Abstract ：

金属纳米结构阵列因具有独特的表面等离子体共振（surface plasmon resonance，SPR）特性而在太阳能电池、纳米光子器件和表面增强拉曼散射（Surface-enhanced Raman scattering，SERS）等学科领域拥有广泛的应用潜力，引起了人们极大的研究热情。本文首先基于阳极氧化技术制备了具有不同纳米结构特征的模板；然后，采用真空电子束蒸镀方法制备出了基于所制备模板的银纳米结构阵列，测试分析了银纳米结构阵列的表面形貌、光学特性和SERS活性；同时还对基于所制备模板的铝纳米结构阵列的制备方法和工艺参数进行了初步的探索；最后，对阳极氧化铝（Anodic Aluminum Oxid, AAO）薄膜的光学常数进行了研究。本文的主要研究内容如下： 以铝凹坑阵列和带尖多孔阳极氧化铝膜为模板，制备出了具有分级结构特征的银纳米结构阵列，SEM和AFM测试结果表明，基于带尖的多孔阳极氧化铝膜的银纳米结构具有更突出的分级结构特征；光谱测试结果表明，基于两种模板所制备的分级结构银纳米阵列均具有优异的表面等离子共振特性，通过调控镀银的厚度可实现对其表面等离子共振特性的调控，其调控范围为：500nm-650nm；以罗丹明6G为探针分子，在633nm激光的激发下，基于带尖氧化铝膜模板的银纳米结构阵列的SERS增强因子达到了1.27×107，在785nm激光的激发下，基于高场铝凹坑模板的银纳米结构阵列的SERS增强因子达到了1.7×107。 以阳极氧化技术所形成AAO膜为模板，采用真空电子束蒸发的方法制备出了几种铝纳米结构阵列；研究了真空电子束蒸发过程中的工艺参数（蒸发速率和基片温度）对所形成铝纳米结构的影响，结果表明，适当的蒸发速率和基片温度可以提高制备铝纳米结构阵列的成功率；以锥形多孔氧化铝膜为模板，制备出了圆台形铝纳米结构阵列，其光谱测试结果表明，基于锥形氧化铝膜的铝纳米结构阵列具有表面等离子共振特性，但是存在着有序范围较小的缺点，尚不能实现紫外区间的等离子共振特性的调控。 以沉积于硅基片上的铝膜为基材，采用阳极氧化技术制备出了自支撑的多孔阳极氧化铝薄膜，并对其透射光谱进行了测试和分析；根据所测得的透射光谱，采用透射光谱的包络线法和Matlab编程，对所制备的多孔阳极氧化铝薄膜的光学常数与厚度进行了计算，得到了多孔阳极氧化铝膜的折射率和消光系数随波长变化的函数。

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表面等离子体共振 表面增强拉曼散射 光学常数 铝纳米结构阵列 阳极氧化铝 银纳米阵列

