拉曼光谱对被测样品的晶格与分子振动、转动能量非常敏感, 而且拉曼光谱的测量具有非破坏性。在微纳电子学研究中, 需要原位的、高空间分辨率的、非接触的测量方法研究各种材料、器件的晶态、应力、热学性质等参数。由此, 显微拉曼光谱术就成为一种能够满足上诉要求的、实现多种参数测量的重要的手段。本文通过调研和实验研究了显微拉曼光谱术在硅、低维碳纳米材料等的晶态、应力、热学等研究领域的具体应用, 以及一些新出现的研究手段。从大量的相关报道不难看出, 显微拉曼光谱术在微纳电子学的进一步发展中将会有更为广泛和深入的应用。

利用相干反斯托克斯拉曼光谱(CARS)探测技术, 研究了激发态Cs2与H2间的电子-振转能级的碰撞转移。用波长为532 nm和中心波长为716 nm的两束激光同时聚焦到样品池中, 扫描CARS谱确认了H2分子的S支(△v =1, △J=2)仅在v=1, J=4,5及v=2, J=3,4能级上有布居, 用n1、n2、n3、n4分别表示(2,4)、(2,3)、(1,4)及(1,5)上的粒子数密度。从CARS线的峰值得到n2/n1、n3/n1、n4/n1分别为6.34±1.27、3.66±0.73和1.45±0.29。转移能配置到振动、转动和平动的比例分别为0.44、0.06和0.50, 能量主要分配在振动和平动上。在T=523 K和PH2=2.5×103 Pa条件下, 通过求解速率方程组和对时间分辨CARS线轮廓的分析, 得到碰撞转移速率系数k1=(6.0±1.2)×10-14 cm-3s-1和k2=(4.0±0.8)×10-13cm-3 s-1。

利用表面增强拉曼光谱对胸腺嘧啶在银胶和银岛膜上的吸附状态进行了对比研究。光谱分析表明, 胸腺嘧啶吸附在银胶和银岛膜表面后其分子结构发生了互变异构, 由原来的酮式结构变成了烯醇式结构。在银胶和银岛膜表面胸腺嘧啶主要以N(3) 去质子化异构体的形式存在。胸腺嘧啶通过O(7) 和N(3) 倾斜地吸附在银胶颗粒表面, 通过O(8) 和N(3) 倾斜地吸附在银岛膜表面。

采用电化学沉积法分别在不同孔径的阳极氧化铝(AAO)模板上沉积一系列直径不同,排列规则的银纳米阵列。以对氨基苯甲酸(PABA)和三聚氰胺两种分子分别作为探针分子, 研究了银纳米阵列的直径大小对其表面增强拉曼散射(SERS)效果的影响。结果表明, 在波长为514.5 nm的激光激发下, 探针分子的SERS信号强度随银纳米阵列直径的改变而明显变化, 并在银纳米阵列直径约为53 nm时, SERS强度达到最大。利用电磁增强机制对此实验结果进行了分析和解释。

采用真空蒸镀法在硅片表面形成了一层具有表面增强拉曼活性的金岛膜。拉曼光谱发现该金岛膜表面存在非晶态碳的污染物。通过比较不同清洗方法的拉曼光谱可以证明, 用氧气等离子体清洗金岛膜可有效去除金表面的杂质。金岛膜的表面增强拉曼活性在清洗前后没有发生明显变化。

我们选用CCl4和CS2混合溶液作为芯液制作了有机液芯光纤, 采用后向泵浦的方式测量了光纤的拉曼光谱。实验中发现, 随着溶质浓度和光纤长度的变化, 拉曼谱强度也随之变化, 并存在溶质最佳浓度和最佳光纤长度, 这与理论分析值相符, 并发现随着溶质浓度的降低, 拉曼光谱线宽变窄。

多孔阳极氧化铝模板表面分布有纳米级微孔,其尺寸可调、有序性高, 并且制备工艺简单, 价格低廉, 是合成各种纳米材料的重要方法。本文详细讨论了制备过程中各种实验条件对氧化铝膜参数的影响; 给出了制备各种孔径高质量氧化铝模板的最佳实验条件, 并对多孔氧化铝模板的应用前景做出了展望。

采用溶胶凝胶法制备了稀磁半导体Ti1-xFexO2(x=0～0.050) 的纳米颗粒, 在氩气氛围中以500℃对样品进行退火处理,并通过差热/热重综合热分析仪(TG-DTA)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)分析了纳米颗粒的结构和相变温度。使用振动样品磁场计(VSM)测试了样品的磁性能。研究发现: 经500℃氩气氛围下退火处理后, 样品均为锐钛矿结构, 并且随掺杂量增加晶粒尺寸减小。VSM测试结果表明, 样品在中心区域均出现明显的磁滞现象。

利用寡聚胸腺嘧啶核苷酸(PolyT)与碳纳米管(CNTs)之间的自发非共价修饰作用形成稳定的CNTs/PolyT纳米复合体系, 采用共振光散射(RLS)和紫外-可见吸收光谱考察了该复合体系与汞离子的相互作用。实验结果表明, 水相中单链PolyT能与CNTs形成稳定而均匀的分散体系, 而单链PolyT极易捕获汞离子生成特异性的T-Hg-T双链结构, 使其从CNTs上解离。此时, CNTs在电解质存在下会发生聚集并容易被离心而下沉, 导致体系的RLS强度(IRLS)发生变化。不同浓度的汞离子能使复合体系的IRLS呈现梯度变化, 并且其它金属离子与CNTs/PolyT的作用非常微弱。由此, 可实现汞离子选择性定性、定量分析。

