基于Ag-纳米粒子和Ag-纳米粒子/聚 (甲基甲酸) 复合材料的表面增强拉曼散射 (SERS) 基质
Mayra Matamoros-Ambrocio1, Enrique Sánchez-Mora2, Estela Gómez-Barojas1
1Centro de Investigaciones en Dispositivos Semiconductores (CIDS-ICUAP), Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, P.O. Box 196, Puebla 72570, Mexico.
Polymers
|June 28, 2023
概括
在和Ag/PMMA复合材料上的银纳米粒子 (Ag-NP) 被测试为表面增强拉曼光谱 (SERS) 基板. 较高的Ag-NP度产生了更大的增强因子,裸体Ag-NP的性能优于复合材料.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 频谱学是一种光谱学.
背景情况:
- 表面增强拉曼光谱 (SERS) 依赖于等离子纳米粒子来放大弱的拉曼信号.
- 银纳米粒子 (Ag-NPs) 由于其强大的等离子体特性而被广泛使用.
- 控制纳米粒子排列和宿主矩阵相互作用对于优化SERS基质性能至关重要.
研究的目的:
- 在和Ag/PMMA复合材料上使用球状Ag-NP合成和表征SERS基质.
- 研究Ag-NP度对基板结构和光学性能的影响.
- 为了评估和比较赤裸的Ag-NP基板和Ag/PMMA复合基板的SERS性能,使用甲蓝作为探针分子.
主要方法:
- 在不同度的Si基板上吸附的Ag-NPs (15nm) 的合成.
- 使用带有Ag-NP的PMMA微球 (298nm) 制造Ag/PMMA复合基材.
- 使用扫描电子显微镜 (SEM) 进行表征.
- 使用甲蓝 (MB) 的SERS测量,度从0.5μM到2.5μM.
- 增强因子 (EF) 的计算.
主要成果:
- SEM揭示了变化的PMMA光周期性,随着Ag-NP度的增加,导致转移,强度下降和光子带间隙 (PBGs) 的扩大.
- 通过EF测量的SERS性能,随着两种基质类型的Ag-NP度的增加而增加.
- 由于"热点"形成,具有高Ag-NP度的基板观察到最高的EF.
- 与Ag/PMMA复合材料相比,裸体Ag-NP基板的EF值大约高出10倍.
- 复合材料中较低的EF归因于PMMA的多孔性,屏蔽效应和金属电流相互作用,以及PBG和局部表面等离子体共振 (LSPR) 频率之间的不匹配.
结论:
- 增加Ag-NP度通过创建更多热点来提高SERS性能.
- 裸体Ag-NP/Si基板是显著更有效的SERS基板,而不是Ag/PMMA复合材料.
- 通过孔径,屏蔽和光学属性不匹配,PMMA矩阵会对SERS的效率产生负面影响.