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Abstract ：

多孔阳极氧化铝膜（Porous anodic aluminum oxide，简称AAO）作为一种具有特殊结构的电介质材料，其优异的物理化学性能使其在化学催化、生物传感和生物医学等领域具有广泛的应用。普通结构AAO膜的制备工艺已日臻成熟，近些年来，新颖的三维孔道结构AAO膜的制备逐渐成为研究热点。新颖结构AAO膜具有独特的物理化学性能，如表面浸润特性、物质输运和光学特性等，使其在纳米阵列的制备、光电及生物医学应用等方面显示了很大的应用潜力。因此，研究新颖多层结构AAO膜的制备、特性及其应用具有重要意义。 本文首先探讨了新颖表面形貌和三维多层结构AAO膜的制备，研究了AAO膜表面形貌和孔道结构对其表面浸润特性的影响规律；以特殊结构的AAO膜为模板，采用不同的方法分别制备了球冠状银纳米阵列和金-银合金纳米颗粒组装体系，并对其光学特性进行了表征分析；采用完全通孔的AAO膜为模板制备了微凝胶并研究了其在三维细胞培养方面的应用。本文主要创新性研究成果如下： 1．制备了三种表面形貌（分级、网络和蜂窝状结构）的多层结构AAO膜并研究了其表面浸润性。采用扫描电子显微镜表征了其表面和侧面微结构，结果显示除蜂窝状软质AAO膜为单层结构外，其它表面结构AAO膜均具有三或四个层次的内部孔道结构。研究了多层AAO膜的表面和内部孔结构的变化对其表面浸润特性的影响。当形成上层超薄层结构时，AAO膜的表面为疏水特性；当形成多层AAO膜时，表面接触角随孔密度的减小而增加，与孔道深度具有线性减小的关系。由于分级结构AAO膜具有的独特形貌，其内部孔道结构和浸润特性均与网络和蜂窝状结构AAO膜具有一定的区别。这些结果为不同浸润特性要求的AAO膜的制备提供了指导。 2．AAO膜形貌调控制备了银纳米阵列并研究其相应的光学特性。制备并表征了不同阻挡层开口孔径的硬质AAO膜，并以其开口阻挡层为模板，采用真空电子束蒸镀的方法制备了不同分布形貌的球冠状和开口球冠银纳米阵列。研究并分析了阻挡层开口孔径与镀银厚度对银纳米阵列的结构及其光学特性的影响。结果显示：随着AAO膜开口孔径的增加，球冠状银纳米结构的球冠曲率减小且顶端缝隙增多，继而形成开口球冠银纳米阵列。在入射光垂直照射下，球冠曲率的减小与顶端缝隙数量的增加对球冠状银纳米阵列等离子体共振的共同作用导致其消光谱呈现红移的现象，而在形成开口球冠银纳米阵列时其消光谱随开口孔径的增加呈现蓝移现象。随着镀银厚度的增加，银纳米阵列从未融合的银颗粒变为融合的带有裂缝的银膜。球冠状与开口球冠银纳米阵列的消光谱随厚度的增加呈现出不同的变化规律。球冠状和开口球冠银纳米阵列的表面增强拉曼散射（Surface-enhanced Raman scattering，简称SERS）的增强效果均随着镀银厚度的增加呈现出非单调变化的趋势，而开口球冠银纳米阵列的增强效果普遍比球冠状银纳米阵列的增强效果更优。拉曼光谱检测表明，开口球冠银纳米阵列对罗丹明6G溶液的检测极限浓度可达10-9 M。 3．探索了一种新的金-银合金纳米颗粒的制备方法，获得了成分、尺寸可调以及稳定性好的合金纳米颗粒胶体溶液；以亲水性较好的通孔硬质AAO膜为模板，采用真空干燥的方法制备了合金纳米颗粒组装体系。采用紫外可见分光光度计和透射电子显微镜对颗粒进行表征，结果表明合金纳米颗粒粒径在21-32 nm范围，合金胶体溶液吸收光谱随金成分的增加在420 nm到520 nm之间线性红移。根据光纤光谱仪实时监测合金生长过程中的吸收光谱、透射电镜和能谱测试结果，分析了该合金纳米颗粒的生长机理。对基于AAO膜的合金纳米组装体系进行光学测试，结果显示其消光光谱相对于胶体溶液有一定的红移，且能使硬质AAO膜发生荧光淬灭效应。以腺嘌呤为探针分子（浓度为10-4 M），合金纳米颗粒组装体系的SERS增强因子可达到33倍，且在常温下放置4月后仍有21倍的增强效果，展现出很好的时间稳定性。 4．利用表面改性通孔AAO膜的表面特性和纳米孔的传输特性，开发了一种新的简易的制备微凝胶的方法并探讨了其在生物医学领域中的应用前景。通孔AAO膜的表面通过化学修饰使其从亲水变成疏水，促进了类球帽海藻酸盐微凝胶的形成；在微凝胶制备过程引入磁性纳米粒子，制备了具有不同磁性纳米粒子分布的微凝胶，验证了其磁响应特性；通过三维包埋细胞实验验证了水凝胶材料和制备过程的生物相容性，表明了所制备的磁响应微凝胶在“自下而上”组织工程领域的应用潜力；最后，利用类球帽微凝胶作为“牺牲模板”，构建了类球帽凹孔水凝胶板，并基于该类球帽凹孔水凝胶板制备了不同尺寸的乳腺癌细胞团和胰岛细胞团，拓展了类球帽微凝胶在生物医学领域的应用范围。研究结果对组织工程和再生医学具有促进意义。 本文的研究工作将有助于进一步了解新颖结构AAO膜对浸润特性的调控和制备贵金属纳米阵列的光学特性研究，并发掘AAO膜在生物医学工程领域的潜在应用前景。

