基于光热效应实现金纳米粒子的聚集及其SERS应用

• 作者: 辛坤 史晓凤 张旭 武忠义 张子萌 黄向民 马君
• 来源期刊: 光学学报
• 关键词: 光谱学 光捕获 光热效应 金纳米粒子聚集体 表面增强拉曼散射
• 年，卷（期）: 2020,（19）
• 所属期刊栏目: 光谱学|Spectroscopy
• 页码范围: 186-193
• 页数: 8页
• 分类号: O433.4
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/AOS202040.1930001

摘要

为了实现金纳米粒子的高效聚集,获得高灵敏度的表面增强拉曼散射(SERS)基底,并研究激光对金纳米粒子的光热效应,搭建了一套集成像、SERS探测、光捕获为一体的光操控-显微拉曼系统,通过实验研究了光热效应对溶液中金纳米粒子的作用以及对待测物芘的SERS信号增强效应.此外,利用时域有限差分(FDTD)法从理论上计算了金纳米粒子聚集体与单个金纳米粒子的电场增强效果.结果 表明:溶液中的金纳米粒子在热泳力及对流的共同作用下在石英衬底表面聚集,聚集速度受外界环境温度的影响;随着聚集时间延长,待测物芘的SERS信号强度增加,且其稳定后的SERS信号强度比金纳米溶胶基底增强了1 5倍;FDTD模拟结果表明金纳米粒子聚集体会产生比单个金纳米粒子更高的SERS增强因子,增强因子为1.30×10 7.本研究利用光热效应实现了大范围、高效率捕获金纳米粒子的光操控,该方法可显著提高金纳米粒子的SERS效应,在化学和生物等领域的物质检测分析方面具有较大的应用潜力.