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  • 综述
    董文龙, 刘璐琪
    光散射学报. 2021, 33(1): 1-15. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.202101001
    二维材料由于其出色的电子、光学和热学特性而成为近年来的研究热点。随着二维材料研究深入,迫切需要一种能对二维材料结构和性能进行准确表征的技术。拉曼光谱作为一种快速,方便且无损的表征技术,在低维材料结构表征方面具有独特的优势。本文主要综述拉曼光谱在二维材料微观结构表征中的研究进展。通过对二维材料典型拉曼特征峰分析,讨论了拉曼光谱在二维材料层数、堆叠方式、晶格取向、缺陷和结构相变等信息测定方面的应用和进展情况。
  • 光散射理论研究
    伊兆广,刘津升
    光散射学报. 2018, 30(3): 197. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201803001
       利用离散偶极近似(Discrete Dipole Approximation, DDA)的方法, 系统研究壳层的材料、尺寸及形貌等因素对Au@Ag核-壳纳米结构光学吸收谱的峰值、峰位的影响。研究表明在液体环境中金球颗粒计算的结果与Mie理论计算的结果吻合,表明光学常数三次样条插值后DDA计算Au@Ag核-壳纳米粒子的光学性质是准确可靠的。随着Ag壳层厚度增加,Au@Ag核-壳球形纳米颗粒的吸光谱线形成与金球颗粒谱线不同的肩峰,然后主峰红移,肩峰蓝移消失合并为一条吸收峰,光学吸收谱线强度明显增强。Au@Ag核-壳纳米立方体的光学吸收谱线在<450 nm出现了许多次级吸收峰,随着Ag壳层厚度增加,主、次吸收峰增强,主吸收峰出现明显的蓝移。银壳层不仅改变光学吸收强度和峰值的位置,在Au@Ag核-壳纳米颗粒的尖端形成很强的表面等离子体震荡(Surface Plasma Resonance,SPR),提高Ag对光学吸收的影响。
  • 表面增强拉曼散射技术
    司丽芳, 范兴策, 侯翔宇, 李国群, 龙开琳, 罗小光, 倪振华, 邱腾
    光散射学报. 2021, 33(1): 32-39. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.202101004
    一些具有表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman Scattering, SERS)性能的金属氧化物材料近年来被广泛研究,它们具有相较于传统贵金属材料更为优异的信号均匀度、材料稳定性和生物兼容性等。目前金属氧化物SERS的研究瓶颈在于拉曼增强效果一般,需要对其检测灵敏度进行有效提升方可实现日后的广泛应用。因为金属氧化物具有若干种区别于贵金属的材料特征,例如带隙、化学计量比、激子等多个维度的材料特性,所以金属氧化物可以通过调控若干种材料性能以达到协同增强拉曼散射的目的。本文选取氧化铟锡(Indium Tin Oxide, ITO)作为示例来研究重掺杂金属氧化物纳米阵列中的协同增强拉曼散射现象。该体系同时集成了重掺杂半导体材料的SERS性能以及光学干涉腔的特征,协同性地实现了ITO纳米阵列的SERS性能提升。该研究为金属氧化物SERS基底的研究提供了一个很好的案例,在对金属氧化物SERS材料性能进行提升时,需要对金属氧化物中可能产生的干涉现象进行有效利用。
  • 光散射理论研究
    翟冀南,李佳玉*
    光散射学报. 2018, 30(3): 203. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201803002
      贵金属纳米颗粒的LSPR峰对周围介质的变化十分灵敏,基于这一原理可对周围介质进行探测。本文利用吸收性介质中的Mie理论分析球形Ag纳米颗粒在吸收性介质中的光谱和探测性能。研究结果表明,当介质复折射率的虚部较小时,其对颗粒光谱和探测性能的影响可以忽略;随着虚部的增大,光谱会出现较大变化,并且颗粒的探测性能逐渐降低;当虚部大于某一值后,颗粒的LSPR峰消失,无法再利用这一原理进行探测。
  • 第二十一届全国光散射会议青年学者论文
    左佳倩, 王煜凯, 王红球, 耿琳
    光散射学报. 2022, 34(1): 1-5. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.202201001