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光谱 浸润性 纳米材料 水凝胶 阳极氧化铝

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Abstract ：

纳米材料在生活中已经得到广泛应用，其中金属纳米材料由于其独特表面等离子体共振特性，使其在纳米光子器件，电催化，生物医学及表面拉曼增强（Surface-enhanced raman scattering，SERS）等领域具有广泛的应用前景。多孔阳极氧化铝（anodic aluminum oxide，AAO）膜由于其六角密排的特殊结构以及制备工艺简单，可重复等优点成为制备金属纳米阵列首要模板。本文首先以AAO为模板，采用真空电子束蒸镀技术，通过实验工艺的探索，制备了不同结构的银纳米阵列，对其光学性质进行实验和数值模拟研究。其次，在两步阳极氧化的基础上，通过后期处理制备出不同表面结构的AAO膜，并对其随表面结构及其组成成份变化的浸润特性进行了研究。本文的主要工作包括以下几个方面： 1 银纳米阵列的制备及其光学特性研究 （1）以二种图案化铝基底为模板，采用电子束蒸发技术制备了银纳米粒子阵列，并探索了蒸发过程的工艺参数（基片温度、蒸发厚度）对所形成银纳米阵列形貌的影响，结果表明：当基片温度较低时(10℃)，随着镀银厚度的增加，小的银纳米颗粒相互融合形成连续的银纳米薄膜；而当基片温度较高时(250℃)，随着镀银厚度的增加，小的银纳米颗粒更容易聚成银球而形成有序性较好的银纳米粒子阵列。 （2）对所制备银纳米阵列的光学特性进行了研究。研究结果表明：当基片温度较高时所形成银纳米阵列具有更优异的表面等离子体共振特性。随着银的厚度的增加，银粒子的尺寸逐渐增大，粒子之间间距逐渐减小，相应的表面等离子共振峰逐渐红移并展宽，实现了对其光学特性的调控。 （3）对所制备银纳米阵列的表面增强拉曼活性进行了研究。以633nm激光为激发光,罗丹明6G为探针分子，研究银层厚度对其SERS特性的影响，结果表明：随着银厚度的增加，其SERS效应呈现先增加后减小的变化规律；通过对银层厚度优化，获得高性能的SERS活性基底，其增强因子可达106。FDTD数值模拟计算表明，颗粒之间的耦合作用是表面局域场增强和高SERS的机理所在。 2 AAO膜纳米阵列表面浸润性研究 （1）研究了经不同化学刻蚀时间处理的AAO膜的表面浸润性随结构变化的特性。随着刻蚀时间的增加，AAO膜上表面的孔不断增大直至形成AAO纳米线，下表面的阻挡层通孔且其孔径不断增大。相应的AAO膜水接触角呈现不同的变化特性，可实现从疏水到超亲水的调控。 研究了经不同温度退火处理的AAO纳米线表面浸润性。结果表明：随着退火温度的增大，其水接触角呈现先增加后减小的变化特征，红外光谱测试表明，其变化的原因在于退火处理改变了AAO膜的成份及相应的表面能。

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表面等离子体共振 表面浸润性 表面增强拉曼散射 阳极氧化铝 银纳米阵列

