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三维时域有限差分法计算金纳米粒子尺寸与SERS活性的关联
  • ISSN号:1000-0593
  • 期刊名称:《光谱学与光谱分析》
  • 时间:0
  • 分类:O657.3[理学—分析化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]厦门大学物理与机电工程学院,福建厦门361005, [2]厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室,厦门大学化学化工学院,福建厦门361005
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(20703032,20433040),国家重点基础研究发展计划项目(2009CB930703)和福建省自然科学基金计划项目(E0710028)资助
中文摘要:

通过合成一系列不同粒径(16~160nm)的金纳米粒子,观察到120~135nm的金纳米粒子在632.8nm波长激发下具有最高的SERS活性,这与前人报道的电磁场理论及实验的结果不同。利用三维时域有限差分法对金纳米粒子的SERS活性与其尺寸以及入射光波长的关系进行模拟计算。在632.8nm激发线下,金纳米粒子二聚体体系在粒径为110nm左右具有最佳增强效应,其光电场耦合最强的热点处的增强因子高达109。考虑到体系的平均SERS增强因子通常会比最大值低约2个数量级,计算得到的107的增强因子与实验测量值相符。同时对目前实验上尚难以合成的大尺寸的金纳米粒子进行模拟,结果表明受多极矩和大尺寸效应的影响在粒径220nm时又出现SERS增强另一峰值。在325nm的紫外激发线下,计算得到的增强因子仅为102。

英文摘要:

By synthesizing Au nanoparticles with the controllable size from about 16 to 160 nm and measuring their SERS activity, the authors found that Au nanoparticles film with a size in the range of 120-135 nm showed the highest SERS activity with the 632. 8 nm excitation, which is different from previous experimental results and theoretical predictions. The three dimensional finite difference time domain (3D-FDTD)method was employed to simulate the size dependent SERS activity. At the 632. 8 nm excitation, the particles with a size of 110 nm shows the highest enhancement under coupling condition and presents an enhancement as high as 10^9 at the hot site. If the enhancement is averaged over the whole surface, the enhancement can still be as high as 10^7 , in good agreement with our experimental data. For Au nanoparticles with a larger size such as 220 nm, the multipolar effect leads to the appearance of the second maximum enhancement with the increase in particles size. The averaged enhancement for the excitation line of 325 nm is only 10^2.

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期刊信息
  • 《光谱学与光谱分析》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国光学学会
  • 主编:高松
  • 地址:北京海淀区魏公村学院南路76号
  • 邮编:100081
  • 邮箱:chngpxygpfx@vip.sina.com
  • 电话:010-62181070
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0593
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2200/O4
  • 邮发代号:82-68
  • 获奖情况:
  • 1992年北京出版局编辑质量奖,1996年中国科协优秀科技期刊奖,1997-2000获中国科协择优支持基础性高科技学术期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国生物医学检索系统,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
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