    拉曼光谱物质定性识别已被广泛的应用于化工、安防、缉毒等行业和研究领域,但是传统的拉曼光谱分析技术依赖于光谱数据库,通过光谱特征提取进行识别。特征提取是拉曼识别的关键处理步骤,通常利用主成分分析,因子分析等方法进行特征提取,而后通过KNN,SVM和随机森林等方法进行光谱特征定性识别,当拉曼数据库不存在待定性物质时,易造成待检测物质的错误分类。针对此问题,提出一种基于卷积神经网络的对数据库缺少物质光谱识别方法。在实验过程中,采用九类,200余种精神类药品拉曼光谱作为测试对象,通过搭建卷积神经网络自动特征提取并利用Softmax分类器将200余种物质,按照Amphetamine,cathinone,cannabinoids等九种类别进行定性分析。通过与传统机器学习方法如K近邻,支持向量机等方法进行比较,基于卷积神经网络的模型识别准确性有显著提高,该方法可为拉曼光谱数据库的光谱识别检索提供一种新的识别方法。
  • 材料研究中的应用
    贾彦华, 赵艳, 蒋毅坚,梅晓平
    光散射学报. 2016, 28(2): 144-148. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201602009
       采用固相烧结方法制备了纯ZnO陶瓷及GZO(Ga:ZnO)陶瓷。借助拉曼光谱和X射线衍射分别对ZnO陶瓷和不同掺Ga含量的GZO陶瓷进行了测量与分析。结果表明:GZO陶瓷均保持六角纤锌矿结构,在98 cm-1,437 cm-1处分别出现ZnO的特征峰E2(low)和E2(high);比之纯ZnO陶瓷,在GZO陶瓷的拉曼光谱中出现了位于584 cm-1以及631 cm-1附近的新峰,位于1148 cm-1附近的E1(LO)的倍频模随着Ga掺杂浓度的提高也发生了一些变化。对新峰的振动模归属以及掺杂后原有峰的变化进行了讨论,其中将位于631 cm-1附近的拉曼峰,归因于Ga替代Zn位与O成键的局域振动模式(LVMGa-O)。
  • 表面增强拉曼散射技术
    张磊,姬文晋,宋巍,陈志舜,赵肃清*
    光散射学报. 2016, 28(3): 203-208. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201603001
    利用化学方法合成纳米银,调节pH值,加入赖氨酸溶液,通过紫外光谱和动态光散射法研究pH对纳米银及纳米银-赖氨酸体系稳定性的影响,利用表面增强拉曼光谱考察赖氨酸与纳米银的相互作用方式。紫外光谱显示纳米银和纳米银-赖氨酸体系在pH值为5~10时,均具有较强的吸收峰;应用动态光散射测定了不同pH的纳米银及其赖氨酸体系的粒径及强度自相关函数,在pH值为5~10时,粒径分布均匀,DLS自相关曲线平滑,说明纳米银和纳米银-赖氨酸体系稳定性良好;SERS研究了pH为4、7、10时,赖氨酸在银粒子表面的吸附作用,体系出现比较明显的赖氨酸特征峰,当pH为4时,为 δ(NH3+ ) 的1444 cm-1谱峰和 δ(COO- ) 的1576 cm-1,此时赖氨酸通过氨根和羧酸根共同与银纳米粒子发生相互作用,当pH为10时,NH3+ 发生去质子化,此时赖氨酸只出现COO- 的伸缩振动在1576 cm-1处,说明此条件下赖氨酸以羧酸根吸附在银粒子表面。
  • 表面增强拉曼散射技术
    张峰, 陶雨, 唐琦琪, 吴彬彬, 刘珊, 雷力
    光散射学报. 2021, 33(1): 40-44. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.202101005
    β-Ga2O3是一种宽禁带半导体材料(Eg=4.8 eV)。研究β-Ga2O3在高压(高应力)条件下的相稳定性和晶格动力学特性对其材料应用具有重要的参考价值。目前关于Ga2O3在高压下的晶格动力学特性研究较少,且Ga2O3βα的高压相变压力仍然具有争议。本工作采用基于金刚石压砧(DAC)的高压拉曼光谱技术研究了Ga2O3的高压拉曼光谱特性与相变行为。研究发现βα高压不可逆相变发生在22 GPa。本工作给出了α-Ga2O3β-Ga2O3各拉曼振动模的压力系数与格林艾森参数,并发现β-Ga2O3的高频和低频拉曼模在压力系数方面存在着较大的非谐特性。
  • 材料研究中的应用
    陈帅,谢灯,丘志仁,Tin Chin-Che,王洪朝,梅霆,万玲玉,冯哲川
    光散射学报. 2016, 28(2): 125-130. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201602006
       立方碳化硅(3C-SiC)薄膜通过化学气相沉积(CVD)制备在Si(100)衬底上。本论文主要通过椭偏光谱仪(SE)和拉曼散射对3C-SiC薄膜的微观结构和光学性能进行进一步的研究。根据SE的分析获得3C-SiC薄膜厚度;根据拉曼散射的分析:可从TO模式和LO模式的线形形状的拟合得到样品的相关长度和载流子浓度。结果表明:该碳化硅(3C-SiC)薄膜质量随膜厚度增加而得到提高,同时分析了外延层厚度对薄膜特性的影响。
