《基於干涉結構下的表面增強拉曼散射》是依託吉林大學，由徐抒平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於干涉結構下的表面增強拉曼散射
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：徐抒平
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目是將周期性金屬結構的相干共振特性引入表面增強拉曼散射(SERS)光譜中。構築具有干涉效應的光柵型器件化SERS基底，包括：表面電漿（SP）光子帶隙材料（負載金屬的一維、二維光子晶體）、SP相干的定向衍射結構（周期性金屬點陣、條帶、同心環）以及負折射結構（填充金屬的氧化鋁模板）。利用這些基底形成SP的相干共振，實現對局域電磁有效地增強並激發SERS效應。深入了解電漿波與光子耦合後的傳輸特性。研究光柵參數對表面電漿共振（SPR）多級偶極的影響。在光柵型SPR耦合效率最大處獲得最佳的SERS光譜。對亞波長光學器件上激勵拉曼散射效應的特殊性進行認識。利用周期陣列結構的增強光透過的特性，有效地增強光能量的轉換效率，實現SERS的進一步增強。本研究是對亞波長光學器件上的拉曼散射效應的實驗研究，是SERS技術走向器件化的初步嘗試，對於SERS的物理機理研究也具有重要意義。
結題摘要
本項目嚴格執行了申請書中對周期性金屬結構SERS基底的設計，並利用角度分辨光譜探究其定向的發射特性研究內容。按計畫完成了計畫書中的研究內容，並將其拓展到極具套用前景的周期性金屬結構SERS晶片方面。 金屬納米陣列結構產生Bragg電漿，Bragg電漿可從周期結構中發射出去，表現為等離子帶隙。等離子帶隙結構可對特定波長的光產生增強的吸收及透過效果，會對光產生聚焦、調控、導向的作用。本項目是將周期性金屬結構的電漿特性引入表面增強光譜中，構築周期結構的金屬基底，使其具有定向發射功能。主要研究內容及取得的重要研究進展有：（1）構築多種獨特的金屬周期結構。包括以納米球列印術為基礎的多級類蜂巢氧化鋁孔道陣列結構、納米井陣列結構等。（2）利用時域有限差分（FDTD）模擬探討局域電磁場分布和遠程耦合發射性質，並最佳化周期結構參數。（3）自行搭建的角度分辨光譜裝置來進行定向發射光譜採集、分析。探討光譜增強與等離子特性的關係。（4）定向發射的調控。利用液晶對電信號的回響，調控表面電漿，從而實現定向發射的電信號調控和快速回響。（5）將周期性金屬結構作為可實用化的SERS晶片，並拓展其套用。 本項目研究實現了在多種周期結構等離子器件上拉曼散射和螢光發射具備定向性的實驗研究；提出了通過定向發射特性提高光譜收集效率，進而提高檢測信號的策略，這對於實現超靈敏檢測具有重要意義，對於針尖增強拉曼等信號收集效率低的裝置結構改善也具有借鑑價值；將周期金屬結構向SERS晶片套用邁進，有可能獲得高效的納米尺度下的輻射元件和檢測元件。 在本項目資助下發表學術論文11篇，會議文章7篇，已授權專利1項，申請專利1項。資助培養博士生4人，碩士生3人。多人次參加國內外學術會議。邀請3人次境外專家來訪。
