石墨烯-有序银纳米孔拉曼增强理论分析和实验

作     者：邢豪健 尹增鹤 张洁 朱永 XING Hao-jian;YIN Zeng-he;ZHANG Jie;ZHU Yong

作者机构：重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044 

基　　金：国家自然科学基金项目(61875024) 重庆大学人才计划项目(cqu2018CDHB1A07)资助 

出 版 物：《光谱学与光谱分析》 (Spectroscopy and Spectral Analysis)

年 卷 期：2020年第40卷第8期

页      码：2339-2344页

摘      要：设计了一种可重复使用的石墨烯-有序银纳米孔(GE-AgNHs)基底。采用表面等离子体(surface plasmons,SPs)光刻技术在银膜上刻蚀出均匀的周期性纳米孔阵列;用湿转移法将石墨烯转移至银纳米孔上形成有序石墨烯-银纳米孔复合结构。石墨烯不仅提供了分子吸附平台,也作为参考和校准层来提高表面增强拉曼的再现性。银膜暴露于空气中时容易被氧化,石墨烯覆盖于银膜表面可以隔绝空气,从而达到减缓银膜氧化的目的。分别采用光学显微镜、场发射扫描电子显微镜(SEM)以及拉曼光谱表征。从SEM表征结果可以看出银纳米孔均匀分布。通过时域有限差分算法(finite-difference time-domain,FDTD)仿真模拟了不同孔径(220~280 nm)基底的电场分布(|E|)。仿真结果表明:电场强度随孔径的减小稍有增强,在D=220 nm时取得最大电场强度Emax≈11 V·m^-1,计算得到增强因子为~1.46×10^4。实验研究包括:对GE-AgNHs基底本身进行拉曼mapping测试,测试结果表明:石墨烯D、 G和2D峰的RSD值分别为18.3%, 22.1%和19.8%,具有较好的均匀性。采用浓度为10^-8~10^-4 mol·L^-1的结晶紫(crystal violet,CV)溶液进行拉曼测试并定量分析;对10^-8~10^-4 mol·L^-1范围内相对强度k(k=I@1 178/I@2D)进行指数拟合,拟合度R2=97.7%,若忽略10^-4 mol·L^-1的数据,进行线性拟合,拟合度达96.8%。使用10^-12 mol·L^-1的罗丹明6G(rhodamine 6G,R6G)溶液作为探针分子,硼氢化钠溶液作为清洗剂,对GE-AgNHs基底进行SERS重复性实验。从光学显微镜图以及拉曼光谱图中可以看出:清洗前, GE上存在少量杂质;清洗后,得到干净GE拉曼信号。清洗前后均可测到R6G的拉曼信号,表明基底可重复性良好;以773 cm^-1为例,拉曼强度维持50%。

主 题 词：表面增强拉曼散射 表面等离子体 石墨烯 银纳米孔 

学科分类：07[理学] 070302[070302] 0703[理学-化学类] 

核心收录：

D　O　I：10.3964/j.issn.1000-0593(2020)08-2339-06

馆 藏 号：203956262...