多级结构金属管状微马达的精准构筑及耦合增强拉曼光谱技术研究

基本信息
批准号:11874108
项目类别:面上项目
资助金额:63.00
负责人:邱腾
学科分类:
依托单位:东南大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:孔凡,罗小光,黄昊,范兴策,荆启华,侯翔宇,李明泽
关键词:
微马达局域表面等离激元痕量检测卷曲纳米技术表面增强拉曼散射
结项摘要

Micro-motors are capable of performing linear, circular or spiral motion in fluids through harvesting physical, chemical or bio- energy into mechanical movement. The topic is still a very young research area. Though facing challenging problems, the research of micro-motors has a tremendous development potential because of their successful applications in the fields of chemical/bio sensing, biomedicine, environmental science, etc. It provides a completely novel strategy to solve practical problems of complex micro-systems in the future. Studies on designing interesting micro-motors that can execute special tasks and exploration of their dynamics behavior in complex active matter are the hot issues in the micro-motor research now. This project is aiming at fabricating a series of hierarchical microtubular metal motors in the interplay between experiment and theory. Periodic noble metal nano-structures on the surface of micro-motors are precisely assembled to form high density and abundance of hot spots for surface-enhanced Raman scattering. Composite micro-structure parameters are optimized to explore the coupling between resonant light supported by whispering-gallery-mode microcavities and localized surface plasmons. We focus on significantly improving adsorption and enrichment capabilities of trace target molecules in solution using micro-motors in motion by selecting the energy source and regulating the motion parameters. It lays an important foundation for the application of hierarchical microtubular metal motor-enhanced Raman spectroscopy in trace detection of various target molecules in solution.

微马达能够将物理、化学或生物反应中的能量转换为机械能,从而实现直线、圆圈以及螺旋等特定的运动。微马达的研究尚处发展初期,面临许多挑战性难题,但是微马达的研究具有巨大的发展潜力,已成功应用在化学/生物传感、生物医学以及环境科学等领域,为解决未来微观复杂体系的实际问题提供了全新的思路。对微马达进行结构设计、探索微马达与复杂环境的相互作用,已形成当前微马达研究的热点。本项目从实验和理论两方面入手,构筑一系列具有典型特征的多级结构金属管状微马达,通过精确调控微马达表面周期性贵金属纳米结构形成具有高表面增强拉曼散射活性的热点,同时改变复合结构参数来寻找回音壁模式微腔光场和局域表面等离激元耦合的最佳匹配条件。选择能量来源,调控运动参数,极大提高微马达在运动过程中对溶液痕量目标分子的吸附富集能力。为该类多级结构金属管状微马达增强拉曼光谱方法应用于检测溶液中各类痕量目标分子打下重要基础。

项目摘要

表面增强拉曼散射活性基底的研究是金属材料的制备科学与跨学科应用的研究热点之一。本项目围绕多级结构金属管状微马达的设计、制造及其在耦合增强拉曼光谱技术中的应用,开展了深入而系统的研究,取得了一系列重要的创新性成果,圆满完成了研究计划任务和预期目标。标志性的成果发表在Advanced Functional Materials、ACS Applied Materials & Interfaces、Nanoscale Horizons等一流杂志上。本项目采用纳米压印和滚动卷纸术构筑了一系列具有典型特征的多级结构金属管状微马达,微马达表面具有高密度、均匀分布的贵金属纳米结构,通过改变复合结构参数来寻找回音壁模式微腔光场和局域表面等离激元耦合的最佳匹配条件,借助管状微马达在运动过程中对溶液目标分子的吸附富集及拉曼光谱技术实现了快速检测痕量化学物质。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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