2016年, 第28卷, 第3期　刊出日期：2016-09-30

  

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综述
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  拉曼光谱原位表征在有机光电器件中的应用

  王聪，周学宏，王蓉，刘琳琳*，解增旗，马於光*

  光散射学报. 2016, 28(3): 195-202. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201603002

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  拉曼原位表征（Ramanin situ characterization）就是在不破坏样品的情况下利用拉曼光谱实时监测变化过程，以表征样品在真实环境下的结构性能变化或记录样品在整个过程中的实时信息。在器件的工作时，原位检测化学结构、物理结构的变化，有利于深入了解器件微观结构与光电性能间的关系，帮助我们优化器件结构，提高器件性能。本文主要针对有机光电器件，总结原位观察生长、老化、带电状态的特点和规律，探讨了原位拉曼光谱在有机光电器件原位表征中的应用和发展潜力。
表面增强拉曼散射技术
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  光谱法研究pH值对纳米银及其与赖氨酸相互作用的影响

  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

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  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。
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  PVDF微孔滤膜负载金纳米粒子用于牛奶中三聚氰胺的SERS快速检测

  曾甜，陈钱，江茜，周吉*，叶勇

  光散射学报. 2016, 28(3): 209-213. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201603003

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  本文报道了一种利用聚偏二氟乙烯（Polyviny Lidene Fluoride,PVDF）微孔滤膜为载体的三聚氰胺(Melamine, MAM)的简便快速痕量分析技术。通过柠檬酸钠还原法制得平均粒径为30 nm的纳米金溶胶，加入不同浓度的三聚氰胺后金纳米粒子快速聚集，这种纳米金聚集体可以通过简便快捷的过滤技术截留在PVDF微孔滤膜表面，进而用于SERS检测，在水溶液中最低检测浓度为0.05 mg/L。我们进一步在牛奶样品中进行检测，在牛奶中检测限可以达到1 mg/L，满足大部分国家规定的婴儿配方食品中三聚氰胺的限量值为1mg/Kg的参考标准。该分析方法制备过程简单、成本低廉、总分析时间短，易于实现现场快速灵敏检测，应用前景广阔。
材料研究中的应用
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  结合椭圆偏振光谱与傅里叶红外光谱的宽禁带半导体薄膜光学特性表征

  谢灯； 丘志仁； 万玲玉； TIN Chin-che； 梅霆； 冯哲川

  光散射学报. 2016, 28(3): 214-219. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201603004

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  宽禁带半导体薄膜，包括碳化硅，氮化镓和氧化锌及其化合物以及异构体，带隙普遍在3.2 eV以上，一阶声子特征峰在100至1500 cm^-1之间。确定能带宽度和声子特征峰有很多方法，比如光致发光、拉曼散射、光学透射谱等，我们提出了一种结合椭圆偏振光谱与红外傅里叶反射谱进行传输矩阵分析的方法，能够同时确定从紫外波段（约250 nm）到远红外波段（约22000 nm）的薄膜材料色散关系和膜厚。我们构建了基于谐振子的光学函数模型，并论证这个模型很适合用于模拟由各种不同波长入射光波造成的共振吸收。
  
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  六角星形Ag纳米结构的光学及传感特性

  陈艳，郑杰，李玲，汪林文，张明朝，谢征微，李玲，陈卫东

  光散射学报. 2016, 28(3): 220-225. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201603005

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  本文用时域有限差分法研究了六角星形Ag纳米结构的消光光谱及其传感特性。计算结果表明，随着顶角角度从20°逐渐增大到140°，六角星形Ag纳米结构消光光谱峰值波长出现蓝移现象，并且强度逐渐减弱。折射率灵敏度受顶角角度影响变化很大，但角度变化对消光光谱的半高全宽的影响较小,品质因数主要受折射率灵敏度的影响在30°时最大。对于实验中顶角钝化的情况，本文分析发现，顶角钝化程度对其消光光谱也有一定影响，品质因数会随着顶角钝化的增加而减小，传感特性减弱。
化学和生物研究中的应用
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  抗疲劳类保健品中非法添加药物的拉曼检测法

  张建红，王红球，许莉，宁岩实，姜丽，易裕民，张丽

  光散射学报. 2016, 28(3): 226-229. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201603007

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  本文采用拉曼光谱方法研究抗疲劳类保健品中非法添加化学药物的快速筛查方法。该方法结合拉曼光谱初筛、光谱叠加分析和增强拉曼光谱以获取样品的特征拉曼信息，通过分析样品和化学药物的拉曼信息的匹配程度，判断抗疲劳类保健品中是否非法添加了化学药物。采用这种方法对北京公安在市场上抽样送检的上百种保健品进行了测试，检测的准确性大于95%，这表明拉曼光谱方法可用于快速筛查抗疲劳类保健品中是否非法添加药物。
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  利用显微拉曼光谱和光谱成像技术分析指纹残留物的研究

  李开开,徐少辉

  光散射学报. 2016, 28(3): 230-236. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201603008

