论文摘要
纳米粒子和纳米微孔材料在电学、光学、磁学和催化等方面具备一些独特的物理和化学性能。利用微乳液法制备了平均粒径约为200nm，500nm，1000nm的单分散聚苯乙烯纳米粒子。为得到重现性能优良的纳米微孔阵列材料，探索了单分散聚苯乙烯的合成与规整模板构筑方法。在此基础上分别得到了金、银、铜与非金属二氧化硅纳米微孔阵列，并得到了不同孔径银纳米微孔阵列对其孔内吸附探针分子PATP的表面增强拉曼效应。金属纳米粒子阵列表面等离子体共振效应能使得其共振区域的电磁场得到额外增强。利用自组装方法，在聚乙烯吡啶修饰的玻璃基底表面构筑了银纳米粒子的单层有序结构。并通过控制组装银纳米粒子的粒径和密度，对表面等离子体共振效应与荧光增强的效果间的关联性进行了研究。研究生期间主要工作：一．单分散聚苯乙烯粒子制备及有序模板构筑：利用微乳液法合成单分散性好亚微米级的聚苯乙烯粒子。在实验中，反应物浓度、反应时间、搅拌速度均影响粒子的大小和稳定性。实验探索出不同大小聚苯乙烯粒子在通过自组装成规整模板时所需条件差异，以及乳液浓度，外界温度、重力作用及热力学运动影响。二．有序微孔结构构筑及表征：利用化学方法沉积，借助组装规整的聚苯乙烯模板成功制备出不同孔径的有序纳米银孔阵列，以及有序金、铜二维纳米孔阵列。以二氧化硅溶胶填充孔间空隙，成功得到三维二氧化硅孔阵列。在制得的不同粒径银纳米微孔内饱和吸附PATP探针分子，测试其表面增强拉曼光谱。实验结果表明：纳米孔对阵列的电磁场的向中心聚焦效应，使拉曼信号得到异常增强，当孔径达到一千纳米左右时，与FT-Raman的激发波长1064nm相当，光与银孔表面自由电子的振动耦合增强效应达到最大。三．银纳米粒子组装体的制备及其表面增强荧光研究：合成了粒径不同性能稳定的银纳米粒子。利用自组装技术在玻片基底上构筑银纳米粒子的亚单层结构。测试不同粒径及组装密度不同的纳米粒子阵列的吸收光谱特性。以荧光分光度计测试组装银纳米阵列对荧光素的表面增强荧光效应。荧光实验研究表明：1．粒银纳米粒子的粒径大小与表面增强荧光效应密切相关。在吸收光谱上粒径较大的纳米粒子其四极子共振吸收明显；与此相对应，粒径较大的纳米粒子对荧光的表面增强效应更强。且当荧光激发波长在银纳米粒子等离子共振吸收区域（440nm）内时，荧光获得最大增强。相比荧光素本身在最优激发光（320nm）下，荧光信号有9倍增强。2．组装密度不同的银纳米粒子阵列对荧光的增强效应不同。密度小，粒子间距大，粒子间难以产生强的电磁耦合；而当密度过大，粒子容易团聚，粒子与荧光分子的碰撞几率增大；同时粒子团聚体可能也挡住了部分荧光，荧光增强效果亦不佳。实验探索结果发现粒子间距在20nm左右的大粒径银纳米粒子增强效应最明显。