  • 光散射理论
    顾梓恒, 臧强, 叶井飞, 郑改革
    光散射学报. 2022, 34(2): 116-120. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.202202002
    基于传输矩阵法(TMM)研究了可见光波与棱镜耦合的多层光学薄膜间的相互作用,实现了一种由于共振隧穿导致的带通滤波器。计算得到了复合结构的透射谱线,重点分析了棱镜间空气层厚度对滤波特性的影响。在横电(TE)波入射下,通过优化计算得到目标颜色对应的几何参数。同反射模式下的颜色滤波器不同的是,结构会透过一种特定的颜色并反射光谱的其余部分。优化后得到了红绿蓝(RGB)三色滤波器优化的结构参数,获得了100%高透射率的光谱输出。红色、绿色、蓝色对应的滤波器谐振波长分别为683 nm、517 nm 和 444 nm。
  • 其他光谱技术及应用
    刘艳1,司民真2.3*,李伦2.3,张德清2.3
    光散射学报. 2016, 28(1): 84-90. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201601014
       利用傅里叶变换红外(FTIR)光谱技术对三种柳树正常叶和病叶,同一枝条的幼叶、成叶、黄叶、病叶进行光谱测试,旨在分析柳树病叶发生的一些生理变化,并探讨柳树病变对系统聚类的影响。谱图显示不同阶段的叶片光谱变化主要在1800~800 cm-1。对此波段进行二阶导数处理,清晰可看到蛋白质和木质素的叠加区域1700~1500 cm-1,草酸钙特征峰1621、1318 cm-1,糖类特征峰1075 cm-1附近峰强有明显变化,用吸光度比A1621/A3390、A1318/A3390、A1075/A3390来比较草酸钙和糖类相对含量变化,用1700~1500 cm-1波段的拟合峰面积比S酰胺I/S木质素、S酰胺Ⅱ/S木质素和S酰胺Ⅱ/ S酰胺I来比较蛋白质相对含量变化。结果显示,病叶的草酸钙相对含量增加、多糖和蛋白质相对含量在减少。将叶片1800~800 cm-1范围的二阶导数进行系统聚类,发现病叶化学成分的改变没有影响聚类效果,聚类正确率达100%。
  • 材料研究中的应用
    张云霞,王蒙,郭兆清,冯敏,王斌,曹学伟,徐晓轩,王玉芳*
    光散射学报. 2016, 28(4): 317-323. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201604008
    利用水热法实验制备黄钾铁矾固溶系列样品AFe3(SO4)2(OH)6,其中A位置可以被K+、Na+和H3O+占据。此外,还制备近全钾占据的黄钾铁矾作为对比样品。对制备的黄钾铁矾群样品进行了拉曼光谱测试,黄钾铁矾的拉曼光谱分为羟基区(3000~4000 cm-1)、硫酸根内部模式、点阵振动模三个主要部分,并对有异议的振动模的归属重新做了分析。利用拉曼光谱峰的数目以及频移,离子半径的大小、键长、键角的变化等信息,采用胡克定律分析了黄钾铁矾固溶系列A位置的离子替换作用。A位置离子的替换作用主要影响黄钾铁矾结构中OH基周围的环境,使得与羟基相关的振动模发生变化。
  • 其他光谱技术及应用
    吴运熹1.2,石瑞英1.2*,王彬3,赵红艳3
    光散射学报. 2016, 28(1): 91-96. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201601015
       空穴传输层是有机光伏器件中的重要组成部分。本文制备了一种可用于空穴传输层的高分子复合膜,制备过程采用了静电自组装(LbL)的方式和低温常压的还原条件。相比于其他制备方式,本文提出的方法不仅厚度可控而且具有更好的电学性能。实验中采用紫外-可见光吸光光度计(UV-Vis spectrometer)对结果进行验证。实验表明,低温常压条件下的还原结果与传统的高温真空条件得到的结果非常接近。低温条件减少了对高分子链的破坏,使得复合膜的空穴迁移率可以由10-6 cm2/Vs提升到10-5 cm2/Vs的数量级。
  • 表面增强拉曼散射技术
    朱剑,安虹宇,陈若天,范峰滔*,李灿*
    光散射学报. 2016, 28(1): 1-5. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201601002
       通过块状材料溶解(BMD)方法合成了形貌规整的BiVO4单晶样品。利用原子力显微镜联用的共焦拉曼光谱借助表面等离子增强效应从微纳尺度研究了单斜层状BiVO4 {011}和{010}晶面光催化降解行为的反应动力学过程差异,发现在{011}晶面上光催化的降解速率常数是{010}晶面的2倍。另外,光氧化探针辅助的单粒子荧光成像进一步佐证了该结果,荧光探针分子在光激发下主要在{011}晶面上被氧化。
