表面增强拉曼散射（SERS）的相关应用研究

自从发现表面增强拉曼散射（SERS）对于粗糙表面的影响以来，许多研究已经开始对多样化的、有发展的SERS基底进行了探索。目前，大多数的研究集中在各种纳米结构的不同形状、尺寸、纳米粒子之间的间隙上，以便于能够达到更高的SERS检测灵敏度。对于SERS在实际中的应用，基底的性能是一个至关重要的因素。 因此，如何制备出具有利用价值的基底仍然是SERS发展道路上的一个挑战。经过近几年的研究发现纳米复合材料基底的性质优良，为研究者们的研究提供了一个很有前途的发展方向。

在我们的研究中，首先利用磁控溅射技术在胶体球有序模板上制备出一种纳米“柱-帽”SERS基底，经过热处理后Ag纳米粒子嵌入到SiO2 层中形成一个冠状结构产生了高密度的热点，这个冠状结构和纳米粒子的尺寸可以通过热处理的温度进行调节，随着升高温度，SiO2 层捕获的Ag纳米粒子从2 nm长到5 nm，经热处理后的基底增加了等离子耦合导致了SERS强度增大。纳米“柱-帽”阵列热处理温度为600℃的时候展现了最粗糙的表面，出现了最强的SERS信号，与未经过热处理的基底相比高出了一个数量级。我们的研究提供了一种简单、可扩展的方法制备Ag/SiO2 多层阵列用于SERS应用中以及其它等离子技术中，像等离子体光催化。

其次，以直径为200 nm的聚苯乙烯胶体球球（PS）阵列为模板衬底，结合等离子体刻蚀技术和磁控溅射技术，制备出了具有高热点密度的银纳米帽子阵列、纳米帽-星阵列和纳米环-纳米粒子阵列，能够通过控制对胶体球模板的刻蚀时间很容易的操控基底结构。纳米帽-星结构（刻蚀120 s）产生了最强的SERS信号，增强因子EF是1.87×105，实验结果表明在整个样品表面SERS增强是均匀一致的，FDTD模拟证明了强的SERS信号来自于高密度的热点和增强的电磁场。这个工作为制备SERS活性基底提供了一条有前途的方法，并且具有良好的性能。

最后，通过自组装技术，刻蚀技术和磁控溅射技术相结合的方法制得二氧化硅-银纳米碗结构基底，通过改变刻蚀时间对碗的直径进行调控。入射光进入这样的孔洞结构，与金属腔体发生耦合，产生局域表面等离子体共振，而且在碗壁以及碗与碗之间的间隙处均有热点生成，选择4-巯基苯甲酸（4-MBA）作为探针分子对基底的SERS性能进行了检测，得到不同增强效果的SERS光谱，证明该基底具有SERS活性，可应用于分子探测与识别技术领域。

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