基于光子晶体带边效应的表面增强拉曼基底

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2、子晶体的带隙范围及AuNPs的负载量直接影响了PCAuNPs基底的检测效果；以所得的PCAuNPs基底测定RhB分子，其拉曼散射特征峰强度与浓度对数值呈现良好的线性关系，线性方程为I=1711lg[RhB（mol/L）]+15244，线性相关系数R2=0.9994，检出限为1×108mol/L，表明此PCAuNPs基底可用于目标物的定性及定量检测。本方法提高了传统拉曼散射光谱检测灵敏度，操作简单，具有良好的重现性，可为其它新型检测基底的制备提供。中国论文网http://www.xzbu.com/8/view-8419751.htm　　关键词表面增强拉曼散射光谱；光子晶体；带边效应；金纳

3、米粒子　　1引言　　表面增强拉曼散射（SurfaceenhancedRamanscattering，SERS）是在拉曼散射原理的基础上，通过引入表面粗糙的纳米金属材料作为基底，大幅度提高待测物拉曼散射强度的一种技术[1，2]。近年来，随着纳米技术的发展，人们借助物理光刻[3]、磁控溅射[4]、有序组装[5]、固相基底原位合成[6]等方法开发出许多新型SERS基底，并广泛应用于生物医学、环境污染及食品安全等检测领域[7～10]。如Cottat等[11]利用电子束刻蚀法制得了周期性排列的硅模板，通过磁控溅射沉积金纳米颗粒层，获得了结构均一、重现性好的SERS基底，对1mmol/L卵白素具有

4、良好的检测效果。Guo等[12]在玻璃表面通过静电吸附作用结合空心金纳米球，利用此SERS基底检测牛奶中的三聚氰胺，检出限达到1mg/L。Zhao等[13]利用水热法在氧化石墨烯表面原位还原氯金酸，得到了负载金纳米粒子的石墨烯SERS基底，实现了对Pb2+的定量检测。　　光子晶体（Photoniccrystal，PC）是不同介电常数的介质呈周期性排列的纳米材料，由此产生的光子带隙（Photonicbandgaps，PBGs）能够抑制特定频率的光在其中传播[14]。这一性质使光子晶体被应用于图像显示[15～17]、传感检测[18～20]、图形防伪[21，22]等领域。光子晶体带边效应是指

5、在光子带隙带边位置，光传播的群速度趋于零，光子态密度（Densityofstates，DOS）显著增大，使得光与物质间的相互作用增强，有效地提高了光信号的输出强度[23，24]，因此光子晶体常被应用于光学信号的放大[25，26]。Shen等[25]将光子晶体与蛋白荧光免疫检测体系相结合，在光子晶体短波带边与激发波长匹配的条件下，将信号强度提高了两个数量级。Jovic等[26]通过将反蛋白石光子晶体长波带边与TiO2电子吸收边相匹配，使气相乙醇的光氧化效率提高了两倍。　　2实验部分　　2.1仪器与试剂　　NTEGRASpectra多功能拉曼光谱仪（俄罗斯NTMDT公司）；S4800场发射

6、扫描电子显微镜（日本日立公司）；NanoZS型纳米粒度及Zeta电位仪（英国马尔文公司）。　　氯金酸（HAuCl4?3H2O，SigmaAldrich）；罗丹明B（RhB，Aladdin）。正硅酸四乙酯（TEOS）、氨水、乙醇、3氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）、异丙醇、柠檬酸钠等均为市售分析纯。载玻片（75mm×25mm）浸泡在H2SO4H2O2（7∶3，V/V）混合液中12h，去离子水超声洗涤3次并吹干后使用。除特殊说明外，实验用水均为二次蒸馏水。　　2.2单分散SiO2微球的制备及氨基修饰　　利用Stber法[28]制备单分散SiO2微球。于250mL圆底烧瓶中加入适量水，110

7、0r/min磁力搅拌下，加入16.25mL乙醇和9mL氨水。随后将4.5mLTEOS和45.5mL乙醇混合均匀，迅速加入圆底烧瓶中。1100r/min磁力搅拌1min后调低转速至380r/min。混合液在25℃恒温水浴中反应2h，得到乳白色悬浊液，于8000r/min转速下离心分离，并用乙醇和水分别洗涤3次，冷冻干燥，备用。　　Stber法是经典的制备单分散SiO2微球的方法，通过改变反应温度、氨水浓度、加入纯水量等条件，可以制备不同粒径的单分