基於石墨烯及氧化石墨烯襯底的拉曼增強機理理論研究

《基於石墨烯及氧化石墨烯襯底的拉曼增強機理理論研究》是依託山東師範大學，由馬勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於石墨烯及氧化石墨烯襯底的拉曼增強機理理論研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：馬勇
• 依託單位：山東師範大學

項目摘要

石墨烯和氧化石墨烯獨特的幾何結構和電子結構決定了它們新奇的物理和化學性質。這些性質使得它們成為最具潛力和發展前途的套用材料之一。拉曼光譜是探測分子結構的指紋光譜，但其強度較低，在實驗技術上通常需要利用襯底材料對拉曼光譜進行表面增強。石墨烯和氧化石墨烯可以作為表面增強拉曼光譜的襯底材料，對有機分子的拉曼光譜有較高效的增強作用。然而，目前對二者增強機理的研究主要停留在實驗層面，理論方面的研究較少。本項目擬利用第一性原理，採用螢光染料羅丹明系列分子作為探測分子，研究石墨烯和氧化石墨烯作為襯底材料的表面增強拉曼光譜及其表面增強機理。在此基礎上，為模擬實驗中的溶液環境，確定探測分子在溶液中時吸附在石墨烯和氧化石墨烯表面的幾何結構、電子結構與拉曼光譜之間的關係，本項目擬利用兩種溶劑模型：顯式溶劑模型和隱式溶劑模型來研究溶劑效應對表面增強拉曼光譜的影響。

結題摘要

石墨烯和氧化石墨烯獨特的幾何結構和電子結構決定了它們新奇的物理和化學性質。這些性質使得它們成為最具潛力和發展前途的套用材料之一。拉曼光譜是探測分子結構的指紋光譜，但其強度較低，在實驗技術上通常需要利用襯底材料對拉曼光譜進行表面增強。石墨烯和氧化石墨烯可以作為表面增強拉曼光譜的襯底材料，對有機分子的拉曼光譜有較高效的增強作用。然而，目前對二者增強機理的研究主要停留在實驗層面，理論方面的研究較少。本項目利用第一性原理，利用發展的準數值計算方法計算石墨烯表面的拉曼光譜。本項目的研究內容主要分為兩部分：一、石墨烯的表面增強拉曼光譜及表面增強機理；二、氧化石墨烯的表面增強拉曼光譜及表面增強機理。我們主要以羅丹明系列分子分別與石墨烯及氧化石墨烯組成的分子團簇作為研究體系，利用密度泛函理論來計算該分子團簇的幾何結構、電子結構、振動頻率、振動模式、拉曼光譜及表面增強機理。同時，利用有效的實驗技術對石墨烯及氧化石墨烯表面增強機理進行實驗研究。本項目對研究石墨烯及氧化石墨烯作為襯底的表面增強拉曼光譜的理論研究及實驗研究都有非常重要的意義。