题目：贵金属纳米颗粒的组分及其分布对表面增强荧光效应的影响

当金属衬底的尺寸为纳米量级时，在外加光源的激励下，衬底表面将产生表面等离激元，这些表面等离激元能够改变金属衬底附近的局域电场分布，从而增强位于其附近的荧光分子的辐射强度，这一现象即为表面增强荧光效应（SEF：surface enhanced
fluorescence）。SEF可以实现荧光信号的增强，对于发展荧光光谱应用具有重要意义。到目前为止，关于表面增强荧光效应主要有三大理论模型：局域场增强理论，荧光分子的能量转移理论，荧光辐射衰减速率增加理论，且这三大理论模型的最大相同之处在于如何实现金属衬底SPR的有效激发。在这三种理论模型的引导和纳米科技的发展下，研究者们通过制备不同形貌，尺寸和组分的金属衬底，系统的研究了金属衬底对表面增强荧光效应的贡献。研究结果表明，引入合适形貌、恰当排布方式和介电属性的金属纳米结构可以有效地提高荧光探针分子的荧光辐射效率，且金属纳米结构的引入对荧光光谱技术的推广具有重要的应用价值。基于高的灵敏度和强的选择性，表面增强荧光效应在无损检测和生物传感方面具有广阔的应用前景。因此，研究和制备具有合适的介电属性和形貌的金属衬底对于荧光光谱探测具有重要的学术研究意义和实际应用价值。


本论文在对表面增强荧光效应研究现状回顾的基础上，以增强荧光分子的荧光辐射为目的，系统研究了金属衬底的介电属性和构型对表面增强荧光效应的影响。利用柠檬酸钠还原法，制备了不同组分的贵金属纳米颗粒（银纳米颗粒Ag:
Au=1:0；金银合金纳米颗粒Ag:
Au=1:1；金纳米颗粒Ag:
Au=0:1），通过自组装的方式将其连接在玻璃基底上作为金属衬底。利用荧光光谱学方法，选择Rh6G和FS分子作为探针分子，系统的研究了激发波长、衬底的表面等离激元共振吸收峰（SPR）和荧光分子的吸收峰不能完全匹配的情况下，哪两者的匹配对SEF的影响更大。本论文的主要研究工作包括以下两个部分：第一部分研究了贵金属纳米颗粒的组分对表面增强荧光效应的影响；第二部分研究了贵金属纳米颗粒的分布对表面增强荧光效应的影响。


第一部分 贵金属纳米颗粒的组分对表面增强荧光效应的影响


利用自组装的方法，在贵金属纳米溶胶的浓度和自组装时间保持一致的基础


上制备出不同组分贵金属纳米颗粒以及金银混合纳米颗粒等多种金属衬底，通过选择探针分子和激发波长，系统研究了衬底组分对表面增强荧光效应的影响规律。发现纳米颗粒的组分变化主要影响SPR峰的位置，且共振峰的位置与组分线性相关。因此，通过改变金属纳米颗粒的组分便可以对其SPR峰进行调控。对实验进行分析发现激发波长与SPR相耦合在表面增强荧光中具有重要作用。


第二部分 研究了贵金属纳米颗粒的分布对表面增强荧光效应的影响。


在保证不同组分纳米溶胶的浓度一致的前提下，通过控制沉积时间阶梯型变化，得到具有不同分布特性的金属衬底。在532nm激光的激发下，分别研究了四种金属衬底对Rh6G分子的表面增强荧光效应，并借助局域场增强理论模型和有限元数值模拟计算对实验结果进行了分析，发现这四种纳米结构金属衬底有一个共性，即纳米颗粒的分布最致密且未发生团聚时荧光增强效果最好。这一发现进一步证明了金属纳米结构衬底的微观形貌分布对荧光增强的影响具有普遍适用性。