金納米二聚體SERS基底的近場光學(xué)特性分析

胡新毛++陳振宜++陳娜++徐文杰++楊鵬祥++陳華

文章編號：2095-6835（2016）17-0015-03

摘 要：分析了金納米球二聚體結(jié)構(gòu)作為SERS增強基底的電磁增強特性，利用有限元軟件Comsol Multiphysics中的射頻（RF）模塊計算了入射光偏振態(tài)對金納米二聚體基底SERS增強特性的影響，闡述了金納米顆粒間距與SERS增強因子的對應(yīng)關(guān)系。此外，還計算了金納米顆粒包裹1 nm氧化鋁納米層時的SERS增強特性，對比了包裹氧化鋁納米層前、后的增強效果，分析了氧化鋁納米層厚度對基底SERS增強因子的影響。

關(guān)鍵詞：金納米顆粒；氧化鋁納米層；電磁場；表面增強拉曼散射

中圖分類號：TN820 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.17.015

3 結(jié)束語

本文根據(jù)Comsol Multiphysics軟件中的射頻（RF）模塊的特點，建立了金納米球二聚體理論仿真模型，數(shù)值計算了金納米顆粒作為SERS增強基底時其二聚體結(jié)構(gòu)的電磁增強特性。計算結(jié)果表明，當(dāng)兩個金納米球靠得很近時，金納米球附近的場強出現(xiàn)了極大的增強。同時，進(jìn)一步分析了入射光的偏振態(tài)對金納米球二聚體電磁增強特性的影響，表明SERS對入射光的偏振態(tài)具有敏感性。此外，還研究了金納米球的間距對二聚體增強因子的影響，研究發(fā)現(xiàn)了二聚體的增強因子的對數(shù)值隨著金納米球的間距增大而呈指數(shù)規(guī)律衰減；研究了殼層結(jié)構(gòu)增強基底的特性，計算了金納米球包裹1 nm氧化鋁納米層后基底的增強特性及金納米球間距固定情況下殼層結(jié)構(gòu)的厚度對二聚體電磁增強特性的影響，包裹介質(zhì)層后，具有更強的增強因子，且熱點的增強因子隨介質(zhì)層厚度的增加而增大。本文的研究結(jié)果將為進(jìn)一步的實驗研究指明方向，具有重要的理論指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]Kneipp K，Wang Y，Kneipp H，et al.Single molecule detection using surface-enhanced Raman scattering（SERS）.Physical review letters，1997，78（09）.

[2]X. M. Lin，Y. Cui，Y. H. Xu，B. Ren.“Surface-enhanced Raman spectroscopy：substrate-related issues” Anal.Bioanal.Chem，2009（07）.

[3]Cui X，Erni D，Zhang W，et al. Highly efficient nano-tips with metal–dielectric coatings for tip-enhanced spectroscopy applications.Chemical Physics Letters，2008，453（04）.

[4]Sun M，Wang Y X，Chen Z N，et al. Nanostars on a fiber facet with near field enhancement for surface-enhanced Raman scattering detection.Applied Physics A，2014，115（01）.

[5]Du C L，Du C J，You Y M，et al.Numerically investigating the enhanced Raman scattering performance of individual Ag nanowire tips.Applied Optics，2011，50（25）.

[6]Zimmerman，W.B.COMSOL Multiphysics有限元法多物理場建模與分析[M].北京：人民交通出版社，2007.

[7]Berenger J P.A perfectly matched layer for the absorption of electromagnetic waves.Journal of computational physics，1994，114（02）.

[8]Berenger J P.Three-dimensional perfectly matched layer for the absorption of electromagnetic waves. Journal of computational physics，1996，127（02）.

[9]Kerker M，Wang D S，Chew H.Surface enhanced Raman scattering（SERS）by molecules adsorbed at spherical particles：errata.Applied Optics，1980，19（24）.

[10]Wang D S，Kerker M.Enhanced Raman scattering by molecules adsorbed at the surface of colloidal spheroids. Physical Review B，1981，24（4）.

[11]Le Ru E C，Etchegoin P G.Quantifying SERS enhancements.MRS bulletin，2013，38（08）.

[12]Wei H，Hao F，Huang Y，et al.Polarization dependence of surface-enhanced Raman scattering in gold nanoparticle-nanowire systems.Nano letters，2008，8（08）.

〔編輯：張思楠〕