  • 光散射理论研究
    王文静1,刘 伟 *,陈文钢1,John C. Thomas1,2,王雅静1,申晋1
    光散射学报. 2018, 30(1): 6-9. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201801002
    使用动态光散射法可以获得颗粒的光强加权平均粒径,以及光强加权颗粒粒度分布。为获得数量或体积加权颗粒粒度分布,提出从光强分布到数量分布转换的直接比值法。该方法首先依据Mie散射理论求解不同粒径颗粒的散射光强,然后将光强分布与对应颗粒的散射光强进行比对,获得颗粒的数量分布,进而得到颗粒的体积分布。使用动态光散射法测量得到聚苯乙烯乳胶球混合样品的光强分布,利用直接比值法将光强分布转换为数量分布和体积分布,并与扫描电子显微镜测量的数量分布进行了对比,实验数据表明采用直接比值法能够获得准确的数量分布。
  • 综述
    蒋文萍1,吴其鑫2,闵军,戴翠霞*
    光散射学报. 2020, 32(3): 195-201. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.202003001
    光声成像是在最近一段时间里发展飞速的一种非侵入式的三维成像技术,它不仅包含纯光学成像的高对比度的特性,也有纯超声成像的高穿透深度的特性,因此光声成像可以得到高分辨率和高对比度的组织成像。这种技术为研究生物组织的结构形态、代谢功能、生理特征以及病理特征等提供了非常重要的手段,在整个组织结构以及功能成像上有着非常广泛的应用前景。本文主要是对光声成像技术的原理、光声成像技术和方法、光声成像在生物医学上的应用情况作一个简单介绍。
  • 光散射理论
    陈祖杰, 陈 茜, 秦 浩, 田友伟
    光散射学报. 2022, 34(2): 121-126. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.202202003
    根据激光与电子相互作用方程与电子辐射功率方程建立单电子对撞模型,借助MATLAB软件模拟,详细研究不同强度圆偏振激光脉冲作用下,电子振荡辐射的三维空间分布特点。研究结果表明,对撞电子的空间辐射最大值随激光强度的增大而增大。从三维空间图像特点来看,随着激光强度的增大,辐射圆锥面所围立体角不断扩大,当振幅峰值由线性向非线性过渡时,极角方向上的辐射值由平滑向出现波折转变,方位角方向上由均匀向非均匀变化,当归一化激光强度达到10时,辐射方向近似垂直于运动方向呈平面。
  • 表面增强拉曼散射技术
    陈熠达1,吉祥波1,蒋小华1,侯宜栋2,唐朝东2,蒋之森2,何 碧1*
    光散射学报. 2018, 30(3): 209. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201803003
    表面增强拉曼(Surface-Enhanced Raman Scattering,SERS)光谱能够有效解决常规拉曼中信号极弱问题,在低浓度分析物的痕量检测、甚至单分子的检测中具有重要的应用前景,是化学、生物、环境等领域重要的分析手段。在SERS中,高性能SERS基底的实现是关键。本文以微球自组装技术为基础,实现了一种大面积、廉价、高效的SERS基底加工、形貌表征和拉曼增强光谱研究。通过开展R6G分子的SERS研究发现,此种SERS基底对R6G拉曼散射信号的增强倍数是一般粗糙基底的五倍以上。结合数值模拟分析系统实验研究,本文进一步分析了微球直径、纳米颗粒的高度等参数对基底表面附近局域热点和SERS增强倍数的影响规律,给出了最优化的SERS基底优化参数。本文工作可为SERS研究提供潜在高性能的SERS基底。
  • 化学和生物研究中的应用
    白鹏利,王钧,尹焕才,田玉冰,姚文明,高静
    光散射学报. 2016, 28(2): 163-167. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201602012
    以3种不同的动物(3*10)血样以及21个人血液作为分析对象,采用主成分分析(PCA)结合拉曼光谱进行血液定性识别检测,通过矢量归一化对拉曼信号进行预处理,以及杠杆值与残差值得分图剔除异样点,使得人与动物血样的识别率均高于95%,并在此基础上进一步采用PCA进行动物血样之间的识别,使得个体的识别率高于90%。实验结果表明PCA在血液识别检测中具有较好的应用前景和可行性,该方法也可以为刑侦、生命科学等应用领域提高借鉴。
  • 表面增强拉曼散射技术
