电子转移还原反应制备多层次纳米结构材料及其表面增强拉曼特性

纳米材料由于具有特殊的物理和化学性质，现在已经成为化学、材料科学、物理学、电子科学、生物医学等相关领域的研究热点。表面沉积金属纳米粒子的多层次纳米结构材料由于特殊的组成及表面结构可以作为表面增强拉曼（SERS）基底。最近我们研究小组提出了一种利用电子转移还原反应制备多层次纳米结构材料的方法，这种方法可以实现金属纳米粒子在半导体纳米棒阵列顶端的定点生长。基于此项成果，我们希望详细研究这种新型多层次纳米结构材料的形成机制，研究半导体基底与金属纳米粒子之间的电荷转移对金属纳米粒子表面吸附分子SERS的影响，研究阵列上金属纳米粒子的密度、相邻阵列上金属纳米粒子之间的距离以及纳米粒子的尺寸及形貌对金属纳米粒子表面吸附分子SERS的影响，并对其SERS机理进行深入的探讨。

表面增强拉曼光谱（SERS）是一种重要的检测手段，利用SERS对有机或者生物分子进行超高灵敏度检测具有检测灵敏度高、选择性高、可进行微区以及无损与原位检测的优点。但是目前应用的SERS也有其自身的局限，主要是基底材料的局限以及SERS的重复性较差。因此研究新型SERS活性基底并探索能够增强SERS性质的各种关键因素是目前SERS领域研究的热点。. 本项目从材料制备的角度出发，利用电子转移还原反应制备了一种新型半导体/金属复合纳米结构材料的SERS基底。我们研究了不同种类半导体/金属复合纳米结构材料中半导体的种类，金属纳米粒子的尺寸、密度以及金属纳米粒子之间的距离等对复合纳米结构材料表面吸附分子SERS的影响，为制备具有高灵敏度表面增强拉曼基底的半导体氧化物/金属复合纳米结构材料提供了指导。进而我们还探讨了金属-分子-半导体复合纳米结构材料的表面增强拉曼机理，验证了半导体材料对电荷转移增强的贡献。