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Abstract ：

贵金属纳米组装体系，因其独特的表面等离子体共振（surface plasmon resonance,SPR）特性，在纳米光学、生物化学传感和表面增强拉曼散射（Surface-enhanced Raman scattering，SERS）等领域具有广阔的应用前景，已成为一个新的研究热点。本文以多孔阳极氧化铝（porous anodic alumina, PAA）膜为模板，采用电子束蒸镀方法制备出了多种基于PAA模板的银纳米结构体系，研究了其作为SERS活性基底的应用。为了提高PAA基银纳米结构（PAA/Ag）的SERS活性，本文以带铝基的PAA膜为模板，制备出了Al/PAA基银纳米结构（Al/PAA/Ag），通过优化结构参数（银层厚度和PAA膜厚度），得到了表面等离子体共振和相消干涉共增强型SERS活性基底，与PAA/Ag型基底相比，Al/PAA/Ag型SERS活性基底的平均增强因子提高了一个量级。 本文的主要工作包括以下几个方面： （1）研究了模板结构对银纳米阵列表面形貌的影响。以高场多孔阳极氧化铝膜背面开孔与否为例，制备出了分级银纳米帽阵列和开孔分级银纳米帽阵列SERS活性基底，使用实验方法表征了二者各自的银层生长规律，远场光学性质和近场光学性质，给出了两种SERS活性基底的表面等离子体共振特性随结构参数的变化规律。 （2）研究了模板温度对银纳米阵列表面形貌的影响。以高场铝基底和草酸中场膜为例，制备出了高温和常温两种模板状态下的银纳米阵列，比较了银层形貌的差异及其对远近场光学特性的影响。 （3）研究了除优化银层参数之外，提高SERS活性基底表面增强性能的途径。以带有铝基底的PPA膜为模板制备出了新颖的Al/PAA/Ag型表面增强拉曼散射基底，从实验上研究了Al/PAA/Ag结构的光学特性及SERS活性随结构参数（银层的厚度和PAA层厚度）的变化规律，提出了表面等离子体共振与相消干涉的共增强机制，在对新结构参数进行优化之后获得了高性能的SERS活性基底，其平均增强因子达到108，较PAA/Ag型结构高一个数量级。 （4）采用FDTD方法对本文所制备的Al/PAA/Ag型SERS活性基底的电磁增强特性进行了模拟计算，给出了银层表面与MIM（Metal-Insulator-Metal，MIM）结构横截面等位置的电场分布，证明了Al/PAA/Ag结构中表面等离子体共振与相消干涉的共增强机制。

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银纳米阵列局域表面等离子体共振干涉表面增强拉曼散射模板法共增强机制

