表面增強拉曼散射(SERS)技術是一種極具發(fā)展前景的生物檢測技術，在高靈敏度、高可靠性的現(xiàn)場實時檢測領域具有重大的應用潛力。目前，納米SERS增強基底的可控制備及性能表征還是個難題，這嚴重阻礙了納米結構在生化傳感等方面的應用研究。本書在總結最新研究成果的基礎上，系統(tǒng)介紹表面增強拉曼光譜的基本原理以及SERS生化傳感技術的最新進展，重點研究高性能SERS基底的可控制備方法，針對病原微生物檢測、食品安全和環(huán)境污染等領域建立了基于SERS技術的快速檢測方案。這些研究成果將為多構型納米結構的制備、性能與應用研究提供科學依據(jù)，為高靈敏度生物傳感等技術提供新思路。
更多科學出版社服務，請掃碼獲取。
目錄
前言
第1章 SERS與金屬納米結構 1
1.1 SERS效應 1
1.1.1 拉曼散射效應 2
1.1.2 SERS基礎知識 5
1.1.3 SERS增強機理 6
1.1.4 SERS基底 9
1.1.5 拉曼光譜檢測設備 10
1.1.6 拉曼標記分子 11
1.2 SERS基底制備技術研究現(xiàn)狀 14
1.2.1 固態(tài)金屬納米結構SERS基底 14
1.2.2 金屬納米顆粒溶膠SERS基底 21
1.2.3 復合SERS基底研究現(xiàn)狀 25
1.3 SERS技術生化傳感應用研究現(xiàn)狀 27
1.3.1 基于SERS技術的小分子檢測 27
1.3.2 基于SERS技術的核酸檢測 28
1.3.3 基于SERS技術的蛋白質檢測 29
1.3.4 基于SERS技術的病原微生物檢測 30
參考文獻 31
第2章 金屬納米結構表面等離子體共振理論計算基礎 42
2.1 等離子體光學中的基本理論 42
2.1.1 自由電子氣模型 42
2.1.2 金屬表面等離子體波 43
2.2 時域有限差分方法 46
2.2.1 麥克斯韋方程組 47
2.2.2 時域有限差分方程 48
2.2.3 數(shù)值穩(wěn)定性分析 53
2.2.4 數(shù)值色散分析 55
2.2.5 邊界條件分析 56
參考文獻 57
第3章 金屬納米結構光學特性數(shù)值分析 59
3.1 納米結構的減反射特性數(shù)值計算 59
3.1.1 納米柱和納米孔陣列減反射特性數(shù)值分析模型 60
3.1.2 不同截面的納米柱和納米孔陣列的減反射特性 60
3.1.3 相同截面的納米柱和納米孔陣列的減反射特性 62
3.2 金屬納米孔陣列的透射特性 63
3.2.1 金屬納米孔陣列透射特性數(shù)值分析模型 64
3.2.2 不同形貌納米孔陣列的透射特性 65
3.2.3 三角形納米孔陣列的透射特性 66
參考文獻 69
第4章 基于旋涂工藝制備的二維有序膠體晶體 72
4.1 旋涂法制備二維有序膠體晶體的基本原理 72
4.2 二維有序膠體晶體的旋涂 75
4.2.1 晶圓級單層膠體晶體的可控制備 75
4.2.2 晶圓級雙層膠體晶體的可控制備 78
4.2.3 二維有序膠體晶體光禁帶分析 79
4.3 限域自組裝工藝 81
4.3.1 限域旋涂自組裝基本原理 82
4.3.2 限域坑制備工藝 83
4.3.3 限域自組裝效果 83
參考文獻 85
第5章 二維有序AuFON納米結構 86
5.1 AuFON基底結構設計 86
5.2 AuFON結構的電磁場增強特性 88
5.2.1 AuFON結構的仿真模型 88
5.2.2 AuFON結構的數(shù)值計算 89
5.3 AuFON結構的可控制備 93
5.3.1 AuFON制備的工藝設計 93
5.3.2 AuFON納米結構層尺寸的調控 95
5.3.3 AuFON金屬層的制備 100
5.3.4 AuFON納米結構形貌誤差分析 105
5.4 SERS基底的芯片化制備 106
參考文獻 107
第6章 二維有序三角錐納米結構和納米孔陣列 108
6.1 三角錐納米結構 109
6.1.1 三角錐納米結構的可控制備 109
6.1.2 銀三角錐納米結構的形成機理 110
6.2 金屬圓形納米孔陣列及其變形結構 111
6.2.1 金屬圓形納米孔陣列制備流程 111
6.2.2 傾斜蒸鍍技術 112
6.2.3 傾斜蒸鍍結構表面電磁場分布分析 114
