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金属纳米粒子有序结构的构筑及应用研究

作　者: 杨秉杰
导　师: 吕男；迟力峰
学　校: 吉林大学
专　业: 物理化学
关键词: 等离子共振 纳米粒子 纳米粒子阵列 纳米压印 荧光增强 光谱交叠
分类号: TB383.1
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


表面等离子体共振是金属纳米结构非常独特的光学特性,基于纳米结构的表面等离子体共振研究已成为国际上热门研究领域之一,即表面等离子激元学。它包含了广泛的研究内容,如:表面电磁场增强、表面增强光谱、光透射增强、表面等离子体纳米波导、表面等离子体光催化、表面增强的能量转移及选择性光吸收等方面。这类研究展示了巨大的应用前景,有望为新一代的纳米表征技术和传感器技术提供新的原理和方法。这些技术将成为发展超高检测灵敏度的新型表面等离子体、表面增强光谱传感器的基础。基于这种背景下,本论文开展了表面等离子激元学的基础研究,提出了构筑表面等离子共振材料的新方法,把表面等离子共振应用于纳米粒子和纳米粒子阵列的领域中,探索了其在电化学、拉曼增强和荧光增强等方面的应用。本论文详细介绍了研究进展,具体研究内容如下:1.创立了通过动力学方法,实现了不同形貌纳米粒子的控制合成,并探索了纳米粒子在溶液法合成过程中进化过程的内部因素,发现了纳米粒子可控合成的另一条途径。此外,我们对不同形貌的纳米粒子进行了光学和电化学的初步研究,实现了表面等离子共振的实际应用。2.我们创立了通过纳米压印技术同电化学沉积相结合构筑有序纳米粒子阵列的方法。该方法可以原位大面积地合成纳米粒子,可在同一基底上实现不同结构纳米粒子阵列的一次性构筑。利用这种方法,银纳米粒子的有序阵列被高效地构筑出来,其纳米粒子的密度具有可调性。我们系统研究了这种密度可调的特性,揭示了产生这种特性的原因,成功地将其应用至拉曼增强和荧光增强的领域中,并对增强机理进行了研究,取得了的研究成果。本论文提出了构筑等离子共振材料的新方法,并实现了等离子共振性质在纳米粒子和纳米粒子阵列领域的应用。基于这些方法可以廉价、高效的大面积构筑等离子共振材料。与传统方法相比,大大降低了生产成本,为等离子共振在光学,电子以及器件和传感领域的应用,奠定了基础。

全文目录


前言  5-6
摘要  6-8
Abstract  8-12
第一章 绪论  12-46
  1.1 引言  12
  1.2 纳米粒子研究概述  12-21
    1.2.1 纳米粒子的概念、分类和性质  12-15
    1.2.2 纳米粒子的合成方法  15-17
    1.2.3 纳米粒子的评估方法  17-18
    1.2.4 纳米粒子的形状控制  18-21
  1.3 纳米粒子阵列  21-27
    1.3.1 纳米粒子阵列的意义  21-23
    1.3.2 纳米粒子阵列的构筑  23-27
  1.4 纳米粒子及纳米粒子阵列的应用  27-32
    1.4.1 古代应用  27-28
    1.4.2 近现代的应用  28-32
  1.5 本文的研究思路和主要研究成果  32-34
    1.5.1 研究思路  32
    1.5.2 主要研究成果  32-34
  参考文献  34-46
第二章 金纳米粒子的形状调控及性质研究  46-62
  2.1 引言  46-47
  2.2 仪器和试剂和实验方法  47
  2.3 金纳米粒子的合成  47-50
    2.3.1 不同形貌金纳米粒子的构筑  47-49
    2.3.2 金属纳米结构的内部精细结构  49-50
  2.4 不同形貌的金纳米粒子的性质和形貌进化原因研究  50-58
    2.4.1 金纳米粒子的表面等离子共振吸收  50-52
    2.4.2 金纳米粒子的形貌进化的原因研究  52-56
    2.4.3 金纳米粒子的电化学性质  56-58
  2.5 本章小结  58-59
  参考文献  59-62
第三章 金属有序阵列的构筑及其拉曼增强性质  62-80
  3.1 引言  62-63
  3.2 仪器和试剂及实验方法  63-65
  3.3 金属纳米粒子有序阵列的构筑  65-74
    3.3.1 电化学沉积条件优化  65-68
    3.3.2 纳米粒子密度的可调性  68-72
    3.3.3 结构调节密度的内因研究  72-74
  3.4 金属纳米有序结构的拉曼增强应用  74-75
    3.4.1 拉曼增强应用  74-75
  3.5 本章小结  75-76
  参考文献  76-80
第四章 金属有序阵列的荧光增强  80-98
  4.1 引言  80-81
  4.2 仪器和试剂  81
  4.3 金属有序阵列的荧光增强性质  81-87
    4.3.1 金属有序阵列的构筑  81-83
    4.3.2 金属纳米结构的尺寸效应  83-87
  4.4 金属荧光增强机理研究  87-92
    4.4.1 金属荧光增强与纳米粒子阵列的表面等离子共振  87-90
    4.4.2 尺寸诱导的荧光寿命  90-92
  4.5 本章小结  92-94
  参考文献  94-98
第五章 结论与展望  98-104
  5.1 引言  98
  5.2 结论  98-100
    5.2.1 动力学控制纳米粒子形貌的总结  98-99
    5.2.2 电化学构筑纳米粒子阵列总结  99-100
    5.2.3 纳米粒子阵列应用总结  100
  5.3 展望  100-103
  参考文献  103-104
攻读博士学位期间所发表的论文  104-107
作者简历  107-108
致谢  108-109

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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