基于有序银纳米火山阵列的柔性SERS基底的构筑及其对痕量爆炸物的检测

基本信息
批准号:51501018
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:郎咸忠
学科分类:
依托单位:常州大学
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:唐斌,王旭东,刘阳,蒋胜宝,李彦杰,侯丽丽
关键词:
痕量检测爆炸物柔性SERS基底表面增强拉曼散射有序阵列
结项摘要

Currently, the trace explosives detection using surface enhanced Raman scattering (SERS) is hindered by the lack of cost-efficient and highly reproducibility fabrication methods for highly uniform flexible substrates. Thus this project addresses these challenges by developing a low-cost convenient nanotechnique to fabricate large-area flexible silver nano-volcano arrays (SNVAs) templated by ordered nanomembranes as robust SERS substrates for trace explosives detection on real-world surfaces. Project planning includes the following: (i) Fabricating and tailoring large-area, highly ordered SNVAs, and discussing the formation mechanism of self-assembled SNVAs and factors influencing their formation. (ii) Studying the localized surface plasmon resonance of the SNVAs with tailored topographies, investigating the influence of the excitation wavelength on the SERS, and exploring theoretical origin of SERS based on SNVAs. (iii) Collecting and detecting trace explosives by simply nondestructive methods, investigating the influence of the topography of SNVAs on SERS detection, and studying the dynamic range of the observable concentration dependencies. Specific objectives are to design and construct sensitive and reproducible SERS substrates for trace explosives detection and analysis, propose an appropriate electromagnetic model for the island film system, and develop and optimize methodologies for rapidly detecting trace explosives on real-world surfaces. Therefore, the project offers a promising platform for SERS-based molecular sensors, further increases understanding of plasmonic and field localization effects in periodic nanostructures, and provides a potential capability for trace explosives detection in homeland security and crime scene investigation.

针对基于表面增强拉曼散射(SERS)效应的痕量爆炸物检测中的关键问题,即SERS基底问题,本项目预利用模板法构筑大面积有序可控的柔性银纳米火山阵列作为强健的SERS基底,探索利用其对痕量爆炸物快速检测的方法。主要包括:构筑和调控银纳米火山阵列,并探讨其形成机理和影响因素;研究其结构演化与其局域表面等离激元共振的关系,探究激发波长对SERS效应的影响,探寻该体系的SERS理论本源;探索通过简单的非破坏性手段直接对待测物体表面痕量爆炸物进行快速提取和检测的方法,研究基底形貌与检测效果的联系,明确其动态响应范围。旨在获得可用于痕量爆炸物检测的SERS基底及其构筑方法,提出适当的理论模型解释该研究体系,发展对现实表面痕量爆炸物进行快速检测的技术。最终为基于SERS效应的分子传感器提供材料基础,增进对纳米结构中等离激元和电场局域效应的认识,为国土安全和犯罪现场勘查中痕量爆炸物的检测提供实验依据。

项目摘要

针对基于表面增强拉曼散射(SERS)效应的痕量爆炸物检测中的关键问题,即SERS基底问题,本项目利用模板法构筑大面积有序可控的柔性银纳米火山阵列作为强健的SERS基底,并提出了利用其对痕量爆炸物快速检测的方法。研究发现利用本项目所提出的简单廉价的方法能够轻而易举的实现厘米级别的高度有序的银纳米火山阵列的制备,并且其颗粒密高达E10 cm-2以上。其空心结构的形成可归因于表面成核效应和阴影效果共同作用,并且当沉积速率较高或是较低时均不利于空心银纳米火山阵列的形成。另外,通过调节模板的氧化电压和拓孔时间,能够对银纳米火山阵列的形貌进一步调控。相较于实心银纳米火山,空心的银纳米火山的等离激元共振特性表现出更高的可调谐性。当氧化电压为60 V时,吸收带几乎覆盖整个可见区。SERS基底的最大的增强因子高达E7,信号偏差控制在5 %内,动态响应范围为E-10到E-6 M。该柔性基底能够实现直接对待测物体表面痕量爆炸物进行快速提取和检测,检测极限为100 ng/cm2。本研究为基于SERS效应的分子传感器提供材料基础,增进对纳米结构中等离激元和电场局域效应的认识,为国土安全和犯罪现场勘查中痕量爆炸物的检测提供实验依据。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

低轨卫星通信信道分配策略

低轨卫星通信信道分配策略

DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.009
发表时间:2019
3

青藏高原狮泉河-拉果错-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带时空结构与构造演化

青藏高原狮泉河-拉果错-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带时空结构与构造演化

DOI:10.3799/dqkx.2020.083
发表时间:2020
4

基于全模式全聚焦方法的裂纹超声成像定量检测

基于全模式全聚焦方法的裂纹超声成像定量检测

DOI:10.19650/j.cnki.cjsi.J2007019
发表时间:2021
5

基于图卷积网络的归纳式微博谣言检测新方法

基于图卷积网络的归纳式微博谣言检测新方法

DOI:10.3785/j.issn.1008-973x.2022.05.013
发表时间:2022

郎咸忠的其他基金

相似国自然基金

1

有序银纳米方块阵列的SERS活性及其对有机污染物的痕量检测

批准号:51201159
批准年份:2012
负责人:黄竹林
学科分类:E0106
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

基于金针纳米阵列的三维SERS基底的构筑及对肿瘤坏死因子-α的痕量检测

批准号:51401031
批准年份:2014
负责人:闫鹏
学科分类:E0102
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

三维复杂超结构SERS活性基底的可控制备及对痕量爆炸物气体的快速检测

批准号:61205150
批准年份:2012
负责人:张茂峰
学科分类:F0507
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
4

基于Ag纳米结构阵列对N2H4的痕量检测及其SERS增强机制研究

批准号:51701103
批准年份:2017
负责人:谢拯
学科分类:E0107
资助金额:10.00
项目类别:青年科学基金项目