6.2.4 影響陣列結構形貌的因素分析 117
6.3 基于傾斜蒸鍍的多種異形納米孔陣列制備 120
6.3.1 異形納米孔陣列制備工藝設計 120
6.3.2 三種異形納米孔陣列 121
參考文獻 123
第7章 微納融合制造 124
7.1 周期性金字塔納米結構 124
7.1.1 金字塔納米結構制備工藝設計 124
7.1.2 金字塔結構的可控制備 126
7.1.3 金字塔結構的電磁場特性分析 131
7.1.4 金字塔結構的SERS性能測試 136
7.2 周期性納米棒結構 138
7.2.1 納米棒結構制備工藝設計 138
7.2.2 納米棒結構的可控制備 140
7.2.3 納米棒結構的SERS性能測試 143
7.3 周期性金屬PIB納米結構 144
7.3.1 金屬PIB納米結構制備工藝設計 145
7.3.2 金屬PIB納米結構的可控制備 146
7.3.3 金屬PIB納米結構的電磁場特性分析 149
7.3.4 金屬PIB納米結構的SERS性能測試 152
參考文獻 153
第8章 基于雙層膠體晶體的金屬納米結構 154
8.1 三角形納米孔陣列結構 154
8.1.1 三角形納米孔陣列結構制備工藝設計 154
8.1.2 三角形納米孔陣列的可控制備 155
8.2 密堆型三角錐納米結構 159
8.2.1 密堆型三角錐納米結構制備工藝設計 159
8.2.2 三角倒錐形納米孔結構的可控制備 160
8.2.3 密堆型三角錐納米結構的SERS性能測試 163
8.3 六角星形納米結構 163
8.3.1 六角星形納米結構制備工藝設計 164
8.3.2 六角星形納米結構的可控制備 165
8.3.3 六角星錐納米結構的電磁場特性分析 169
8.3.4 六角星錐納米結構的SERS性能測試 173
參考文獻 173
第9章 金核銀殼納米顆粒 175
9.1 Au@AgNPs溶膠的電磁場特性 175
9.1.1 Au@AgNPs溶膠的仿真模型構建 175
9.1.2 Au@AgNPs溶膠的電磁場特性分析 176
9.2 Au@AgNPs溶膠的制備 178
9.2.1 金屬溶膠制備工藝 178
9.2.2 Au@AgNPs溶膠的形貌表征 178
9.2.3 Au@AgNPs溶膠的形貌調節(jié)工藝 180
9.3 Au@AgNPs溶膠的光學性質 183
參考文獻 184
第10章 復合SERS基底 185
10.1 復合SERS基底的結構設計 186
10.2 復合SERS基底的電磁場增強特性 186
10.2.1 金膜上Au@AgNPs結構的電磁場增強特性 187
10.2.2 AuFON上Au@AgNPs結構的電磁場增強特性 189
10.3 復合SERS基底的制備與表征 194
10.3.1 復合SERS基底結合工藝 194
10.3.2 復合SERS基底的材質、形貌及光學特性表征 197
10.4 復合SERS基底的結構優(yōu)化 202
10.4.1 AuFON基底的結構優(yōu)化 203
10.4.2 Au@AgNPs溶膠的結構優(yōu)化 204
10.5 復合SERS基底的增強性能 206
10.5.1 SERS基底的檢測靈敏度 206
10.5.2 SERS基底的增強因子計算 209
10.5.3 復合SERS基底的均一性 212
10.5.4 復合SERS基底的可重復性 214
10.5.5 復合SERS基底的穩(wěn)定性 215
參考文獻 216
第11章 SERS技術在生化檢測中的應用 217
11.1 基于AuFON結構SERS基底的TNT檢測 217
11.1.1 固定化技術 218
11.1.2 TNT檢測性能分析 223
11.2 基于復合SERS基底食品安全檢測 225
11.2.1 分子在基底上的吸附模型建立 225
11.2.2 基于復合SERS基底的百草枯檢測 226
11.2.3 基于復合SERS基底的福美雙檢測 230
11.2.4 基于復合SERS基底的三聚氰胺檢測 234
11.3 基于復合SERS基底的病原微生物檢測 238
11.3.1 基于復合SERS基底的大腸桿菌檢測 238
11.3.2 基于復合SERS基底的枯草桿菌檢測 240
11.3.3 基于主成分分析法的SERS光譜分析 241
參考文獻 242
書單推薦