    曹刚,黄祖芳,孙艳,杜生荣,林金勇,林居强,冯尚源,雷晋萍,林宏心,陈荣
    光散射学报. 2016, 28(2): 106-111. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201602002
       本文介绍浸泡法制备基于滤纸的SERS基底,并分析滤纸SERS基底表面银纳米粒子(AgNP)的分布与浸泡时间的关系。以精浆为检测对象,通过对比514 nm和785 nm两种波长激发获得的精浆SERS光谱数据,确认了785 nm激发具有更好的光谱数据,同时还比较了该波长激发下精浆的常规拉曼光谱与SERS光谱。更为重要的是,通过采用精浆中654 cm-1谱峰强度评估不同浸泡时间下(6 h, 12 h, 24 h)滤纸SERS基底的增强性能和测量结果的重复性。实验结果表明,12 h浸泡获得的滤纸SERS基底表面具有均匀的AgNP分布,在785 nm波长激发下,这种SERS基底对于精浆SERS光谱显示出很好的增强效果和光谱重复性。
  • 表面增强拉曼散射技术
    周侠1,张莉1,王红艳1,王雪艳1,杨良保2*
    光散射学报. 2017, 29(4): 309. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201704004
    本文通过合成高密度尖端的Au-Ag合金纳米海胆,实现了对有机磷农药乙基对氧磷和有机氯农药r-六六六的检测。我们首先合成Ag纳米颗粒,然后用L-多巴还原Ag纳米颗粒,最终形成高密度尖端Au-Ag合金纳米海胆结构。高密度尖端结构用作SERS基底,通过便携式拉曼光谱仪实现对有机磷农药乙基对氧磷和有机氯农药r-六六六的检测,结果显示具有较高的灵敏度。该方法简单,方便,灵敏度高,有望实现对农药残留高灵敏的现场检测。
  • 光散射理论研究
    涂政乾1*,董立超3,赵东峰3,冯迪2,王慎泽1
    光散射学报. 2020, 32(3): 245-250. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.202003008
    本文对玻璃晶圆加工过程中常见的三种缺陷类型——颗粒缺陷、气泡缺陷、三角形划痕的散射光强进行分析,发现不同缺陷结构在空间中有不同的散射光强分布特点,可以建立缺陷结构与散射光强空间分布的对应关系;同时针对产线中晶圆表面微米量级缺陷,进行了不同尺寸颗粒缺陷的散射光强度计算,得出了微米级别缺陷尺寸与散射光强度之间的关系曲线。从而提出一种非成像缺陷检测方法:检测获取缺陷散射光强值与空间分布,利用散射光空间分布结构确定缺陷结构以及利用散射光强计算缺陷尺寸,从而间接确定缺陷信息,达到缺陷检测的目的。为晶圆产业应用过程中的缺陷快速检测提供方法参考。
  • 表面增强拉曼散射技术
    赵琦,刘翠玲*,孙晓荣,苗雨晴
    光散射学报. 2016, 28(1): 6-11. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201601003
           使用共焦显微拉曼光谱仪,结合表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering ,SERS)技术,采集含有农药马拉硫磷和二嗪农的苹果汁样本的基于银纳米溶胶的表面增强拉曼光谱,采用距离匹配和判别分析的方法对其进行定性分析。然后结合偏最小二乘(Partial Least Squares ,PLS)方法对两种农药的表面增强拉曼光谱分别进行数学建模分析。结果表明表面增强拉曼散射(SERS)技术对无损快速定性分析马拉硫磷和二嗪农具有较高的准确性,而定量分析二者的含量也具有较高的可行性。
  • 材料研究中的应用
    吴江滨1,张昕1,韩文鹏1,乔晓粉1,M. Ijas2,A.C. Ferrari2, 谭平恒1*
    光散射学报. 2016, 28(1): 16-22. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201601005
        我们通过共振拉曼光谱测量了转角多层石墨烯的层间振动模式:剪切模和呼吸模。根据改进的线性模型,我们发现在转角多层石墨烯界面处的层间呼吸耦合与正常Bernal堆垛多层石墨烯的强度相当。此结果显著地不同于层间剪切耦合,后者在转角多层石墨烯界面处的层间剪切耦合减弱到了正常Bernal堆垛多层石墨烯的20%。另外,我们首次发现在层间呼吸耦合存在着次近邻原子层之间的相互作用,其强度为最近邻的9%。我们发现当采用与界面层间旋转角度相对应的激发光时,转角多层石墨烯的拉曼信号得到极大的增强。为此,我们引入光学跃迁允许的电子联合态密度的这一概念,通过理论计算,我们发现这种联合态密度的极大值决定了拉曼信号共振线型的激发光能量极值。本研究表明,层间振动模式是探测二维层状异质层间耦合的有效手段,为其在器件应用方面的研究奠定了基础。