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将高纯度的铝片在低温电解液中经阳极氧化就可以得到具有典型自组织纳米孔结构的多孔阳极氧化铝（Porous Anodic Alumina，简称PAA）膜。PAA膜的孔间距，孔径和孔长度均可以通过改变阳极氧化制备参数来调控。PAA极好的结构可调控性以及良好的机械稳定性、耐热性、电绝缘性和化学稳定性使其被广泛应用于物理、化学和生物医学等多种领域。开发结构参数调控范围大、制备成本低、成品效率高的PAA膜制备技术，探索其在高新技术领域的应用是PAA膜研究的热点。本文首先研究了PAA膜的制备工艺，并着重开发了仅用硫酸作为电解液来制备孔间距可调的有序PAA膜的技术；接着研究了以所制备的PAA膜为模板，采用物理气相沉积法制备金属纳米结构的技术；最后，提出了将PAA膜的有序纳米孔洞作为单克隆抗体类药物的组装基底和环境的设想，并对实现该设想的关键技术—电镜生物样品的制备手段和检测技术进行了系统深入的研究。本文的主要研究结果如下：1. 系统地研究了阳极氧化法制备PAA膜的工艺技术。利用软质阳极氧化法制备出了孔间距约为100 nm PAA膜。对其光谱特性的研究表明，PAA膜中含有电解质的酸根成份，对PAA膜进行退火处理可减小酸根成份的含量。重点研究了硬质阳极氧化法制备PAA膜的工艺过程和参数，获得了优化的制备参数，并且以单一硫酸为电解液制备出了孔间距在64 nm~120 nm范围内可调节的PAA膜。同时还对脉冲法剥离铝基底和阶梯降压法减薄阻挡层的技术进行了系统的研究，成功实现了铝基底的快速剥离和硬质氧化PAA膜阻挡层的减薄，极大地提高了铝基底剥离效率，并使硬质阳极氧化PAA膜的化学通孔成为可能。这些结果为孔间距可调的PAA膜的大规模生产奠定了坚实可靠的基础。2. 以软质阳极氧化法所制备PAA膜的表面纳米结构特征为模板，通过控制电子束沉积过程的工艺参数，制备出了有序锡纳米点阵列以及具有超小间隙（约5 nm）的高密度有序银纳米阵列，初步分析了它们的形成过程和可能的形成机理，并对影响其形貌特征的因素（基片温度和金属蒸镀厚度等）进行了实验研究。以硬质阳极氧化法所制备的PAA膜背面形貌为模板，采用真空电子沉积的方法制备出了具有分级结构的银纳米帽阵列，并对其形成规律进行了实验研究。这些研究结果为实现利用PAA模板进行纳米点阵列的微观调控和在相关领域中的应用奠定了实验基础。3. 提出了将PAA膜的有序纳米孔洞作为单克隆抗体类药物的组装基底和环境的设想，并对实现该设想的关键技术—电镜生物样品的制备手段和检测技术进行了系统、深入的研究。以一种具有特殊功能的肽链绑定于人体IgG1 h38C2抗体上形成的复合物为研究对象，应用课题组最新发展的优化负染电镜样品制备法，单颗粒电子断层成像法以及优化的电镜成像条件，在历史上第一次对人体抗体及其复合物的动态结构检测与确定进行了系统的电子显微镜研究，并获得了迄今为止电子断层成像技术所能取得的最高分辨率的单个抗体的三维结构密度图。结果表明，在肽绑定后，该IgG1 h38C2抗体的三个结构域都被明显拉长，Fab结构域和Fc结构域之间的夹角变小。通过二维统计分析以及三维结构重构，本文研究了这些结构变化并提出了一个可能的机理模型，即肽绑定后两个Fab结构域上的两套成对β链被扭转在一起，从而导致Fc结构域的类似形变。这些电子显微镜观测技术方法的成功，为将来应用PAA膜制备抗体型靶向药物以及其他类型生物大分子复合物打下了坚实的检测和分析基础。

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多孔阳极氧化铝膜改进硬质阳极氧化法金属纳米阵列抗体复合物药物传递单颗粒电子断层成像

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银纳米颗粒以及银纳米阵列具有独特的表面等离子体共振（Surface plasmon resonance，SPR）光学特性，在光学、电磁学、生物医学等领域有广泛而重要的应用。关于银纳米结构的等离子体光学特性受几何参量调控规律的研究，是探究纳米结构SPR特性及其物理本质的关键，也是将银纳米结构材料独特的性质应用到实际中的前提。本文的主要工作包括如下几个方面：（1）利用真空蒸镀方法在多孔氧化铝模板上制备了有序银纳米孔阵列，通过改变实验方法和条件，可以调控银纳米孔阵列的孔径、厚度等几何参量。利用紫外-可见光-近红外分光光度计以及扫描电子显微镜分别对其光学特性和表面形貌进行了表征。研究了具有不同几何参量的纳米孔阵列作为拉曼增强基底时，对罗丹明6G分子的表面增强拉曼散射特性。（2）利用离散偶极近似（DDA）方法研究了银纳米立方体的SPR特性随截角变化的规律，发现其SPR消光峰的位置呈现出先蓝移后红移的非单调变化过程及其受到截角面积调控的规律。同时研究了银纳米正八面体在截角过程中受截角面积调控的规律。（3）利用时域有限差分（FDTD）方法系统研究了无限大银平板上单孔和双孔的孤立纳米结构，研究其表面等离子体光学特性受孔直径、银层厚度以及相邻孔间隔的调控规律，发现孤立银纳米孔的SPR吸收峰位置随孔直径的增加而红移，SPR峰强度随银层厚度的增加而减弱，SPR共振模式受相邻孔间隔的调控较明显。（4）利用时域有限差分（FDTD）方法系统研究了六角排布的有序银纳米孔阵列的表面等离子体光学特性受几何参量调控的规律，发现对于周期性的有序银纳米孔阵列来说，SPR吸收峰位置除了受孔直径、孔间距以及银层厚度的调控之外，还要受周期的影响，并且表现为，SPR吸收峰位置以及SPR共振模式受间隔孔径比的调控。最后分析了有序银纳米孔阵列中SPR特性的物理机制。

