● 摘要
具有纳米结构的金属衬底，在外场激发下，靠近衬底表面的荧光分子辐射行为将会发生变化，在适当条件下，荧光辐射强度表现为增强现象，称之为表面增强荧光效应。作为表面增强光谱学的三大分支之一，表面增强荧光效应因具有灵敏度高、选择性好、应用广泛等优点，已经成为备受关注的研究领域之一。随着纳米技术的迅猛发展，研究人员已经利用各种技术手段制作具有不同尺寸、形状和材料的增强衬底，作为支撑其发展的理论研究，局域场增强理论、能量转移理论、辐射衰减速率理论是目前公认的三大理论模型，其中，有效激发表面等离激元是这三大模型的关键。在外光场的激发下，具有适当纳米结构的金属衬底将会产生表面等离激元，从而改变金属衬底附近的局域场分布，有效提高处于衬底表面附近荧光分子的激发效率。荧光检测技术就是以表面增强荧光效应为理论基础发展起来的高灵敏光谱检测手段，在生物诊断、基因工程和环境检测等领域的应用非常广泛。
衬底的制备在表面增强荧光效应的研究中占有十分重要的位置，目前利用溶胶凝胶法制备得到金、银等金属胶体对荧光分子表现出较为稳定的荧光增强效果。而利用磁控溅射、热蒸镀、电化学沉积等方法制备的连续或者非连续金属膜衬底在表面增强荧光效应中也得到了广泛的应用。随着理论研究的深入和实验技术的发展，模板法因具有良好的限域能力，其尺寸和形状可控等优点，已经被用于制备金属纳米线、纳米点、纳米棒、纳米碎片等衬底结构，并用于表面增强拉曼光谱的研究中，但在表面增强荧光效应中的应用并不多见。
本文利用多孔氧化铝膜（porous anodic aluminum oxide ，AAO）具有纳米级的平行孔阵列孔道，且通过改变制备条件，纳米孔阵列的孔径、孔深度和孔密度可控的特点，结合贵金属纳米颗粒在光场的作用下具有良好电磁响应的优点，制备出多孔阵列调制的贵金属纳米颗粒自组装结构，并研究位于其表面的若丹明6G（Rh6G）荧光分子的荧光增强效应。本论文主要工作分为三个部分：
第一部分 多孔氧化铝膜的制备及其研究
利用二次阳极氧化的方法制备出高度有序，排列整齐的六角形蜂窝状结构的多孔氧化铝膜（AAO），采用原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜（SEM）对AAO膜进行表征，分析讨论实验过程中电压、电流、温度对AAO膜孔径大小和成膜质量的影响并对吸附在AAO表面的Rh6G有机荧光分子的发光性质进行分析讨论。结果表明，AAO膜与玻璃平面相比拥有较高的比表面积，荧光分子以
单体的形式大量吸附于其表面和孔壁上，提高了荧光的辐射强度，并且与孔径大小呈现出非线性的关系。
第二部分 AAO模板调制的银纳米颗粒的表面增强荧光效应
采用氧化还原方法, 在多孔氧化铝（AAO）模板中直接反应生成银纳米颗粒（SNPs）,制备出一种新型的AAO/SNPs纳米复合结构衬底。在532 nm连续激光的激发下, 研究了位于该纳米复合衬底上Rh6G分子的荧光增强效应。结果表明, AAO/SNPs纳米复合衬底对Rh6G的荧光发射强度与未经SNPs修饰的AAO对Rh6G的荧光发射强度相比, 增强倍数可达6倍左右, 而且荧光增强因子与AAO的孔径大小有关。此外本文还运用局域场增强理论对纳米复合体系中的荧光增强效应进行了分析讨论, 并探讨了空间周期调制的金属纳米复合衬底对表面增强荧光效应的独特优点。
第三部分 AAO模板上沉积金纳米颗粒的表面增强荧光效应
采用晶种法制备出大小均匀的金纳米颗粒，以物理沉积的方式将金纳米颗粒组装到AAO模板上，制备成AAO/Au的纳米复合衬底材料，研究了AAO/Au纳米复合衬底对Rh6G的荧光增强效应。实验结果表明，AAO/Au纳米复合衬底对荧光分子具有较好的增强效果，与未被金纳米颗粒修饰的AAO模板相比可达2.5倍左右。荧光的增强因子受到沉积纳米颗粒时间和孔径大小的影响。根据局域场增强理论和无辐射能量转移理论模型对所观测到的荧光增强和猝灭现象进行了分析讨论。