等高线相交法是用于反演微小颗粒复折射率的一种新方法，目前利用该方法反演纳米颗粒复折射率的研究未见报道。以Au纳米球为研究对象，探讨了等高线相交法在纳米颗粒复折射率反演问题中的可行性和可靠性。利用Mie理论和介电函数尺寸修正模型计算得出Au纳米球的光散射和光吸收特性与复折射率的对应关系，结合等高线相交法反演获得颗粒复折射率，给出了等高线相交法出现多个有效解时确定唯一解的后向散射效率约束方式并定量分析了复折射率步长、颗粒尺寸及测量误差等因素对反演结果的影响。最后，与传统迭代法的反演精度进行对比分析，结果表明：Au纳米球对光的散射和吸收效率可以利用等高线相交法反演得到准确的复折射率；当测量误差小于5%时，可以确保反演结果的准确性；同等条件下等高线相交法反演的结果优于迭代法。此研究为Au纳米球复折射率的测量提供简单可靠的反演方法。

将表面沉积有金纳米颗粒的GaN薄膜在H2与N2的混合气氛下进行高温退火, 成功制备了多孔GaN薄膜。多孔GaN薄膜的表面形貌可通过退火温度、退火时间及金沉积时间等参数进行调控。利用高分辨X射线衍射(HRXRD)和拉曼光谱表征了不同GaN结构的晶体质量, 与平面GaN薄膜相比, 多孔GaN薄膜的位错密度和残余应力均有所降低, 在退火温度为1 000 ℃时其位错密度最小, 应力的释放程度较大。采用光致发光(PL)光谱表征了其光学性质, 与平面GaN薄膜相比, 多孔GaN薄膜的发光强度显著提高, 这可归因于多孔结构的孔隙率增大, 有效增加了光的散射能力。此外, 通过电化学工作站测试了不同GaN结构的光电流密度, 结果表明, 具有更大比表面积的多孔GaN薄膜在作为工作电极时, 光电流密度是平面GaN薄膜的2.67倍。本文通过高温刻蚀手段成功制备了多孔GaN薄膜, 为GaN外延层晶体质量与光学性能的提升及在光电催化等领域中的应用提供了一定的理论指导。

金属纳米颗粒的表面等离子体共振效应能够对特定波长入射光的吸收或者散射增强, 正因为其独特的光学性质, 金属纳米颗粒被尝试应用于荧光太阳集光器。本文利用全无机钙钛矿CsPbBr3量子点、Au纳米颗粒和硫醇-烯聚合物制备荧光太阳集光器。研究发现, 掺杂适量Au纳米颗粒可以通过表面等离子体共振效应提高全无机钙钛矿CsPbBr3量子点荧光太阳集光器的外量子效率。当Au纳米颗粒的掺杂浓度为2.0×10-6时, 荧光太阳集光器的外量子效率为12.3%, 相比未掺杂Au纳米颗粒的荧光太阳集光器的外量子效率提升了78.2%。进一步提高Au纳米颗粒的掺杂浓度, 荧光太阳集光器的外量子效率下降。荧光发射谱和荧光寿命谱测试结果显示, 当Au纳米颗粒的掺杂浓度超过2.0×10-6时, 过高的Au纳米颗粒掺杂浓度导致CsPbBr3量子点与Au纳米颗粒之间发生非辐射能量转移, 荧光太阳集光器荧光量子产率(ηPL,LSC)下降导致了外量子效率下降。

本文采用有限元软件COMSOL结合双温度模型模拟了含金纳米颗粒复合介质的光热效应和温度分布,分析了金纳米颗粒非独立散射的影响,讨论了发生光热效应时复合介质内能量的传递方式。结果表明: 将双温度模型与Fourier导热定律结合可以描述纳米颗粒及周围介质的温度变化; 与独立散射的颗粒相比,非独立散射情况下光热效应与颗粒间的耦合现象有关,并且这种耦合效应与颗粒间的距离相关。v

作为人体体液之一的尿液中含有多种人体新陈代谢的产物以及体内排出的毒素, 如果能够对这些组分进行定性分析, 就能够在一定程度上有效反映人体器官的健康状况, 这是临床医学中重要的研究途径。 该实验分别以785和1 030 nm激光作为源激发, 以具有电磁场增强的金纳米粒子作为基底, 利用表面增强拉曼散射光谱(SERS)对临床实验研究中所用的人体新鲜尿液的成份进行快速、 无损分析。 通过控制金纳米溶胶与尿液原液的混合比例从而来制备一系列具有不同配比的实验样品, 并且通过实验我们获得其相应的SERS光谱。 由实验结果分析可知, 我们能够有效地得到尿液中尿酸、 次黄嘌呤等多种成份的SERS光谱。 与此同时, 我们还研究了在不同波长激光条件下的尿液的SERS光谱。 相较于1 030 nm的激光, 785 nm的激光得到的SERS光谱具有较高的分辨率以及较低的背景值。 与此同时, 利用具有1 030 nm激光的便携式拉曼仪对实验样品进行快速、 无损分析, 有望为临床医学现场、 快速分析诊断提供帮助和支持。 而且相信, SERS能够在人类健康甚至生物组织的检测等方面提供更加详细的信息。

本文报道了一种利用聚偏二氟乙烯（Polyviny Lidene Fluoride,PVDF）微孔滤膜为载体的三聚氰胺(Melamine,MAM)的简便快速痕量分析技术。通过柠檬酸钠还原法制得平均粒径为30 nm的纳米金溶胶,加入不同浓度的三聚氰胺后金纳米粒子快速聚集,这种纳米金聚集体可以通过简便快捷的过滤技术截留在PVDF微孔滤膜表面,进而用于SERS检测,在水溶液中最低检测浓度为0.05 mg/L。我们进一步在牛奶样品中进行检测,在牛奶中检测限可以达到1 mg/L,满足大部分国家规定的婴儿配方食品中三聚氰胺的限量值为1 mg/kg的参考标准。该分析方法制备过程简单、成本低廉、总分析时间短,易于实现现场快速灵敏检测,应用前景广阔。

采用SiO2对NaYF4∶Yb,Er油相上转换纳米晶进行包覆以实现其水溶性, 通过在SiO2壳表面吸附Au纳米粒子, 进一步构建了NaYF4∶Yb,Er@SiO2与Au纳米粒子能量传递的体系, 该体系可实现对NaYF4∶Yb, Er上转换纳米粒子红绿光比的连续可调。该研究结果有助于实现上转换发光纳米材料在生物成像、检测和传感等方面的应用。

对肿瘤裸鼠血清进行显微共聚焦拉曼光谱测量，并将血清的普通拉曼光谱与以金纳米颗粒为基底的表面增强拉曼散射（SERS）光谱进行对比，结果表明金纳米粒子作为活性基底对裸鼠血清具有显著的拉曼增强作用，在很多常规拉曼光谱中未能检测出的信息在SERS光谱中得以体现。这源于血清中的物质与金纳米颗粒之间的化学吸附和相互作用，使得微量样品也能够通过SERS光谱来反映出血清中各种蛋白质、脂类、糖类、核酸以及其他成分的分子结构等信息。血清中各种成分的信息可以反映体内各种细胞和组织的生理代谢及病理变化，血清的SERS光谱将为疾病的诊断和治疗提供一种有效手段。