  • 材料中的应用
    韩启瑞, 康明亮, 陈雪冰, 张静
    光散射学报. 2022, 34(2): 127-133. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.202202004
    本文以二水合钨酸钠为主要原料,通过水热方法将单斜相氧化钨原位生长在六方相氧化钨表面,从而构建了单斜相/六方相“异相结”氧化钨光催化剂(m/h-WO3)。XRD、Raman和SEM的结果表明,通过控制反应溶液的浓度,可以实现m/h-WO3“异相结”中单斜相/六方相的组成调控。可见光下降解罗丹明B的实验结果表明,相较于单斜相和六方相WO3,m/h-WO3具有更高的光催化活性,而且m/h-WO3中六方相和单斜相的组成是影响光催化性能的主要因素之一,5% m/h-WO3展现了显著的光催化降解能力,降解速率分别为六方相和单斜相WO3的7.6倍和5.0倍。SPV表征结果表明,m/h-WO3“异相结”,特别是具有合适晶相组成的m/h-WO3可以显著提高光生电子和光生空穴的分离效率,从而提高光催化性能。
  • 特邀讲座
    程光煦
    光散射学报. 2018, 30(3): 284. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201803014
    非弹性光散射中两个最具有代表性的现象就是拉曼散射和布里渊散射,它们分别以印度科学家拉曼(C. V. Raman)和法裔美籍科学家布里渊(L. Brillouin)的名字命名的。人们对前者的认知远比后者多(包括相应的散射现象的理解和认识)。为此,本文将对L.布里渊及以他名字命名的布里渊散射做详细的介绍和阐述。
  • 化学和生物研究中的应用
    刘照军1,王继英2,王文佳1,杨蕊3
    光散射学报. 2016, 28(1): 45-50. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201601009
          石灰是中国古代最早使用的重要胶凝材料,广泛应用于房屋、墓葬、城墙、堤坝等古代建筑工程中。古人还在石灰灰浆中添加糯米浆、动物血液、植物汁液、红糖、桐油、纸筋、秸草等有机材料以增进其性能。此外,中国古代还使用石灰、粘土和砂石组成现在称为“三合土”的混合石灰材料以构筑墓葬、城墙和水利工程等建筑墙体。在古建筑遗址的修复和保护工作中,本着“修旧如旧”的原则,必须对古建筑修建所采用的原材料和施工工艺进行分析研究,从而为修复工作提供科学可靠的依据。本文综述了在对中国古代建筑石灰灰浆的分析中所采用的光谱分析技术,包括拉曼光谱、红外光谱、X射线衍射和X射线荧光光谱,以及扫描电子显微镜、热重分析等其它一些分析技术,讨论了各种分析技术的用途、优势和劣势。
  • 表面增强拉曼散射技术
    姬文晋,张磊,罗洪盛,宋巍,郑育英
    光散射学报. 2016, 28(4): 293-296. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201604004
    制备了银溶胶作为表面增强活性基底,以此为基础详细研究了BPA的表面增强拉曼光谱(SERS)。研究了促凝剂氯化钠的加入对增强效果的影响。实验结果表明,当BPA乙醇溶液的浓度低至10-7 g/mL时,依然可以得到明显的SERS信号。此方法操作简便快捷,无需对样品进行预处理,在BPA的快速检测方面具有很大应用潜力。
  • 表面增强拉曼散射技术
    汪晓安, 沈薇, 余道洋, 董荣录, 唐祥虎
    光散射学报. 2021, 33(1): 24-31. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.202101003
    本文介绍了基于毛细管的金纳米棒(Au nanorods, AuNRs)与金纳米哑铃(Au nanodumbbells, AuNDs)组装结构,并从灵敏性、均一性和重现性等角度对两种不同纳米单元构筑的基底进行了表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)效应比较研究。结果表明,合成前驱体和分散体系均相同基础上调控得到的两种纳米单元在表面配体交换处理与构筑工艺一致前提下的基于毛细管组装,AuNDs较AuNRs组装结构表现出更高的SERS活性,而两者的均一性和重现性相当。通过选择SERS效应相对显著的毛细管基AuNDs组装结构对实际水体中的孔雀石绿进行取样和SERS检测,检测能力达到2×10-3 μg/g 量级,表明此策略对实际水体中微量孔雀石绿的快速高灵敏检测具有一定的可行性。
