《基於表面等離激元催化反應現場構建分子結及譜學研究》是依託蘇州大學，由姚建林擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於表面等離激元催化反應現場構建分子結及譜學研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：姚建林
- 依託單位：蘇州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
分子器件模型構建及高靈敏度表征技術一直是分子電子學的研究熱點。本項目結合分子電子學中金屬-分子-金屬模型異質結的優勢以及SERS 光譜高靈敏度的特點， 通過構建基於機械可控裂結(MCBJ)技術的分子電子學測試以及SERS 檢測的聯用平台，開展基於等離激元催化偶聯反應現場構築分子結及等離激元誘導催化反應機理的研究。利用MCBJ 技術調控納米金屬間隙並採用等離激元誘導催化反應偶合兩端分子形成分子結，開展電導的動態測量和統計，實現間隙內少數分子催化偶聯反應過程的研究；藉助間隙巨大的熱點效應，採用SERS 光譜研究分子結內分子的微觀結構，反應動力學等信息，並關聯電學測量與SERS 測量結果，解析表面等離激元誘導催化反應機理，發展基於表面等離激元催化反應的現場構築分子結的新方法，拓展SERS 技術成為分子電子學的高靈敏度表征工具。
結題摘要
本項目主要開展了金屬-分子-金屬（半導體）分子結的構築、表征以及限域內電化學及等離激元催化反應機理的研究，深入探索了金屬或金屬-半導體納米材料間隙內的 SERS 增強效應及限域內表面等離激元催化反應的性能。發展了通過有機偶聯反應現場合成技術構築了具有聚合物包裹層的金屬-分子-金屬分子結的新方法，通過SERS定位技術獲得單個金屬-分子-金屬分子結的SERS光譜以及限域內少數分子的催化反應行為，表明限域內具備巨大的SERS增強效應及較常規粒子更強的SPR催化性能。修飾金納米粒子單層膜構築了金屬-分子-金屬分子結的二維陣列，利用動態技術調控了金納米粒子間距，考察了納米間隙限域內分子化學反應與間隙寬度及激發光之間的關係，最佳化和提升了限域內催化反應活性。通過引入半導體材料，構築金屬-分子-半導體（ZnO或TiO2）分子結，通過SPR及電化學調控，獲得了Au/ZnO界面上增強的SPR反應，引入TiO2納米粒子實現了電化學控制下SPR催化吡啶生成聯吡啶的C-C偶聯反應。發展了電化學-SPR聯合催化有機物在金屬納米限域內的脫羧基和脫羥基反應，測定了不同電位和雷射功率下的脫羧反應動力學參數，考察了同分異構體的脫羥基行為及效率與電化學和SPR的關係，為研究電場調控下限域內分子反應提供了新思路。構築了單晶Au基底-分子-單晶Au片的分子結，通過調控外源納米粒子SERS效應研究限域內分子的結構，為將分子結接入巨觀電路測量電學行為提供了實驗基礎。通過以上研究發展了多種構築異質分子結的新技術，更深入探索了納米限域內SERS的複雜增強機理，關聯分子結限域內的化學反應與分子結材料及外場效應（電學及光學效應）的關係，為限域化學反應的研究提供了簡捷的研究模型，有望將SERS技術發展成為高度限域痕量化學反應以及金屬異質分子結結構的高靈敏度研究工具。項目執行期間發表有標註的期刊論文24 篇；授權專利4件；應邀在國際學術會議上作邀請報告4 次，國內會議邀請報告4次，已畢業培養博士生2 名，碩士研究生12名。
