1 中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 山西 太原 030051
2 中北大学 软件学院, 山西 太原 030051
3 中北大学 信息与通信工程学院, 山西 太原 030051
4 岭南师范学院 物理科学与技术学院, 广东 湛江 524048
为了研究超表面结构的耦合及折射率传感特性，设计了一种由两种长度不同的纳米棒组成的二聚体结构，并研究该结构的透射光谱，共振峰处的电场和电荷分布以及结构参数对透射光谱的影响。本文采用有限元法对光学性能进行仿真分析，采用准静态逼近模型解释了平行双纳米棒结构的耦合机理。在共振波长上模拟电场分布,分析电子振动模式，在透射光谱中出现了不对称线型的双Fano共振。结果表明,双Fano共振是由纳米棒和衬底之间的耦合作用产生的，可以通过结构参数和周围介质的折射率来调控，且基于Fano共振的折射率灵敏度最大可达1.137 μm/RIU。这些研究结果为设计等离激元传感器提供了理论依据。
等离激元超表面 Au纳米棒 双Fano共振 折射率传感器 plasmonic metasurfaces Au nanorods double Fano resonance refractive index sensor
1 安徽大学物质科学与信息技术研究院，安徽合肥，230601
2 中国科学院合肥物质科学研究院，安徽合肥，230031
3 安徽中科赛飞尔科技有限公司，安徽合肥 230088
本文介绍了基于毛细管的金纳米棒（Au nanorods, AuNRs）与金纳米哑铃（Au nanodumbbells, AuNDs）组装结构，并从灵敏性、均一性和重现性等角度对两种不同纳米单元构筑的基底进行了表面增强拉曼散射（surface-enhanced Raman scattering，SERS）效应比较研究。结果表明，合成前驱体和分散体系均相同基础上调控得到的两种纳米单元在表面配体交换处理与构筑工艺一致前提下的基于毛细管组装，AuNDs较AuNRs组装结构表现出更高的SERS活性，而两者的均一性和重现性相当。通过选择SERS效应相对显著的毛细管基AuNDs组装结构对实际水体中的孔雀石绿进行取样和SERS检测，检测能力达到2×10-3 μg/g 量级，表明此策略对实际水体中微量孔雀石绿的快速高灵敏检测具有一定的可行性。
金纳米棒 金纳米哑铃 毛细管 表面增强拉曼光谱 孔雀石绿 Au nanorods Au nanodumbbells Capillary substrate Surface-enhanced Raman spectroscopy Malachite Green
重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆 400044
表面增强拉曼散射(SERS)很大程度的弥补了拉曼散射强度弱的缺点, 迅速成为科研工作者们的研究热点, 在食品安全、 环境污染、 毒品以及爆炸物检测等领域应用广泛。 纳米技术的发展使得目前对于SERS的研究主要集中于金属纳米颗粒基底的制备, 金属纳米粒子的种类、 尺寸及形貌对SERS增强和吸收峰峰位均有影响, 要获得好的增强效果, 需要对金属纳米结构进行工艺优化。 特别是, 需要结合金属纳米粒子的结构和激励光波长, 以期获得更好的增强效果。 为了研究SERS增强和吸收峰之间的关系, 开展了具有双共振吸收峰的金属纳米粒子的研究。 首先利用FDTD Solutions仿真建模, 主要针对金纳米颗粒直径、 金纳米棒长径比及分布状态对共振吸收峰进行仿真, 得到金纳米球理论直径在50 nm左右, 金纳米棒理论长径比在3.5~4.5左右时, 吸收峰分别分布在532及785 nm附近, 符合多波段激励光拉曼增强条件; 对于激励光偏振方向, 其沿金纳米棒长轴方向偏振时吸收峰位于785 nm附近, 沿金纳米球短轴方向偏振时吸收峰位于532 nm附近。 然后采用种子生长法, 制备了可用于多种波长激励光的双吸收峰表面增强拉曼散射基底。 通过改变硝酸银用量(5, 10, 20, 30和40 μL)、 盐酸用量(0.1和0.2 mL)以及其生长时间(15, 17, 21和23 h)等多种工艺参数来控制金纳米棒含量, 得到了同时含有金纳米球及金纳米棒的双吸收共振峰金纳米粒子。 最后用该样品作为基底, 罗丹明6G(R6G)作为探针分子, 分别测试其在532, 633和785 nm激励光入射时的SERS表征, 对分析物R6G最低检测浓度均达到了10-7 mol·L-1, 增强因子达到了~105, 满足了多波段SERS检测的需要。
表面增强拉曼散射 拉曼光谱 金纳米棒 金纳米球 Surface-enhanced Raman scattering Raman spectroscopy Au nanorods Au nanoparticles 光谱学与光谱分析
