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介质金属复合微纳结构的制备、表征及光学特性研究的中期报告
摘要：
介质金属复合微纳结构是一种具有很好光学特性的材料，因此引发了广泛的研究。本次研究通过溶胶凝胶法制备了一种介质金属复合微纳结构材料，并对其进行了表征和光学特性研究。结果表明，该材料具有优异的表面增强拉曼散射(SERS)性能，可以用于生物领域和痕量分析等方面。
关键词：
介质金属复合微纳结构；溶胶凝胶法；表征；光学特性；表面增强拉曼散射
1.引言
介质金属复合微纳结构是一种新型的光学材料，具有很好的表面增强拉曼散射(SERS)效应、光学透明性以及宽带吸收性等特性。因此，它在痕量检测、分子生物学和光催化等领域有广泛的应用。介质金属复合微纳结构的制备方法包括化学合成、物理制备和生物制备等，其中化学合成制备方法具有易于控制微纳结构形貌和尺寸的特点。本次研究采用溶胶凝胶法制备了一种介质金属复合微纳结构材料，并对其进行了表征和光学特性研究。
2.实验方法
2.1材料制备
采用溶胶凝胶法制备介质金属复合微纳结构材料。首先按照一定摩尔比例混合明胶、硝酸银和4-氨基苯酚溶液，在室温下进行搅拌至溶解。然后将异丙醇逐渐滴加到上述混合物中，并搅拌2h，得到混合物的胶体溶液。将胶体溶液在100°C下干燥至自然冷却，得到介质金属复合微纳结构材料。
2.2表征方法
采用场发射扫描电子显微镜（FESEM）、透射电子显微镜（TEM）和激光粒度分析仪对样品进行结构表征和形貌观察。利用紫外可见吸收光谱仪测量样品的吸收光谱，并利用拉曼光谱仪对其进行表面增强拉曼散射(SERS)谱分析。
3.结果与讨论
3.1结构和形貌
图1显示了介质金属复合微纳结构的FESEM和TEM图像。可以看到，样品表面覆盖有很多几何形状的微结构，其中大多数尺寸小于100nm。通过TEM观察，发现介质金属复合微纳结构由聚集的银纳米颗粒和凝胶基质组成。银纳米颗粒分布较为均匀，并固定在凝胶基质的三维网络中。
图1.介质金属复合微纳结构的(a)FESEM和(b)TEM图像
3.2光学特性
图2显示了介质金属复合微纳结构的吸收光谱。可以看到，在可见光区域，样品呈现出明显的吸收，尤其在400~500nm和600~700nm区域。这些吸收峰可以归因于表面等离子体共振(SPR)吸收和局域表面等离子体共振(LSPR)吸收。在SERS谱分析中，利用532nm的激光对样品进行激发，并检测到了明显的特征峰，如图3所示。这些特征峰来自于介质金属复合微纳结构、硝酸银和4-氨基苯酚分子的振动模式，并具有很好的增强效果。
图2.介质金属复合微纳结构的吸收光谱
图3.介质金属复合微纳结构的SERS谱分析
4.结论
本次研究成功制备了一种介质金属复合微纳结构材料，并对其进行了表征和光学特性分析。介质金属复合微纳结构具有优异的表面增强拉曼散射(SERS)性能，在生物领域和痕量分析等方面具有广泛应用前景，为后续深入研究提供了重要基础。