表面增強光譜分析用金屬納米薄膜的研制和應(yīng)用的開題報告

表面增強光譜分析用金屬納米薄膜的研制和應(yīng)用的開題報告一、選題背景及意義表面增強光譜分析（Surface-EnhancedSpectroscopy，SERS）是一種基于金屬納米結(jié)構(gòu)表面局域表面等離子體共振效應(yīng)（LocalizedSurfacePlasmonResonance，LSPR）的分析技術(shù)。由于LSPR可使可吸收分子的光學(xué)響應(yīng)因表面電磁場增強而放大10^2~10^10倍，因此SERS能夠提高光譜信噪比、增強熒光信號、降低檢測限等。SERS技術(shù)在熒光檢測、生物分子檢測、環(huán)境污染物檢測等領(lǐng)域取得了廣泛應(yīng)用。金屬納米結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸、表面化學(xué)組成等因素會直接影響到SERS信號的強弱和選擇性，因此金屬納米薄膜材料的研制和表面修飾是進(jìn)行SERS分析研究的關(guān)鍵。目前，金屬納米薄膜材料的制備技術(shù)和表面修飾技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是對于不同實際應(yīng)用場景下的樣品，仍需要進(jìn)一步研究金屬納米薄膜材料的設(shè)計和制備，并結(jié)合應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，以提高SERS技術(shù)在實際應(yīng)用場景下的性能和穩(wěn)定性。本研究旨在通過研制金屬納米薄膜材料，并結(jié)合生物分子、污染物等實際應(yīng)用場景進(jìn)行SERS分析研究，探究金屬納米薄膜的表面修飾、形狀、尺寸等因素對SERS分析性能的影響，為推動SERS技術(shù)在生物、環(huán)境和食品等領(lǐng)域的應(yīng)用提供技術(shù)支撐和科學(xué)參考。二、主要研究內(nèi)容1.設(shè)計和制備不同形狀、尺寸的金屬納米薄膜材料，如球形、棒形、三角形等。2.采用適當(dāng)?shù)谋砻嫘揎椃椒?，如化學(xué)修飾、生物修飾等，對金屬納米薄膜材料進(jìn)行功能化，增強其在目標(biāo)樣品中的選擇性和靈敏性。3.進(jìn)行SERS實驗，并結(jié)合生物分子、污染物等實際應(yīng)用場景進(jìn)行分析研究，探究金屬納米薄膜的表面修飾、形狀、尺寸等因素對SERS分析性能的影響，建立不同真實應(yīng)用場景下的SERS分析方法和技術(shù)。三、預(yù)期研究成果1.設(shè)計和制備多種形狀、尺寸的金屬納米薄膜材料，表征其表面形貌和結(jié)構(gòu)，探究形狀、尺寸等因素對LSPR及SERS性能的影響。2.建立適用于目標(biāo)生物分子、污染物等的金屬納米薄膜材料的表面修飾方法，增強其在目標(biāo)樣品中的選擇性和靈敏性。3.基于不同真實應(yīng)用場景下的樣品，建立基于金屬納米薄膜材料的SERS分析方法和技術(shù)，提高其在目標(biāo)樣品中的檢測通用性、穩(wěn)定性和靈敏性。4.本研究成果將為SERS技術(shù)在生物、環(huán)境和食品等領(lǐng)域的應(yīng)用提供技術(shù)支撐和科學(xué)參考。四、研究方案及進(jìn)度安排第一年1.確定研究方向及實驗方案。2.設(shè)計和制備不同形狀、尺寸的金屬納米薄膜材料，并表征其表面形貌和結(jié)構(gòu)。3.研究形狀、尺寸等因素對LSPR及SERS性能的影響。第二年1.建立適用于目標(biāo)生物分子、污染物等的金屬納米薄膜材料的表面修飾方法。2.增強金屬納米薄膜材料在目標(biāo)樣品中的選擇性和靈敏性。3.基于適用于目標(biāo)生物分子、污染物等的金屬納米薄膜材料，探究SERS技術(shù)在實際應(yīng)用場景下的應(yīng)用性能，建立分析方法和技術(shù)。第三年1.根據(jù)SERS實驗結(jié)果，對金屬納米薄膜材料的制備、表面修飾等進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。2.建立基于金屬納米薄膜材料的SERS分析方法和技術(shù)。3.撰寫論文并完成答辯。五、參考文獻(xiàn)1.C.L.Haynes,A.D.McFarland,L.L.Zhao,R.P.VanDuyne，AnanofabricatedbimetallicSERSsubstrate，JournalofPhysicalChemistryB.2003，107(30):7426-7433.2.G.L.Liu,A.J.Lee,T.J.Zhao,J.P.Xu,J.A.Kim,S.Y.Zhang,R.G.Schultz,S.L.Chan，Near-InfraredSurface-EnhancedRamanScatteringMediatedbyGoldNanoclustersforIntracellularpHSensing，AngewandteChemieInternationalEdition.2011，50(13):3017-3021.3.J.C.Tsai,M.L.Shih,C.Y.Huang,W.T.Liao,C.H.Hsu,W.T.Lin,J.H.Liao,J.L.Shen,J.H.Wang,S.P.Chan，EnhancedSERSperformanceusingahierarchicallystructuredAu-coatedTiO2nanotubearray，RSCAdvances.2015，5(65):53207-53214.4.C.Y.Zhang,L.L.Chen,Y.X.Zhao,X.D.Li,X.S.Lu，Surface-enhancedRamanscattering-baseddetectionofdifferentvarietiesofgeneticallymodifiedrice，JournalofRamanSpectroscopy.2014，45(4):267-274.6.S.T.Wei,S.R.Fountain,J.L.Wu,P.X.Wu，Surface-enhancedRamanscatterin