通过物理气相沉积方法在镀金的硅基片上制备了ZnxCd1-xS纳米棒, 并用VLS机制对生长机理进行了讨论。XRD分析表明产物是六方相的结晶体; SEM观察到纳米棒的长度为3~4微米, 直径约为40纳米。PL谱显示有明显的红移现象, 分析认为是由于ZnS对CdS晶格的轻微不匹配造成的, 同时PL谱的峰型显示产物为ZnxCd1-xS, 而不是两者的混合物。该制备方法可以应用于其它三元金属硫化物的制备。

为了验证Raman光谱法验证固体分散体的可行性, 采用熔融法制备阿司匹林固体分散体, 并用Raman光谱法和经典方法(红外光谱法和X-射线衍射法)研究其分散性。三种鉴别方法得到一致的结果--阿司匹林以微晶状态分散在固体分散体中, 且拉曼光谱法简单易行、快速直接、对样品无损伤, 是一种新的理想的检查固体分散体分散性的方法。

通过实验检测获得了甲酸、乙酸、丙酸、丁酸四种一元酸的拉曼光谱。应用密度泛函理论对四种酸分子进行了模拟计算, 计算结果与实验拉曼光谱吻合度较高, 分别对四种酸的特征振动峰进行了详细的分析和振动归属。研究结果表明, 甲酸的拉曼光谱与其他三种酸差异较大; 乙酸、丙酸和丁酸的拉曼光谱具有一定的相似性, 但主强峰位置和次强峰的强度存在着明显的差异。应用拉曼光谱技术实现了对这四种一元酸的快速鉴定与分析。

通过拉曼光谱和红外光谱法分析对乙酰氨基酚包合物, 探讨拉曼光谱作为一种新的验证包合物形成方法的可行性。 采用饱和水溶液法制备对乙酰氨基酚包合物, 共焦拉曼光谱仪和傅里叶转换红外光谱仪分别测定并获得β-CD、对乙酰氨基酚、摩尔比1∶1的β-CD与对乙酰氨基酚物理混合物及其包合物四种物质粉末的拉曼图谱和红外图谱并将其进行对照分析。 拉曼图谱证明了对乙酰氨基酚以氢键作用嵌入β-环糊精的疏水空腔形成包合物, 从而增加了它的稳定性和溶解度, 与红外光谱结果一致。 拉曼光谱法具有快速、准确、简便、无损测量等显著优势, 可作为验证药物包合物的形成重要手段。

本文介绍了一种悬浮液进样石墨炉原子吸收光谱法测定茶叶中镍含量的方法。讨论了悬浮液制备、样品粒径、取样量、悬浮液酸度及扣背景方式等因素对测定结果的影响。经优化后, 方法检出限为0.32 mg/kg, 精密度3.64%, 回收率102%。方法简单快速, 效率高, 劳动强度低, 是测定茶叶中镍含量的高效方法。

本文首次采用傅里叶变换红外光谱仪测定了云南当地的药材五爪金龙、骨碎补的红外光谱图, 并对其进行了分析研究。通过对比, 知两药材的红外光谱图非常相似,进一步对两药材的吸收峰分析, 根据各种化学键和官能团振动所引起的吸收峰形状和范围,判断推理出两药材含有共同的物质: 挥发油、苷类、三萜类化合物、糖类、脂肪等。此分析为两药材续伤止痛、跌打损伤、筋骨折伤、壮筋骨、活血凉血等疗效的说明提供了科学依据。

鉴于光合作用对人类生存和发展的极其重要的作用, 本文选取其关键载体--叶绿素进行其光谱的分析研究。在理论分析的基础上, 使用WGD-8A型多功能组合光谱仪测量并分析了叶绿素的紫外吸收谱。结果表明, 叶绿素溶液在紫外波段230 nm左右有一较强的吸收峰, 且随溶液浓度的增大向长波方向移动; 另外在270 nm和330 nm处有两个较宽的吸收带, 其位置不依赖于溶液浓度。

本文采用傅立叶变换红外光谱(吸收光谱、二阶导数谱及差谱)法对经不同剂量核辐照的人参粉进行了对比研究。辐照剂量不高于9 kGy时, 人参粉样品的化学成分几乎没有发生变化; 人参粉样品经15 kGy及以上的辐照剂量辐照后, 可能产生新的化学成分, 表明采用辐照剂量不高于9 kGy的核辐照杀灭人参粉污染的微生物和各种寄生虫卵是可行的; 较低辐照剂量(低于3 kGy)辐照的人参粉, 可能影响到人参粉中生命体分子(含羟基-OH)的结构; 以21 kGy剂量核辐照后的人参粉样品可能糖减少了或是糖的类型增多了。

以盐酸小檗碱(BR)为荧光探针, 研究了鲱鱼精DNA与橙皮素的相互作用。采用荧光光谱, 紫外可见吸收光谱, 盐效应, Scatchard方程等手段, 探讨了橙皮素与DNA的作用机制. 结果表明, 在生理酸度(pH=7.4)下, 橙皮素对DNA-BR体系的荧光有猝灭作用, 猝灭类型为静态猝灭与动态猝灭共存的模式, 其作用方式为嵌插和静电作用的混合模式, 并求得其结合常数为1.83×104 L·mol-1.