].电力系统自动化,2006,02:22-26.
[31]吴平.一维复合纳米结构锂离子电池负极材料的制备、表征及应用[D].浙江大学,2012.
[32]陈颂,白俊强,史亚云,乔磊.民用客机机翼/机身/平尾构型气动外形优化设计方法研究[J].航空学报.
[33]朱奎.基于xUML模型驱动架构的应用研究[D].大连海事大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[34]周凤星,程耕国,高立新.高速线材轧机机械故障诊断系统[J].冶金自动化,2001,05:63-65.
[35]王岩.基于酶循环放大的表面等离子体共振传感器的研究[D].青岛科技大学,2014.
[36]翟琳.地区经济增长与吸纳就业能力关系的研究[D].辽宁科技大学,企业管理,2012,硕士.
[37]潘浩.新型移动业务控制网络中基于虚拟化的云基础架构研究[D].华中科技大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[38]范超.采煤机扭矩轴的疲劳分析及寿命预测[D].辽宁工程技术大学,机械设计及理论,2012,硕士.
[39]李晓娟.黔东南典型强风化路堑边坡加固机理的研究[D].西南交通大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[40]张建.采用修正来流条件和粗糙壁面处理方法的绕流问题研究[D].北京交通大学,2011.
[41]黄华.论日本动漫中神怪文化的诠释与表达[J].艺术科技,2013,09:6.
[42]孟荣.房地产开发项目现金流管理研究[D].首都经济贸易大学,会计学,2013,硕士.
[43]张利敏.非农化村庄的社区养老保障[D].河北大学,人口学,2003,硕士.
[44]晋为真,陈细福,杜娟,张韶峰.GRISYS现场处理系统的灵活应用与开发[J].石油地球物理勘探,2002,S1:202-204+222.
[45]安文丽,陈小平,马玉刚,温丽瑗,张业.含氯离子电解液中阳极氧化制备超细氧化锌[J].当代化工,2015,03:445-447+480.
[46]孔贤.高速渐开线斜齿圆柱齿轮齿廓修形技术研究[D].南京农业大学,机械制造及其自动化,2013,硕士.
[47]洪淑芳.基于支持向量机的不平衡数据分类算法研究[D].江苏科技大学,计算机技术,2014,硕士.
[48]舒丹.选择理论视野下初中生课外阅读兴趣的现状透视[D].华中师范大学,课程与教学论,2013,硕士.
[49]马峻,任建平.知识发现在CRM中的应用[J].计算机应用,2003,04:46-49.
[50]曹莎.《尚書》的誥體研究[D].西北大学,中國古代文學,2013,硕士.