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银纳米立方体银纳米孔阵列表面等离子体共振SPR吸收光谱特性

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贵金属纳米阵列，因其优异的表面等离子共振调控特性与局域场增强特性，在纳米光子器件、生物化学传感以及表面增强拉曼散射（Surface-enhanced Raman scattering，简称SERS）等领域具有十分诱人的应用前景，正逐渐成为一个研究的热点。已有研究表明，通过改变贵金属纳米阵列的形貌特征，形成具有纳米间隙或低对称纳米单元的表面形貌，能够有效地调控阵列的表面等离子特性及局域场增强特性。然而，如何在金属纳米阵列中简单有效地构筑并调控纳米间隙或纳米结构的对称性，仍然是目前亟须解决的问题。因此，研究纳米间隙及低对称纳米单元表面形貌简单而高效的构筑和调控手段，分析纳米间隙与低对称纳米形貌与表面等离子特性及局域场增强特性的内在影响规律，对于高性能SERS基底的设计与应用具有重要的指导意义，这也正是本文的主要研究目标。本文以多孔阳极氧化铝薄膜（Porous anodic aluminum oxide，简称AAO）多种表面形貌为模板，提出并制备了三种不同形貌特征的局域等离子体耦合型银纳米阵列：超小间隙银纳米阵列、分级银纳米帽阵列以及开口银纳米帽阵列，并系统地研究了所构筑纳米阵列的表面等离子共振特性及其在表面增强拉曼技术中的应用。主要研究内容包括：探索了不同形貌特征的银纳米阵列的制备工艺以及形貌调控手段；研究了不同阵列的光学吸收特性及SERS增强特性；借助有限时域差分方法（Finite Difference Time Domain，简称FDTD），研究了三种银纳米阵列中表面形貌对表面等离子共振与局域场增强特性的影响规律。本论文主要研究结果如下：1. 充分利用中场AAO膜表面的纳米结构特征（周期排布的纳米突触、马鞍形凸起），根据Ag在高温基底上的成膜规律，成功制备出超小间隙有序银纳米阵列。该有序纳米阵列所含间隙具有尺寸小（平均尺寸小于5nm）、密度高的特点，其SERS增强效果可达7个数量级。本文还研究了银蒸镀过程中AAO基片的温度及蒸镀银的厚度对所形成的银纳米阵列的形貌、局域场增强特性及SERS特性的影响，结果表明，超小间隙银纳米阵列所具有的极高的SERS增强特性主要源于极小的间隙尺寸和极高的间隙密度所产生的极强的平均局域场增强效应。2. 具有三维热斑分布的SERS增强基底通常具有超高的SERS增强特性，但现有制备方法一般较为复杂，制备条件要求较高。本文借助高场AAO膜阻挡层的三维帽状曲面，提出并制备了一种新型三维分级银纳米帽阵列。该阵列由亚微米尺度有序分布的帽状曲面和分布其上的纳米尺度的银纳米颗粒所组成。通过控制蒸镀厚度，能够有效地调控帽状曲面上相邻银纳米颗粒的距离，从而使纳米阵列表现出非单调变化的光学吸收特性和SERS增强特性。FDTD模拟表明，该阵列能够快速、简单地实现纳米间隙及SERS热斑的三维构筑和调控。此外，该制备方法具有制备条件要求低，便于样品参数调控以及适合大批量生产等优点。3. 开口型纳米结构由于结构对称性的降低，其局域场以及SERS增强特性会得到明显的增强，在生物、化学探测方面均具有较大的应用前景。本文采用经适当化学刻蚀处理的高场AAO膜作为模板，制备出一种新型的开孔纳米帽阵列。吸收光谱和SERS测试结果表明，在线偏振光正入射条件下，相对于分级纳米帽阵列，该阵列表现出反常的光谱移动和极高的SERS增强特性。FDTD分析表明，开孔会造成纳米帽内外表面不同模式表面等离子体杂化耦合，从而产生更高的局域场增强和SERS。4. 针对SERS测试中经常出现的背景干扰现象，本文提出了一种利用形貌调控来实现荧光抑制的新思路。依据SEF及SERS相关理论分析了SERS背景产生和抑制的机理，并从实验上研究了以纳米孔和纳米帽阵列作为SERS活性基底检测肿瘤细胞时的荧光背景抑制效果，结果表明，纳米帽阵列具有很好的荧光背景抑制效果。FDTD模拟结果表明，纳米帽与纳米孔阵列的荧光分子覆盖面积和微分衰减速率增强明显不同，进而造成总衰减速率增强因子和荧光抑制效果的不同。该结果为高荧光量子产率探针分子SERS基底的形貌设计提供一定的理论依据。总之，本文的研究工作将有助于进一步理解纳米阵列的表面形貌与表面等离子共振特性以及局域场增强特性之间的内在联系，为高性能表面增强拉曼基底的设计、制备及其应用奠定了一定的基础。

