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金纳米棒在Au（111）表面的分散及其STM诱导发光初探

作　者: 何伟臻
导　师: 董振超
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 贵金属纳米颗粒金纳米颗粒纳米结构的分散自组装表面等离激元共振扫描隧道显微镜电致发光
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

贵金属纳米颗粒因为具有独特的光学性质近年来备受关注,特别是其自由电子在外界电磁场的激发下会产生协同的集体振荡,表现出表面等离激元共振增强现象,在高灵敏拉曼和荧光光谱检测方面已经得到广泛应用。当一个荧光分子或者DNA分子靠近金属纳米结构的时候,分子的荧光强度与峰型等性质会受到金属等离激元的极大调制。如果能够对金属纳米结构的等离激元进行调控,就可实现对分子发光性能、光学跃迁以及能量转移等过程的调制。这个也是我们开展本课题研究的目的。为此我们先要在表面上分散贵金属纳米结构,并采用扫描隧道显微镜研究其发光特性,探索发光性能调控的可能性和实现途径。本文主要以金纳米棒为对象(也包括一些纳米多面体),通过制备形状、大小以及包裹剂不同的纳米结构,使得其表面等离激元共振峰得到调控。然后通过组装技术把金纳米棒均匀地分散在纯金膜的表面,再通过真空溅射的方法去除颗粒表面的包裹剂,最后在扫描隧道显微镜(STM)下对颗粒进行形貌上的表征和电致发光特性的研究。本论文主要内容如下:1.通过水相化学合成方法,制备大小不一纵横比不同的金纳米棒、以及形状不同的金纳米多面体,检测和调控金纳米结构的表面等离激元共振峰,并采用Mie理论对光谱特性进行拟合。2.以纯金膜为衬底,在金膜上利用自组装方法制作脱耦合层巯基十六烷基酸,然后在其上面通过液滴方法组装上金纳米棒,并通过真空离子溅射去除金表面的包裹剂CTAB等有机分子。3.利用扫描隧道显微镜测量组装在金膜上面的金纳米棒形貌,并对其电致发光谱进行研究。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-30
  1.1 引言  8
  1.2 金纳米颗粒的性质和应用前景  8-18
    1.2.1 小尺寸量子效应  8-9
    1.2.2 金属颗粒表面等离激元共振  9-11
    1.2.3 金纳米颗粒表面等离激元共振吸收峰的可调控性  11-15
    1.2.4 金属纳米颗粒的表面等离激元共振的应用  15-18
  1.3 金属表面荧光增强  18-24
    1.3.1 表面增强荧光现象及其产生机理  18-23
    1.3.2 表面增强荧光现象的应用  23-24
  1.4 STM诱导发光  24-26
  1.5 本论文的研究目的和内容  26-28
  参考文献  28-30
第二章金纳米粒子的制备与TEM电镜表征  30-52
  2.1 球形纳米颗粒的制备  30-34
  2.2 各向异性金纳米粒子的制备与TEM电镜表征  34-45
    2.2.1 金纳米棒的合成  34-40
    2.2.2 金纳米多面体的合成  40-43
    2.2.3 金纳米棒表面包裹剂的替换  43-45
  2.3 金纳米棒的表面等离激元共振峰模拟  45-48
  2.4 本章小结  48-50
  参考文献  50-52
第三章金纳米棒在金（111）表面的分散  52-62
  3.1 硫醇膜和MHA在金（111）表面的组装  52-55
    3.1.1 硫醇膜在金（111）表面的组装  52-54
    3.1.2 MHA在金属表面的自组装  54-55
  3.2 金纳米棒在金（111）上面的分散  55-59
  3.3 本章小结  59-60
  参考文献  60-62
第四章金纳米棒在STM下的扫描和电致发光研究  62-78
  4.1 组装在金膜上面的金纳米棒在STM下的形貌扫描  62-66
  4.2 金纳米棒在STM下针尖诱导的电致发光  66-74
    4.2.1 在较高偏压较大隧穿电流下的金纳米棒电致发光谱  68-72
    4.2.2 在较低偏压较小隧穿电流下的金纳米棒电致发光谱  72-74
  4.3 实验结果的分析  74-75
  4.4 本章小结  75-77
  参考文献  77-78
附录  78-80
致谢  80-82
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果  82

金纳米棒在Au（111）表面的分散及其STM诱导发光初探

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