1 太原学院 材料与化学工程系,山西太原030032
2 哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨150001
为了实现在无外部供能下对紫外光的有效探测,基于Ag修饰的Bi2O3纳米块(Ag/Bi2O3)纳米块制备了自供能紫外探测器。通过煅烧法制备Bi2O3纳米块,随后采用室温溶液法在其表面沉积Ag纳米粒子,进而成功制备了Ag/Bi2O3纳米块,且对所制备样品的晶体结构和微观形貌等进行了表征。结果表明,Ag/Bi2O3纳米块的平均尺寸约为1 μm,且Ag纳米粒子随机分布在Bi2O3纳米块表面。将涂覆Ag/Bi2O3纳米块的FTO作为工作电极,并进一步构建了自供能紫外探测器。在365 nm的紫外光照射下,Ag/Bi2O3纳米块紫外探测器能在零偏压下实现对紫外光的快速检测,这证实其具有自供能特性。相比于Bi2O3纳米块紫外探测器,Ag/Bi2O3纳米块紫外探测器的光电流得到明显提升,上升和下降时间分别缩短至29.1 ms和40.2 ms,并具有良好的循环稳定性。
紫外探测器 Bi2O3纳米块 Ag纳米粒子 自供能探测 ultraviolet photodetector Bi2O3 nanoblocks Ag nanoparticles self-powered detection
重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室,重庆 400044
为了进一步提升传统金属纳米结构表面增强拉曼散射(SERS)衬底的检测灵敏度和均匀性,提出了银修饰开放纳米腔多孔阳极氧化铝模板(AAO)复合结构的SERS新衬底,利用AgNPs(Ag nanoparticles)表面的局域表面等离子共振效应、银纳米粒子之间的热点效应,以及AAO结构的开放纳米腔的腔增强效应,实现了高灵敏度分子检测。采用液-液界面自组装方法将AgNPs修饰到AAO腔体中;利用FDTD(finite difference time domain)仿真软件对结构的电磁场分布特性进行了研究;开展了系统的拉曼测试实验,实验结果表明:相较于传统SiO2-AgNPs衬底,AAO-AgNPs的拉曼光谱强度提高了4.7倍;以R6G(rhodamine 6G)为探针分子,AAO-AgNPs衬底的最大分析增强因子约为2.38×1010,检测极限可达10-16 mol/L;此外,实验验证了该复合结构的多分子检测功能。
表面光学 表面增强拉曼散射 银纳米颗粒 阳极氧化铝模板 复合结构 光学学报
2023, 43(23): 2324001
西安邮电大学电子工程学院, 陕西 西安 710061
本文制备得到一种由金银合金纳米颗粒修饰的疏水性纸基表面等离激元增强拉曼光谱衬底, 兼具高密度的纳米颗粒分布和高分子检测灵敏度, 在痕量检测领域具有一定的研究意义。实验上将不同合金比的金银合金纳米颗粒组装到经过疏水处理的滤纸基底上, 以改善衬底的表面等离激元特性。并通过调控沉积循环次数, 制备得到高密度纳米颗粒沉积的疏水纸基衬底。光谱表征结果表明, 所制备衬底能够实现罗丹明6G和结晶紫探针分子的检测极限分别为10-10 M以及10-8 M;衬底对福美双分子的检测极限可达10-7 M。
表面增强拉曼光谱 疏水 滤纸 金银合金纳米颗粒 Surface enhanced Raman spectroscopy Hydrophobic Filter paper Au-Ag nanoparticles
南京邮电大学集成电路科学与工程学院,江苏 南京 210023
氧化镓(Ga2O3)因其合适的禁带宽度(4.5~5.3 eV)在深紫外探测方面具有天然的优势。本文利用常温磁控溅射技术在非晶Ga2O3薄膜表面溅射银纳米颗粒,制备出简易的深紫外光电探测器。结果表明,在5 V偏压下,探测器的暗电流低至94 fA,光暗电流比高达5.9×105,254 nm/365 nm波长抑制比达到1.6×104,探测率为2×1014 Jones(探测率单位),且该探测器在不同电压和不同光强下都能快速且稳定地响应。该探测器优异的深紫外光探测表现与引入的金属银纳米颗粒密切相关。一方面,银纳米颗粒与Ga2O3薄膜间的肖特基势垒的形成有助于减小非晶Ga2O3的暗电流;另一方面,银纳米颗粒的表面等离子振动有助于增强Ga2O3对紫外光的吸收,且紫外光照下银纳米颗粒会产生大量的热载流子使得热电子有足够的能量克服银纳米颗粒与Ga2O3薄膜间的肖特基势垒,使得探测器的光电流增加。本文工作为实现具有低暗电流和高光暗电流比的深紫外光电探测器提供了一种可行的方法。
光电探测器 氧化镓 银纳米颗粒 热电子 肖特基势垒 光学学报
2023, 43(20): 2004003
1 楚雄师范学院云南省高校分子光谱重点实验室, 云南楚雄 675000
2 楚雄师范学院光谱应用技术研究所, 云南楚雄 675000
本文以表面超疏水性的紫竹梅叶片为基质, 用疏水浓缩效应制备了银纳米粒子基底。所制备的基底同样具有超疏水性。对探针分子R6G进行了表面增强拉曼散射光谱检测, 当R6G的浓度稀释到 5×10-11 mol/L时都有很明显的特征峰, 说明该基底具有很好的增强效果。另外对紫竹梅叶片的正反表面制备的基底的增强效果进行了研究, 发现其增强程度差别不大, 于是采用正面来制备基底进行进一步实验研究。利用所制备的基底对福美双残留进行检测, 发现其检测限度可达5×10-8 mol/L。低于国标福美双0.1 mg/kg(对应摩尔浓度为4.16×10-7 mol/L)的最大残留限量, 可作为福美双农药残留一种快速的检测方式。该基底制备简单, 在普通实验室就能完成, 有望作为农药残留一种快速有效的检测方法。
银纳米粒子 超疏水 表面增强 福美双 Ag nanoparticles Super hydrophobicity Surface Enhancement Thiram
安徽农业大学轻纺工程与艺术学院, 合肥 241000
