金属光栅表面增强拉曼散射的偏振依赖性研究

表面增强拉曼散射的机理主要来源于金属表面等离子体共振所产生的电磁场增强,因而基底的电磁特性决定了其增强的性能。本文以干涉光刻方法制作的大面积均匀性一维纳米光栅为增强基底,从实验和理论上探究其表面增强拉曼散射的偏振依赖特性。本文使用苯硫酚作为探针分子,并采用633nm和785nm两种波长作为激发光源,开展了等离子体共振与非共振状态下金属光栅表面增强拉曼光谱的偏振依赖特性实验研究,并通过时域有限差分法对光栅电磁特性进行分析。研究发现,光栅表面的电场无论是否激发表面等离子体共振,其电场随入射光偏振方向都会呈现出sin函数的规律性变化,拉曼光谱的峰值强度则呈sin2函数的变化规律;此外,表面等离子体共振会进一步加大拉曼光谱的偏振依赖性。

基于OneNET和ZigBee的多节点燃气监测

可燃性气体的泄漏是一种经常发生的安全事故,通常会对居民的安全造成巨大的威胁。为此,本文设计了一种具有实时性的多节点可燃性气体监测系统。首先,采用ZigBee组网的形式获取多个终端节点的MQ2气体传感器所采集到的可燃性气体浓度信息;然后,将燃气浓度信息汇聚到ZigBee协调器,并通过STM32与ESP8266组成的网关汇总上传到OneNET云端,从而实现多节点可燃性气体浓度信息的实时监测与控制。该系统具有良好的实时性和多节点监测特性,可以面向人口密度较高的社区,在智慧消防领域的应用前景广阔。

表面等离子体-拉曼散射双模式复合生物芯片

本文提出了复合表面等离子体(SPR)无标记检测及表面增强拉曼散射(SERS)的显微成像技术.证明了双模式SPR-SERS生物芯片的可实施性,即在同一芯片上实现了表面等离子共振和表面增强拉曼显微检测.鉴于双模芯片的高保真性,基于显微技术的高精准、多通道无标记检测技术有望在临床医学检测中得以广泛应用.

针尖增强拉曼光谱中物理与化学效应的实验研究

针尖增强拉曼光谱(Tip-Enhanced Raman Spectroscopy,TERS)的增强机制中物理和化学效应的影响是一个非常重要的研究课题。通过采用基于原子力显微镜平台的针尖增强拉曼光谱系统,深入研究了金纳米光栅表面苯硫酚的针尖增强拉曼效应。通过与相同样品在表面增强拉曼光谱系统中不同模式的增强因子对比,发现在TERS中物理效应和化学效应对其拉曼信号的增强均有贡献,同时TERS技术会带来更大的化学增强效应,尽管在针尖加载的过程中并未改变苯硫酚与金光栅基底之间的化学环境。这种现象可以归因于苯硫酚分子在垂直金属表面方向上的各向异性及其与针尖表面电荷和外加光电场之间相互作用的影响。本文的研究促进人们对TERS机理的理解,为进一步完善TERS增强理论奠定基础。