等离激元增强振动光谱光、拉曼光学活性光谱学理论、方法和应用.pdf

《等离激元增强振动光谱光、拉曼光学活性光谱学理论、方法和应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、Plasmon·enhancedVibrationalSpectroscopyandRamanOpticalActivity：Theories，MethodsandApplicationsADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorofPhilosophyBySong-YuanDingSupervisedbyProf．Zhong-QunTianDepartmentofChemistryXiamenUniversityNovember,2012厦门大学学位论文原创性声明本人呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立完成的研究成果。本人在论文写作中

2、参考其他个人或集体已经发表的研究成果，均在文中以适当方式明确标明，并符合法律规范和《厦门大学研究生学术活动规范(试行)》。另外，该学位论文为(可罗1p裙军)课题(组)11的研究成果，获得(＼刁t中堙海)课题(组)经费或实验室的资助，在(问中羁)实验室完成。(请在以上括号内填写课题或课题组负责人或实验室名称，未有此项声明内容的，可以不作特别声明。)八吖M炉一)嗍、1／{孙佴签夕湓泸人明言厦门大学学位论文著作权使用声明本人同意厦门大学根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》等规定保留和使用此学位论文，并向主管部门或其指定机构送交学位论文(包括纸质版和电子版)，允许学位论文进入厦门大

3、学图书馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦门大学将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。本学位论文属于：()1．经厦门大学保密委员会审查核定的保密学位论文，于年月日解密，解密后适用上述授权。()2．不保密，适用上述授权。(请在以上相应括号内打“、／"或填上相应内容。保密学位论文应是已经厦门大学保密委员会审定过的学位论文，未经厦门大学保密委员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用上述授权。)声明人(签名)：年月日摘要检测复杂体系的痕量分子和表征分子

4、间弱的相互作用是当代物质科学基础和应用研究的极具挑战性的重要难题。激发金属纳米结构的表面等离激元(surfaceplasmon)能够极大增强局域电磁场强度，从而增强分子的散射和吸收截面。基于该原理的等离激元增强振动光谱(plasmon-enhancedvibrationalspectroscopy,PEVS)，特别是等离激元增强拉曼散射光谱(plasmon．enhancedRamanspectroscopy,PERS)和增强红外吸收光谱(plasmon—enhancedInfraredabsorptionspectroscopy,PE．IRAS)非常有潜力能够实现原位、实时地对复

5、杂环境中的痕量分子的进行检测，并提供分子振动的指纹信息，从而在原理上解决了痕量分子的弱信号问题。在等离激元增强振动光谱学(PEVS)中，一方面需要设计具有更高增强因子的纳米微米结构，另一方面还需要解决PEVS在具体应用的问题，特别是针对光电场之外还有其它外场控制的条件下的一些新奇实验现象，还需要发展新的理论、新的计算模型和方法等。比如在实际的PERS应用中，分子．表面．光三体的复杂相互作用，再加上具体的实验控制条件，给正确解谱带来了很大的困难。面对如此复杂体系，是等待所谓多尺度模拟方法发展成熟，还是另辟蹊径建立一些能够抓住具体问题的主要矛盾的模型，改进现有的计算方法，进而发展一些

6、新方法来解决上述问题呢?我们的选择是后者。表征分子间弱的相互作用需要能够反映这些弱的相互作用能的光谱学技术。拉曼光学活性光谱(Ramanopticalactivity)是对待测分子的构象和环境异常敏感的一种振动光谱学技术，可以用来表征分子手性和绝对构型。然而ROA理论晦涩难懂，更不必说解释利用ROA来解释待测分子和周围介质分子间的相互作用，所以迫切需要发展计算和分析的方法和软件来解决该问题。本论文的主要内容和结果主要分为三大块：PEVS特别是PEIRAS活性基底的理论设计；PERS在多物理场下的解谱；拉曼光学活性光谱研究分子间的弱的相互作用。为了设计具有更好的PEIERS，我们需

7、要设计具有更高增强因子的微米纳米结构。该研究是受启发于我们对Au-Cu20核壳结构纳米粒子光学性质的研究。我们在理论和实验上都发现高折射率材料能够将内金属核LSPR的纵模极大红移的现象，于是我们用准静电场近似模型预言了高长径比的金属内核+高折射率外壳的核壳结构具有增强红外吸收的特性。然而设计这种表面红外吸收特性的纳微米的核壳结构粒子，需要在大量的材料配比、尺寸、耦合状态等参数中筛选，而数值方法计算量比较大，并不适用于这种大范围的参数筛选。因此，在纳米光子学计算方法学方面，我们基于