振荡场增强拉曼散射原理及其农药残留检测研究

基本信息
批准号:61765008
项目类别:地区科学基金项目
资助金额:41.00
负责人:桑明煌
学科分类:
依托单位:江西师范大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王贤平,陈艳,李渊华,李帅,周行,李聪,胡靖
关键词:
农药残留痕量检测双面金属包覆波导振荡场增强拉曼散射
结项摘要

The research and application of pesticides has effectively increased the product of crops. Nevertheless, the pesticide residue is a troublesome issue because it contaminates the ecological environment and damages the human health. The frequently used chemical detection technologies are time consuming and expensive. On the other hand, Raman spectroscopy, which is belonged to the spectroscopy of molecule vibration and is considered as a fingerprint signal of material, is a powerful technology for detecting the pesticide residue. However, the current three methods for enhancing the Raman spectroscopy possess their own shortcomings. For instance, the spectroscopy signals of surface-enhanced Raman scattering is unstable and non-reproducible and the metal nanoparticles should be pre-treated. Our previous works have revealed that the light beam energy can be largely enhanced in the guiding layer of symmetrical metal cladding waveguide. Moreover, the enhanced light beam can lead to an enhancement in Raman scattering and the confirmatory experiment of oscillating wave-enhanced Raman scattering has been demonstrated. The aims of this project are (1) to propose a new method for enhancing Raman scattering theoretically and experimentally and (2) to archive a high-speed, qualitative, quantitative and sensitive detection of pesticide residues (Rogor, Omethoate, Chlorpyrifos and Phosmet) on the cuticle of Gannan navel orange and Nanfeng tangering orange, respectively.

农药的研发和应用有效地增加了农作物的产量,但农药残留也威胁着生态环境和人体健康。传统的化学检测方法耗时长、成本高。拉曼光谱属于分子振动光谱,被视为物质的指纹信号,是检测农药残留的有力手段。而现有的三种增强拉曼散射方法各有不足之处,如表面增强拉曼散射信号不稳定和重复率低,难以定量测定农药残留量,需对金属纳米颗粒进行预处理。我们前期研究发现双面金属包覆波导对光场具有增强效应,且做了初步的振荡场增强拉曼散射验证实验。本项目拟理论和实验发展一种新的增强拉曼散射方法,并实现对江西特色水果赣南脐橙、南丰密桔常用的乐果、氧乐果、毒死蝉、亚胺硫磷等农药残留进行快速、定性、定量、灵敏的检测研究。

项目摘要

农药的研发和应用有效地增加了农作物的产量,但农药残留也威胁着生态环境和人体健康。传统的化学检测方法耗时长、成本高。拉曼光谱属于分子振动光谱,被视为物质的指纹信号,是检测农药残留的有力手段。而现有的三种增强拉曼散射方法各有不足之处,如表面增强拉曼散射信号不稳定和不可重复,难以定量测定农药残留量,需对金属纳米颗粒进行预处理。在本研究课题中,我们验证了双面金属包覆波导振荡场对农药残留液的拉曼增强效应,解决了迅衰场拉曼增强方法中的高光功率密度与长光物相互作用距离之间的矛盾。利用反对称波导结构,结合表面拉曼增强与波导拉曼增强两种技术,用于拉曼光谱增强测量。基于大气等离子技术,提出一种快速制备具有微纳结构金属衬底的方法,并研究了大气等离子技术在农药残留降解中的作用。. 进一步地,我们提出了基于双面金属包覆波导的光自旋霍尔效应增强方法。将非线性材料或电光材料置于波导层中,得到了低阈值的全光及电光双稳态。提出单腔双偏振游标效应,并用于温度测量。将波长扫描游标效应用于磁场传感。在双面金属包覆波导上覆盖一薄层波导,两个不同Q值的波导所激发的导模之间相互耦合,产生Fano共振,此种共振反射谱,可用于产生具有高反射率的GH位移和用于双参量测量。我们与光学公司合作,研发了一种超高灵敏度光波导生物分子相互作用仪。并将课题组近年来相关科研成果,整理成学术专著1部。共发表SCI论文11篇,申请发明专利2项,参加国内会议3次,培养研究生10名。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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