2021, 41(5): 1446
1 山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
2 山西大学极端光学协同创新中心, 山西 太原 030006
为了解决光学检测中金纳米棒荧光发射强度微弱的问题,通过连续激光照射,加强了金纳米棒局域表面等离子体共振效应,实现了对团聚金纳米棒荧光强度近两个量级的提高,同时具有实时调节金纳米颗粒荧光强度的优势。本文研究了荧光增强效应随激光波长、照射功率密度、金纳米棒长径比与比表面积的变化关系。结果表明,比表面积小的金纳米棒荧光增强效果更好;对于同一种金纳米棒,通过优化照射功率密度,选择与金纳米棒横向等离子体峰共振的波长进行照射可以获得更好的增强效果。
表面光学 光电子学 金纳米棒 荧光 激光照射 局域表面等离子体共振 激光与光电子学进展
2019, 56(20): 202410
福建师范大学 物理与能源学院 福建省量子调控与新能源重点实验室, 福州 350117
用共沉淀法制备了β-NaYF4∶Er3+纳米颗粒.通过化学还原法、晶种生长法分别制备银纳米立方颗粒及金纳米棒, 并将其掺杂到β-NaYF4∶2%Er3+纳米颗粒中形成复合体系, 利用表面等离子激元增强效应分别实现β-NaYF4∶Er3+上转换发光的激发和发射增强.当银纳米立方颗粒掺杂量为60 μL时, 上转换发光强度整体增强4.0倍; 当金纳米棒掺杂量为60 μL时, 上转换发光强度整体增强7.8倍.在此基础上, 将两种贵金属纳米颗粒同时掺杂到β-NaYF4∶Er3+纳米颗粒材料中, 实现了该材料上转换发光激发和发射双增强, 上转换发光强度增强了16.0倍.
上转换 表面等离子激元增强 光谱 银纳米立方颗粒 金纳米棒 β-NaYF4∶Er3+纳米颗粒 Upconversion Surface plasmon enhancement Spectrum Ag nanocubes Au nanorods β-NaYF4∶Er3+ nanoparticles
1 南京工程学院 机械工程学院, 江苏 南京 211167
2 南京邮电大学 信息材料与纳米技术研究院, 江苏 南京 210023
把包裹SiO2的金纳米棒(Au NRs@SiO2)掺杂到有机太阳能电池的活性层中, 利用表面等离子体共振效应来增强活性层对光的吸收, 从而提高有机太阳能电池的能量转换效率。研究了不同掺杂浓度和不同包裹厚度对电池性能的影响。结果表明, 掺杂浓度为1.5%时, 器件性能最佳, 能量转换效率达到4.02%; SiO2壳层厚度为3 nm时, 转换效率达到4.38%, 较标准电池提升了29.2%。
有机太阳能电池 表面等离激元 SiO2包裹的金纳米棒 organic solar cell surface plasmon Au nanorods wrapped with SiO2
1 华南理工大学化学与化工学院应用化学系,广州 510640
2 广州市尊爱日用化妆品有限公司,广州 510800
3 青蛙王子 中国 日化有限公司,漳州 363000
二噁烷具有潜在致癌性,可作为表面活性剂的副产物进入化妆品中。当其在化妆品中含量大于100 ppm时将对消费者（特别是儿童）造成很大的威胁。通过以金纳米棒作为表面增强拉曼散射（SERS）基底的方法,成功地检测了儿童化妆品中二噁烷的含量,测得一种儿童沐浴露中的二噁烷含量为7.0 ppm。研究表明,此方法具有简单、快速的优点,可用于其它种类的化妆品（包括儿童化妆品）中二噁烷含量的检测,也有望用于化妆品中其余微量物质以及微生物的检测。
表面增强拉曼光谱法 二噁烷 儿童化妆品 金纳米棒 标准加入法 surface-enhanced Raman spectroscopy dioxane children cosmetics Au nanorods standard addition method
1 华南师范大学信息光电子科技学院 广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室, 广东 广州 510006
2 广东技术师范学院电子与信息学院, 广东 广州 510665
应用离散偶极子近似的方法计算了L型金纳米棒双体结构的表面等离子体共振引起的消光光谱及其近场电场分布。研究表明在入射光的偏振方向为45 °时双体结构的消光谱峰位发生蓝移; 当入射光的偏振方向为135 °时, 双体结构的消光谱峰位发生红移。两根纳米棒间距较小时, 由于相邻金纳米棒之间的电场强耦合作用, 表面等离子体杂化出现新的共振能级,两根金纳米棒的连接处出现强的电场分布, 这些结果对于金纳米棒结构在表面增强拉曼散射方面有一定的参考意义。
金属纳米棒 表面等离子体共振 消光光谱 场分布 Au nanorods surface plasmon resonance extinction spectra field distribution
