表面增强光谱分析用金属纳米薄膜的研制和应用的开题报告

表面增强光谱分析用金属纳米薄膜的研制和应用的开题报告一、选题背景及意义表面增强光谱分析（Surface-EnhancedSpectroscopy，SERS）是一种基于金属纳米结构表面局域表面等离子体共振效应（LocalizedSurfacePlasmonResonance，LSPR）的分析技术。由于LSPR可使可吸收分子的光学响应因表面电磁场增强而放大10^2~10^10倍，因此SERS能够提高光谱信噪比、增强荧光信号、降低检测限等。SERS技术在荧光检测、生物分子检测、环境污染物检测等领域取得了广泛应用。金属纳米结构的形状、尺寸、表面化学组成等因素会直接影响到SERS信号的强弱和选择性，因此金属纳米薄膜材料的研制和表面修饰是进行SERS分析研究的关键。目前，金属纳米薄膜材料的制备技术和表面修饰技术已经相当成熟，但是对于不同实际应用场景下的样品，仍需要进一步研究金属纳米薄膜材料的设计和制备，并结合应用系统进行分析研究，以提高SERS技术在实际应用场景下的性能和稳定性。本研究旨在通过研制金属纳米薄膜材料，并结合生物分子、污染物等实际应用场景进行SERS分析研究，探究金属纳米薄膜的表面修饰、形状、尺寸等因素对SERS分析性能的影响，为推动SERS技术在生物、环境和食品等领域的应用提供技术支撑和科学参考。二、主要研究内容1.设计和制备不同形状、尺寸的金属纳米薄膜材料，如球形、棒形、三角形等。2.采用适当的表面修饰方法，如化学修饰、生物修饰等，对金属纳米薄膜材料进行功能化，增强其在目标样品中的选择性和灵敏性。3.进行SERS实验，并结合生物分子、污染物等实际应用场景进行分析研究，探究金属纳米薄膜的表面修饰、形状、尺寸等因素对SERS分析性能的影响，建立不同真实应用场景下的SERS分析方法和技术。三、预期研究成果1.设计和制备多种形状、尺寸的金属纳米薄膜材料，表征其表面形貌和结构，探究形状、尺寸等因素对LSPR及SERS性能的影响。2.建立适用于目标生物分子、污染物等的金属纳米薄膜材料的表面修饰方法，增强其在目标样品中的选择性和灵敏性。3.基于不同真实应用场景下的样品，建立基于金属纳米薄膜材料的SERS分析方法和技术，提高其在目标样品中的检测通用性、稳定性和灵敏性。4.本研究成果将为SERS技术在生物、环境和食品等领域的应用提供技术支撑和科学参考。四、研究方案及进度安排第一年1.确定研究方向及实验方案。2.设计和制备不同形状、尺寸的金属纳米薄膜材料，并表征其表面形貌和结构。3.研究形状、尺寸等因素对LSPR及SERS性能的影响。第二年1.建立适用于目标生物分子、污染物等的金属纳米薄膜材料的表面修饰方法。2.增强金属纳米薄膜材料在目标样品中的选择性和灵敏性。3.基于适用于目标生物分子、污染物等的金属纳米薄膜材料，探究SERS技术在实际应用场景下的应用性能，建立分析方法和技术。第三年1.根据SERS实验结果，对金属纳米薄膜材料的制备、表面修饰等进行优化调整。2.建立基于金属纳米薄膜材料的SERS分析方法和技术。3.撰写论文并完成答辩。五、参考文献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