表面增强拉曼散射基底制造方法的研究现状

本文回顾了近年来表面增强拉曼散射(surface enhanced Raman scattering,SERS)基底制造方法的研究发展现状.重点就基于新型微纳加工技术发展起来的SERS基底制备方法,包括能量束刻蚀技术、自组装及纳米球刻蚀技术等展开介绍.阐述了SERS技术在机理研究、痕量检测、传感器等方面的应用.最后,对SERS基底研究进行了展望.

旋涂自组装胶体纳米球制备SERS基底的研究（英文）

研究了以旋涂自组装胶体微球来制作纳米结构模板,并在模板的表面采用离子溅射镀膜的方式沉积Au层,制备了Au FON型表面增强拉曼散射(SERS)基底.理论计算出了不同材料的小球在不同直径下所需要配制的分散液浓度.通过扫描电镜观测其表面形貌,结果表明接近理论计算的浓度所制备的基底具有均匀一致的六角密排布,球体间形成10 nm左右的间隙,证明了理论计算的可靠性,且通过离子溅射镀膜后模板表面形成更丰富的表面结构.拉曼表征结果证明具有均匀间隙的六角密排布结构的SERS基底具有更好的SERS性能.采用时域有限差分法(FDTD)对200 nm和400 nm的球形结构进行仿真,在间距均为10 nm的情况下,200 nm的球型结构具有更高的热点密度、更好的增强效果,与实验中拉曼表征的结果一致.

Au@PS阵列SERS基底的特性研究

表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman scattering,SERS)是一种高效快速的物质检测方法。其检测灵敏度高,有效地克服了常规拉曼散射信号弱难以得到推广应用的问题。研究SERS基底的结构及特性有助于理解增强机理,同时也为制备高性能的SERS基底奠定基础。本文以旋涂自组装的聚苯乙烯(PS)胶体球为基本结构,采用离子溅射镀膜的方式制备了Au@PS阵列结构的SERS基底。通过调整膜层厚度实现对球结构大小及间隙的调控,进而研究该种SERS基底在不同膜层厚度下的增强性能及表面形貌特征。扫描电镜图显示,当膜层厚度为50nm时,膜层外表面形成了明显的金颗粒;以罗丹明6G为探针分子,对制备的SERS基底进行拉曼表征,结果表明,膜层厚度50nm的SERS基底增强效果最强,对R6G溶液的检测极限达到了10-9mol/L;另外,采用FDTD软件对制备的SERS基底进行了电磁场仿真,仿真发现,强电磁场分布在球体间隙及金颗粒附近,同时发现,膜层厚度为50nm的模型电磁场强度最强,该结果与拉曼表征实验的结果一致。

多通道切换式阵列一致性测试系统设计

阵列信号采集系统一般具有采集速率高、数据量大的特点,且要求各个阵元间幅度和相位一致性好,设计了一种基于FPGA+DSP架构的阵列信号数据采集装置,配合上位机软件可分析通道间幅相一致性。该系统结合DSP浮点运算能力强以及FPGA管脚资源丰富的优势,搭载高速AD转换器,配合高灵敏度继电器组成的开关矩阵,可最大限度完成128路阵列信号的分时同步采集,既扩展了可测试的最大阵列数,又保证了幅相一致性指标。同时采用高速传输的USB芯片,完成与工控机之间的通信,实现大数据量高速传输功能。经实验证明,系统可实现对128路阵列信号的采集与传输,通道间幅度一致性优于±1 dB、相位一致性优于±3°。