以均匀有序的聚丙烯腈(PAN)纳米柱阵列薄膜为基材, 结合水热法以及离子溅射方法制备大面积有序的Fe2O3@Ag纳米棒复合结构阵列。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、能谱仪、紫外可见光吸收光谱仪、X射线衍射仪以及拉曼光谱仪对复合材料进行表征。以罗丹明6G(R6G)和4-氨基苯硫酚(4-ATP)为探针分子, 对结构阵列的表面增强拉曼散射(SERS)性能进行研究。结果表明,制备的结构阵列具有较高的SERS活性和信号均匀性, 对R6G和4-ATP可以实现10-10 M和10-9 M低浓度探测。以10-6 M的4-ATP为探针分子, 计算得到基底的SERS信号相对标准偏差(RSD)值为7.5%。所制备的复合结构在SERS检测中具有良好的潜力。
水热法 PAN纳米柱阵列 氧化铁纳米棒 Ag纳米颗粒 hydrothermal method PAN nanopillar array Fe2O3 nanorods Ag nanoparticles SERS SERS
重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆 400044
一直以来, 将纳米结构材料用于其表面增强拉曼散射(SERS)时会先测试其吸收光谱, 因为一般研究认为, 纳米结构材料产生SERS的原因是纳米结构材料对于入射光的吸收产生了局域表面等离子体共振(LSPR), 因此我们常把SERS的增强因子随波长变化的曲线等同于吸收光谱曲线。 近年来, 有学者认为两者之间的联系可能是非常间接的, 并且在许多情况下会产生误导。 为了能够阐明两个之间的具体关系, 考虑到银纳米粒子(AgNPs)以其局域表面等离子体共振而显著提高拉曼散射的能力而闻名, 是制备SERS基底的理想纳米材料, 我们从实验和理论两个角度研究了三种不同状态的AgNPs中表面增强拉曼散射的增强因子(EF)、 吸收光谱以及空间的电场分布。 实验上, 利用化学还原法制备了银溶胶(Ag-sol), 并对Ag-sol做了透射电子显微镜(TEM)、 紫外可见分光光度计(UV-Vis)以及拉曼的表征实验, 统计和计算了银溶胶的EF和吸收光谱。 理论上, 利用仿真软件COMSOL Multiphysics建立了不同聚合类型AgNPs的仿真模型, 模拟计算了与实验相对应的EF随波长变化的曲线以及吸收光谱。 结果表明: 表面等离子体共振的空间分布对吸收和最大EF值起着重要的作用; 具有固定位置的共振吸收峰(第一个峰位)主要受“单颗粒类型”效应的影响, 而最大EF处的吸收峰(第二个峰位)由“耦合间隙类型”效应引起的蓝移谐振峰主导, 且最大EF值及第二个吸收峰的峰位会随着粒子的间隙、 偏振角度等因素而变化。 研究表明, AgNps样品的吸收光谱和最大EF曲线之间是部分相关的。
银纳米粒子聚合体 表面增强拉曼散射 增强因子 吸收光谱 Ag nanoparticles aggregates Suface-enhanced Raman scattering Enhancement factor Absorption spectrum 光谱学与光谱分析
2021, 41(6): 1816
1 重庆大学光电工程学院光电技术与系统教育部重点实验室, 重庆 400044
2 中国科学院传感器技术国家重点实验室, 上海 200050
3 四川文理学院智能制造学院, 四川 达州 635000
柔性表面增强拉曼光谱(SERS)基底具有灵活形变的特点,适合不规则曲面的原位检测,甚至可以直接进行擦拭取样的检测。对不同反射率的衬底进行仿真分析和实验测试,可以看到衬底的反射率对拉曼信号的收集有极大的影响。在波长为532nm的光激发铝箔具有高反射率,因此选择铝箔作为衬底,采用银溶胶滴铸法制备柔性SERS芯片。实验通过控制溶剂成分,利用表面张力梯度引起向内马兰哥尼(Marangoni)流动以抑制咖啡环的产生,可以改善纳米粒子的分布均匀性。拉曼测试结果表明,SERS芯片的增强因子高达1.32×10 8,对R6G溶液的检测限低至1×10 -11 mol,同时芯片表现出良好的信号均匀性。
表面光学 表面增强拉曼光谱 柔性芯片 银纳米颗粒 咖啡环效应
Author Affiliations
Abstract
1 School of Mechanical Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China
2 Nanjing Astronomical Instruments Co., Ltd., Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210000, China
The photoelectric properties of conductive films are improved by doping Ag on aluminum-doped zinc oxide (AZO) films by laser induced forward transfer (LIFT). Firstly, the picosecond laser induced transfer mechanism of Ag films was revealed by numerical simulation; then, different-thickness Ag films were deposited on the AZO films by picosecond LIFT. When the film thickness is 30 nm and 50 nm, we have successfully obtained some Ag-AZO films with better optoelectronic properties by adjusting the laser parameters.
LIFT surface treatment AZO film Ag-nanoparticles optoelectronic property Chinese Optics Letters
2020, 18(4): 043101