《小尺寸效應對半導體SERS基底活性的影響及化學機制研究》是依託中國礦業大學，由孫志華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：小尺寸效應對半導體SERS基底活性的影響及化學機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：孫志華
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
半導體納米材料作為一種新型的SERS基底已逐漸被人們所認知，但是關於這方面的研究還在探索階段。半導體本身性質對SERS的影響研究的還很少,系統的研究更是沒有，SERS具體的增強機制還不清楚。本課題通過研究不同尺寸的半導體作為SERS基底時拉曼譜峰的變化來探討半導體納米材料的尺寸對SERS活性的影響，最佳化不同種類半導體作為SERS基底的最佳尺寸範圍，探索提高半導體SERS基底活性的新途徑。通過尺寸的變化調變半導體的能帶結構,進而調變吸附分子-半導體的電荷轉移,確認半導體中的SERS增強源於電荷轉移的化學機制，建立半導體SERS化學機制的模型，進一步深入理解SERS的本質。通過本項目的研究將進一步提高半導體SERS基底的增強能力，揭示化學增強對於表面增強拉曼散射的選擇性增強貢獻，促進超靈敏探測技術和控制技術的發展，對於生命科學、材料科學及單分子器件研究有重要的指導意義。
結題摘要
隨著各種相關技術的快速發展，超靈敏檢測技術也日新月異。與其它超靈敏檢測技術相比，拉曼光譜有極高的檢測靈敏度、極高的選擇性,可以進行微區檢測、無損與原位檢測。但目前套用的拉曼光譜技術也有其自身的局限：結果難以重複，SERS機理的不完善；基底材料少，限制了該技術的廣泛套用。針對這些問題，人們利用各種技術和方法對SERS活性基底進行改進，並開展機制研究。目前半導體SERS領域遇到的問題主要有以下幾點。一是作為SERS基底的半導體種類的拓寬；二是半導體SERS增強能力的提高；三是對半導體SERS增強機制的研究。半導體自身的性質對SERS的影響研究是非常必要的，了解半導體本身的性質與SERS活性的關係能夠為提高其SERS活性和研究半導體SERS增強機制指明方向。基於這種思路，本課題通過研究半導體納米材料的尺寸與半導體能級的關係及對SERS活性的影響。通過尺寸的變化調變半導體的能帶結構,進而調變吸附分子-半導體的電荷轉移,確認半導體中的SERS增強源於電荷轉移的化學機制。實驗表明，ZnO納米粒子具有一定的SERS活性。隨著納米粒子的微晶尺寸的變化，SERS光譜的相對強度沒有變化，但是絕對強度卻有是先增大後急劇減小的過程。表明，通過基底粒子尺度的控制能夠最佳化半導體基底性能，提高半導體SERS基底活性。SERS信號與基底尺寸間的關係，歸屬於受體-激發子複合物的最低激發能級與基態能級之間的差異隨粒子尺寸的減小而增加，從而使得受體-激發子複合物與入射雷射之間有最佳的匹配而導致，是一種電子轉移共振模式，是半導體SERS信號來源於化學增強的直接證據。通過本項目的研究提高了半導體SERS基底的增強能力，初步揭示了化學增強對於表面增強拉曼散射的選擇性增強貢獻，促進超靈敏探測技術和控制技術的發展，對於生命科學、材料科學及單分子器件研究有重要的指導意義。
