二维MTe2(M=Mo,W)纳米间隔层与贵金属薄膜-阵列复合体系的构筑及SERS应用和增强机理

The strategy to explore the efficient nanogap system of noble metal as SERS substructure is the key role in solving the present detection problem of the urgent environment pollutant. Combining with the recent developing status of nanogaps in noble metal and latest progress in the synthesis of the two-dimensional materials and composite SERS substructures in our group, we propose to design, controllable synthesis, SERS application, and enhancement mechanism of the 2D MTe2 (M=Mo,W) as the nanospacer of film–array coupling system, and the relative mechanisms of SERS will be investigated. In this project, the mechanisms of charge transfer and local field enhancement in SERS applications are studied experimentally and theoretically by the quantum chemical calculation and the finite difference time domain. The aim of this project is constructed and realized the 2D MTe2 as the nanospacer of film–array coupling system as SERS substructure with the reproducible SERS signals, less disturbance, tunable localized surface plasmon resonance wavelength, and high SERS sensitivity. Such composite system may play a greater role in the field of environment pollutant detection, which has important theoretical value and broad application prospects.

探索具有高效贵金属纳米间隙的表面增强拉曼散射基底是解决当前紧迫环境污染物检测问题的关键。针对国内外贵金属纳米间隙结构的发展现状，结合本课题组在二维材料-贵金属阵列复合SERS基底的研究进展，本项目提出开展窄带隙二维过度金属硫族化合物间隔层与贵金属阵列复合结构的设计、可控制备、结构调控及其在 SERS中的应用和增强机理研究。采用实验与理论计算相结合的方法，利用有限时域差分法和量子化学计算研究MTe2与贵金属阵列在光激发下的局域电磁场增强及电荷转移等相关机理，最终实现具有增强能力强、信号稳定、重复性好、杂峰干扰少、共振波长可调、高性能的SERS基底材料的制备和在实际检测中的应用。该二维材料-贵金属阵列复合SERS基底的研发具有重要理论价值和广阔的应用前景，有望在环境污染物检测领域发挥更大的作用。

探索具有高效贵金属纳米间隙的表面增强拉曼散射基底是解决当前紧迫环境污染物检测问题的关键。针对国内外贵金属纳米间隙结构的发展现状，结合本课题组在二维材料-贵金属阵列复合SERS基底的研究进展，本项目开展了窄带隙二维过度金属硫族化合物间隔层与贵金属阵列复合结构的设计、可控制备、结构调控及其在 SERS中的应用和增强机理研究。具体研究成果可分为以下三个方面：.● 新型贵金属（等离激元极化）结构和材料的制备：. 1..自组装制备Au@Ag核壳纳米立方阶梯超晶格表面增强拉曼散射基底。. 2..纳米光栅辅助制备Weyl半金属WTe2中的表面等离激元.● 可用于隔绝层的二维材料的制备和应用:. 3..天然二维范德华晶体中的面内各向异性和超低损耗极化激元. 4..可靠合成大面积单层具有水插入引起特殊光致发光的WS2单晶、薄膜和异质结构. 5..二维材料中的长程本征铁磁性及无耗散的未来技术.● 新型类金属的等离激元极化材料与二维材料的复合和应用. 6..基于二维锑烯的表面等离激元共振传感器的miRNA超灵敏检测. 7..新型等离激元纳米晶增强石墨烯柔性宽频响应光探测器. 8..基于纳米结构复合钙钛矿介质及其光腔的光子和光电子学. 9..毛细管液桥介导组装钙钛矿量子点对齐的高性能光电探测器. 10..二维α-MoO3复合钙钛矿p-n结中局部电子掺杂诱导的强耗尽层.按照既定的研究计划，项目组圆满完成课题设定的研究内容，实现了预期目标。在项目资助下，项目组已发表学术论文11篇，其中中科院一区论文10篇。发表的论文进入ESI 热点论文一篇，ESI高被引论文两篇。此外，项目组还协助培养博士、硕士研究生6名。