表面增强双光子激发荧光效应及应用研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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表面增强双光子激发荧光效应及应用研究

项目名称：表面增强双光子激发荧光效应及应用研究
项目类别：面上项目
批准号：11174190
申请代码：A040411
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2012-01-01-2015-12-31

项目负责人：郑海荣
依托单位：陕西师范大学
批准年度：2011

中文摘要：

表面增强荧光是表面增强光谱学的一个新分支。随着纳米材料控制合成技术的发展，表面增强电磁理论的完善，以及表面等离子体光子学的诞生，其基础研究和应用研究已经受到广泛重视。而表面增强双光子激发荧光效应研究则是该领域中一个具有重要学术意义和应用价值的创新方向。本项目旨在借助激光光谱技术、表面增强理论以及表面等离子体光子学的研究成果，通过系统地研究荧光分子性质、衬底性质和构型、以及激发光性质等对双光子激发荧光增强效应的影响规律，揭示具有纳米结构的金属衬底上表面增强双光子激发荧光效应的增强机制和规律，发展表面增强非线性光谱学新方法；探索增加双光子荧光辐射强度和探测灵敏度的新途径，为实现高分辨、高灵敏、原位无损深度荧光检测提供理论和技术支持。其预期成果对于深入理解表面增强荧光效应的机理、促进表面增强非线性光谱学研究、发展其在高分辨无损探测和成像领域中的应用具有重要意义。

中文主题词：双光子激发荧光；表面增强荧光；表面等离激元；金属纳米结构；

英文摘要：

Two-photon excited fluorescence；surface enhanced fluorescence；surface plasmon；metallic nanostructure；

英文主题词： Two-photon excited fluorescence；surface enhanced fluorescence；surface plasmon；metallic nanostructure；

结论摘要：

荧光光谱技术具有灵敏度高、选择性好、动态响应范围宽等优点，而如何有效提高其检测灵敏度一直是众多研究者共同关注的课题。本项目运用激光光谱技术及光谱学方法，研究表面增强双光子激发荧光效应的增强机理，探索增强荧光强度和探测灵敏度的新途径。为发展表面增强荧光光谱学研究，实现高分辨、高灵敏、原位无损深度荧光探测提供理论和技术支持。本项目基于激光光谱学理论和技术，设计合成多种构型的金属纳米结构衬底；系统研究荧光分子性质、衬底性质、激发条件以及三者协同作用对增强效应的影响规律；对环境有害相关分子的荧光增强效应进行探索。在高水平学术期刊上发表研究论文35篇，申请专利2项。相关研究引起了广泛关注，具体如下（1）为探索分子性质变化在增强效应中的作用，以具有不同长径比、不同金属构成的纳米棒作为衬底，研究了对多种蒽分子的荧光调控作用，为发展表面增强效应在环境有害物质探测中的应用提供了实验及理论依据。（2）探索具有不同维度和构型的金属纳米结构及增强机理。制备了具备良好荧光和拉曼散射增强效应的分形金属纳米结构衬底，为探索表面增强效应在靶向分子的多通道目标检测和分析中的应用提供了新途径。（3）通过调整发光中心的局域环境，实现对荧光辐射的有效调控。以稀土离子为探针，研究了金属纳米结构体系对有机、无机发光中心的光谱调控效应和作用规律，提出了基于激发条件和光谱形貌变化规律对发光中心的局域性质进行实时、原位探测分析的新思路，同时实现了高效增强荧光发射和光谱性质调控。（4）利用HV-TERS系统研究了金属表面的TERS及催化效应。（5）结合研究目标自行搭建了双光子激发共焦显微荧光探测系统。以具有不同光吸收截面的分子作为双光子增强的探针分子，通过改变激发波长、激发强度和偏振状态等条件，研制双光子激发增强效应的理想装置，为建立相关实验研究新体系进行了有效探索。项目在研期间，帮助和支持三名青年教师实现了科研水平和能力的大幅提升；培养博士研究生4名、硕士研究生15名。其中1人获德国洪堡学者，1人获陕西省青年科技新星，2人获研究生国家奖学金。项目执行期间，主持人先后担任亚洲光谱学会议国际指导委员会委员、《光散射学报》副主编、《发光学报》编委等。主持承办了2013年全国光散射学术会议。多次在国际国内学术的会议上作邀请报告。获得了国家基金委在相关领域科研项目的连续支持。

成果综合统计