  • 化学和生物研究中的应用
    胡智萍1,2,王肖丽1,2,张振龙1,2,程秀英1,2*,毛艳丽1,2
    光散射学报. 2016, 28(2): 168-174. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201602013
    固体支撑脂质双层膜能很好的模拟生物膜系统,固体衬底的表面结构和性质会影响双层膜的成膜过程、流动性、微区形成以及化学活性,进而影响蛋白的特性。本文,我们在两种衬底云母和二氧化硅表面,构建了包含神经节苷脂GM1的固体支撑脂质双层膜,用拉曼光谱研究了两种衬底表面脂质膜的分子构象。并且,在脂质膜表面加入淀粉样-beta蛋白,分析两种衬底上淀粉样-beta蛋白的构象差异。
  • 表面增强拉曼散射技术
    孟娟1,2,杨良保2,张莉1*,唐祥虎2*
    光散射学报. 2016, 28(4): 297-301. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201604005
    本文通过对尿液进行前处理,实现了人体尿液中毒品快速分离和纯化。并且,我们以自组装的金纳米棒为SERS基底对纯化的尿样进行检测,结合便携式拉曼光谱仪成功实现了对尿液中冰毒、摇头丸、甲卡西酮的分析检测,具有很高的灵敏性。整个纯化和检测过程只需要~3.5 min,该方法方便、快捷,有望实现现场对吸毒人员尿样中毒品的灵敏性检测。
  • 材料研究中的应用
    杨学弦1,张峰1,刘理军1,廖文虎1,刘永辉2,莫贤通1,冯晶1
    光散射学报. 2016, 28(1): 12-15. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201601004
        应用键弛豫理论(BOLS)对层状硒化钨材料的拉曼光谱进行定量分析,得出了硒化钨层数与键参数的数值函数关系。澄清了硒化钨拉曼频移层数效应的内在起因:硒化钨层数增加时,拉曼振动模A1g发生蓝移是由于最近邻原子的影响;成建原子控制着硒化钨拉曼E12g模和B12g模的红移。
  • 化学和生物研究中的应用
    冯泽阳1,张卫红2,郑颖3,朱铁权1,陈建2*
    光散射学报. 2016, 28(1): 27-41. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201601007
        拉曼光谱有着原位无损分析的特点,被广泛应用在考古文物的鉴定与研究中。自2000年以来,随着拉曼光谱技术的不断发展完善,国内外学者积极探索和发掘其在考古研究和文物保护领域的应用潜力。本文详细综述了2000年以来拉曼光谱在考古领域的应用,尝试对相关文献资料进行分类总结,阐述拉曼光谱对考古研究的重要性。
  • 化学和生物研究中的应用
    曹盼,康亚楠,祖恩东*
    光散射学报. 2016, 28(1): 42-44. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201601008
          水热法合成祖母绿的化学成分、晶体结构和宝石学性质与天然祖母绿相似,常规宝石学检测项无法有效区分。合成祖母绿的生长环境比天然祖母绿理想,其晶格应力较小,相应的声子寿命较长,对应的拉曼谱峰线宽较窄,因此拉曼光谱半高宽可提供祖母绿是天然或合成的信息。本论文使用德国布鲁克Senterra型激光拉曼光谱仪进行测试分析,发现天然祖母绿的半高宽均在8.5 cm-1以上,而水热法合成祖母绿均在8.5 cm-1以下。
  • 化学和生物研究中的应用
    王晨阳,孙理鑫,牛永生,胡聪伟,周伟,胡伟青
    光散射学报. 2016, 28(1): 51-55. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201601010
        本文采用量子化学从头计算方法对FLiNaK-ZrF4体系中锆的不同配位结构及不同阳离子的影响进行了模拟计算,锆的配位数与其特征峰的峰位呈线性关系。对不同配比的FLiNaK-ZrF4体系样品进行拉曼光谱实验,结果表明,随着ZrF4含量的增加,体系中自由F-浓度减小,导致锆的配位数降低并出现桥氟结构。高温熔融状态下,FLiNaK-0.37ZrF4样品中六配位结构分解形成五配位和七配位结构。
  • 化学和生物研究中的应用
    任小娟1,温宝英2,陈鉴东1,朱建荣 *,李剑锋2*
    光散射学报. 2018, 30(3): 258. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201803010