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贵金属纳米阵列局域表面等离子体耦合表面增强拉曼多孔阳极氧化铝膜

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通过改变纳米颗粒的大小和形貌，我们可以获得全新和指定的力学、电学、磁学以及光学性质。纳米技术在许多领域有巨大的潜力，它是21世纪的关键技术。贵金属纳米材料表面等离子现象在光能量传输、化学传感器、生物传感器、表面增强拉曼散射（SERS）、近场光学显微技术、和纳米光学器件方面有广泛的应用。有序纳米颗粒阵列表面等离子共振现象是其中的热点之一。本文采用不同的模拟计算方法对不同纳米阵列进行了理论研究，并制备出纳米阵列进行验证：（1）在准静电情况下，研究纳米球组成的一维链、二维阵列在改变阵列间距、改变入射电场方向时共振波长的改变。发现纳米链共振波长红移和蓝移的程度最大。纳米阵列共振波长变化则随着纳米球增多而变得更加复杂，并且各向同性纳米阵列的共振波长与入射光偏振方向无关。（2）在考虑推迟势的情况下，研究纳米球组成的链、阵列在改变阵列间距、入射电场方向时共振波长的改变。发现较大半径纳米颗粒阵列在考虑推迟势的情况下，阵列共振波长随间距变化是非单调的，而且共振波长与间距变化频率和纳米颗粒的数量、所处位置相关。（3）在考虑推迟势的情况下，研究纳米球壳组成的链、阵列在改变阵列间距、入射电场方向时共振波长的改变，纳米球壳的电子振荡处于对称模式和反对称模式时，对应共振波长的变化趋势和区别。（4）在阳极氧化铝薄膜上组装银纳米阵列，验证银纳米阵列的共振波长的变化情况。发现银纳米阵列共振波长变化与纳米球阵列类似。

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纳米阵列表面等离子共振（SPR）耦合推迟势阳极氧化铝薄膜

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