级联放大纳米棒表面的激发电场来提高表面增强拉曼散射

表面增强拉曼散射（SERS）作为一种提供分子结构信息的高灵敏度重要分析手段，在生物物理、环境化学、生物化学中的痕量分析和检测方面已有较好应用。进一步提高其分析和检测的灵敏度，以致达到单分子水平，仍然是该领域目前的一个研究热点。本项目在应用电子束蒸发的略角入射技术制备银纳米棒阵列SERS衬底的基础上，将平行隔板表面等离子体共振时的表面电场和金属狭缝的增强透射电场作为纳米棒表面等离子体共振的激发电场，结合纳米体系的电磁场理论计算来优化结构参数，以此实现纳米棒表面激发电场的级联放大，从而进一步提高衬底的SERS增强因子；通过分析衬底的结构参数与SERS增强因子之间的关系，重点研究由纳米结构表面粗糙度引起的被探测分子分布对SERS信号强度的影响，并探索制备具有实用性单分子灵敏度探测器的可能性。项目将为制备更高增强因子的SERS衬底提供理论与实验上的指导，具有明显的创新性和研究价值。

由于西南大学原有的傅里叶变换拉曼光谱仪运行状态不佳，项目将研究重点调整为应用数值模拟，设计表面增强拉曼散射衬底方面，但是依据的思想同样为申请书中所提出的级联放大的思想。另外，通过数值模拟，分析纳米结构的形貌对表面增强电场的影响，以理解衬底的表面增强拉曼散射特性。此外，项目负责人调动到陕西师范大学工作，最近一年实验室处在建设阶段，具体实验研究开展较少。2013年11月，陕西师范大学物理学与信息技术学院购置并安装了JY Horiba拉曼光谱仪，项目负责人将继续开展表面增强拉曼光谱方面的工作。.在本项目支持下，开展的研究工作包括：项目设计了基于级联放大思想的表面增强拉曼散射衬底，其中包括垂直棒纳米结构、纳米棒串结构。此外，项目还应用梯形纳米结构、平行隔板增强纳米结构表面电场；项目通过数值计算从理论上分析了应用电子束蒸发、略角入射方法制备的棒-膜结构表面增强拉曼散射衬底，相比于只有纳米棒阵列表面增强拉曼散射衬底的优越性，并且提出了新的增强纳米结构表面增强电场方法。此外，根据学科发展态势，部分研究内容有些调整，在表面等离激元波导及表面等离激元调控方面开展一些工作。.在项目的支持下，共在Optics Express、Plasmonics、Applied Optics、Journal of Physics: D、中国科学、物理学报等发表学术论文18篇。在2009年物理学秋季会议、2011年全国光散射学术会议、2011年光学大会、2013年全国光散射学术会议上做报告4次。作为组委会秘书长，协助组委会主席郑海荣教授承办了2013年第十七届全国光散射学术会议。现培养博士研究生2名、硕士研究生12名，有2名硕士研究生2014年7月份毕业。接待University of Georgia大学Yiping Zhao教授访问交流一次。.总之，项目组成员基本完成了项目的预期目标，通过该项目的研究，项目组成员提升了科研能力，奠定了进一步承担项目的基础。感谢国家自然科学基金的支持！