    本文通过使用便携式拉曼光谱仪来快速检测废水中残留有机溶剂的种类和含量。首先利用便携式拉曼光谱仪建立标准拉曼谱图库,然后用便携式拉曼光谱仪检测废水样品并与标准谱图库比对,即可获得废水中含有的有机溶剂的种类和含量。该方法简便、灵敏、快速,对于实时监测废水的排放具有重要意义。
  • 快报
    张雷,王卫*,张红*
    光散射学报. 2016, 28(2): 97-101. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201602018
          石墨烯作为一种单层碳原子厚度的二维材料,其在可见光和近红外波段的吸收率只有2.3%。这大大限制了其在太阳能电池、光电探测等领域的应用。本文提出一种金属-介质组成的周期纳米结构,利用纳米结构中激发的磁激元共振(Magentic Polaritons,“MP”)效应,实现了石墨烯在近红外波段的吸收增强。利用有限元法的理论仿真,系统研究了纳米结构参数对石墨烯吸收特性的影响。结果表明,在特定结构参数下,能使石墨烯的吸收率增大16倍左右。利用Inductor-Capacitor(LC)电路模型成功解释了石墨烯的吸收增强的物理机制,预测了复合系统的磁激元共振峰波长,发现石墨烯的存在不影响磁激元共振峰的位置。文中提出的纳米结构在加工上易于实现,研究结果将在基于石墨烯的新型光电子器件的设计和实现方面有潜在应用价值。
  • 其它光谱技术及应用
    王涛, 张华芳, 毛艳丽
    光散射学报. 2021, 33(1): 93-100. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.202101013
    低维有机-无机杂化钙钛矿材料由于其独特的光电性能而受到广泛关注。本文利用金刚石对顶砧装置对不同尺寸的CH3NH3PbI3(MAPbI3)纳米立方块进行了高压研究。并探索了尺寸效应对MAPbI3纳米立方块在高压下的光学性能的影响规律。高压原位紫外-可见吸收和荧光光谱结果显示,两种不同尺寸的MAPbI3纳米立方块的带隙和光学性能出现了不同的变化规律。其中,小尺寸MAPbI3纳米立方块,在0.25 GPa以下,带隙随着压力的增加一直减小,而对于大尺寸纳米立方块的带隙,在0.67 GPa以下,随着压力的增加持续增加。原位高压拉曼的测量和分析表明,尺寸效应与八面体[PbI6]4-和有机阳离子CH3NH3+间的相互作用有关。我们的研究结果为深入了解低维有机-无机杂化钙钛矿纳米晶的带隙调控和光学特性以及结构稳定性提供了研究依据,为提高有机-无机杂化钙钛矿电池的转化效率开辟了一种研究思路。
  • 材料研究中的应用
    张文莹,蒋文凤,卢学刚*,梁工英
    光散射学报. 2017, 29(4): 314. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201704005
    本文通过将单分散Fe3O4胶体粒子分散嵌埋于琼脂糖水凝胶网络结构中,制备了一种新型磁响应光子晶体水凝胶,并对其光学性质进行了研究。首先通过水热法制备了由表面羧基修饰的Fe3O4胶体粒子,并将其分散于水中制成胶体溶液。将该胶体溶液与琼脂糖单体混合,通过交联聚合使之形成琼脂糖水凝胶。由于琼脂糖水凝胶较大的网络空间结构,使得Fe3O4胶体粒子仍能保持其可动性,在外加磁场作用下,处于水凝胶网络中的Fe3O4胶体粒子可以对磁场做出响应并形成晶态胶体阵列,且随着磁场强度的变化,凝胶的结构色也表现为连续可调的特性。这种结构色可动态调控的光子晶体水凝胶,为胶体光子晶体的实际应用提供可能。
  • 表面增强拉曼散射技术
    朱储红,孟国文,王秀娟
    光散射学报. 2016, 28(2): 116-119. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201602004
        表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering, 简称为SERS)能够提供有机分子的指纹特征信息,且具有灵敏度高和响应时间短等优点,是一项具有发展前景的分析技术。纳米结构SERS基底是获得SERS信号的关键。本文利用简便的电沉积方法在硅片上制备大面积的金微/纳颗粒阵列。金纳米颗粒之间存在大量狭小的纳米间隙,在光激发下产生大量的SERS“热点”,从而具有很高的SERS灵敏度。而且,这种金微/纳结构具有高结构稳定性和化学稳定性。该结构对浓度低至10–12 M的罗丹明6G (R6G)具有很高的SERS灵敏性,且具有很好的SERS信号均匀性。利用这种微/纳结构阵列SERS基底,实现对水中低浓度农药甲基对硫磷的成功检测。这表明我们制备的金微/纳颗粒阵列在检测环境中的毒性有机物污染物方面具有潜在的应用前景。