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  利用共聚焦显微拉曼光谱技术，对玻璃片上的油脂指纹进行分析研究。根据其特征峰位置和数目将样品进行分类，并对特征峰所对应的分子振动基团进行指认。在此基础上，对玻璃片上的油脂指纹进行拉曼光谱成像，从而获得油脂指纹纹线物质在空间上的分布情况。实验结果表明，共聚焦显微拉曼光谱技术可以区分不同成分的指纹残留物，拉曼成像技术可以同时获得指纹的图像和物质成分，对于油脂指纹的提取和分析有广阔的应用前景。
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  南京地区气溶胶散射特性综合观测

  谢银海,曹念文,祝存兄,杨少波

  光散射学报. 2016, 28(3): 237-244. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201603006

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  利用中国气象局南京综合观测基地的Rayleigh-Raman-Mie激光雷达Mie通道实测数据反演分析南京北郊气溶胶光学消光特性。对2013年11月至12月雾霾天气进行观测并分析得到光学消光系数，并结合CALIPSO卫星搭载的激光雷达CALIOPSO level.2分类产品数据进行消光特性参数分析。利用CALIPSO监测2012年冬季一次沙尘过程所得结果与地基微脉冲偏振激光雷达结果一致。
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  国产与进口黑色签字笔墨迹的拉曼光谱比较分析

  连园园，梁鲁宁

  光散射学报. 2016, 28(3): 245-251. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201603009

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  近几年，文件检验类案件数量呈增长趋势，而在篡改文件和书写时间的检验过程中，经常涉及对黑色签字笔油墨的鉴定。为了为广大文件检验工作者在日常工作中遇到涉及黑色签字笔油墨的案件鉴定提供思路,也为普通老百姓在日常生活中使用黑色签字笔时提出注意事项。本研究采用拉曼光谱技术对常见的62 支国产黑色签字笔和42 支进口黑色签字笔进行比较分析。结果表明：采用785 nm的激发光和532 nm的激发光对104 支黑色签字笔进行拉曼光谱检验，可以得到不同品牌型号黑色签字笔油墨的拉曼光谱图；根据特征拉曼峰的不同，62 支国产黑色签字笔被分为3 类，42 支进口黑色签字笔被分为10 类，每种黑色签字笔的特征谱峰出现位置的重复性好。大多数国产黑色签字笔油墨都含碳，很难得到良好的区分，而大多数进口黑色签字笔油墨为染料，较容易进行区分。
  
其他光谱技术及应用
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  FTIR结合聚类分析法在姜科植物物种分类及鉴别中的应用

  刘艳，司民真，李家旺， 张川云， 张德清，李伦， 熊洋

  光散射学报. 2016, 28(3): 252-258. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201603010

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  利用傅里叶变换红外光谱仪分别检测17种姜科植物的的光谱特征，并通过系统聚类和相关性系数法来探讨各植物间的亲缘关系。结果显示，聚类分析树系图和相关性分析结果相吻合，当花叶山姜和黑果山姜的距离系数为1（最小），相关系数为0.991(最高)，亲缘关系最近。该研究得出同亚属植物间、野草果与山姜属植物属近缘种，支持了顶花莪术、温郁金在分类系统中的独立性，建议划分为独立种。聚类分析中姜科植物种间的聚合较好，物种鉴定正确率达到100%。因此，FTIR结合聚类分析法在姜科植物物种分类及鉴别中是一种可行性手段。
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  时间分辨荧光光谱研究铁电材料锶钡铌氧（SBN）及铬离子掺杂的锶钡铌氧（SBN:Cr³⁺）的荧光热猝灭和光猝灭

  范大勇，王秀丽，冯兆池，李灿

  光散射学报. 2016, 28(3): 259-263. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201603011

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  本文使用稳态及时间分辨荧光光谱法对陶瓷相铁电材料Sr_xBa_1-xNb₂O₆(SBN-x)及Cr³⁺掺杂的Sr_xBa_1-xNb2O₆ (SBN:Cr³⁺)的光生载流子的复合动力学进行了研究。带边激发条件下SBN-70非辐射复合过程在温度高于137 K时已快于辐射复合，说明SBN在765 nm处对应的发光中心极容易受到晶格振动影响，使激发态电子转而通过声子参与的无辐射跃迁回到基态。对于Cr³⁺离子掺杂的SBN-70，使用395 nm和480 nm激发得到发光中心的热激活能分别为Ea=380.9±61.0 meV和Ea=374.6±51.4 meV。发现了SBN低温下很强的光致荧光猝灭性质，其产生原因可能归属为样品对激发光的吸收造成的捕获电子态对发光的二次吸收。
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  基于主成分分析的不同预处理方法对关节软骨分类的影响

  毛之华，尹建华

  光散射学报. 2016, 28(3): 264-269. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201603012

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  本文采用不同方法对来自正常和病变关节软骨样本的红外光谱进行预处理，而后利用主成分分析对关节软骨进行鉴别分析。首先对关节软骨切片实现傅里叶变换红外光谱采集，其次分别采用基线校准、标准化、多元散射校正和标准正态变量变换对软骨的红外光谱进行预处理，然后对原始光谱（矩阵）以及预处理光谱进行主成分分析，根据得分矩阵对样本进行分类分析。结果表明：预处理方法结合主成分分析可以更好地对正常和病变关节软骨样本进行分类，而且多种预处理方法的结合可以更好地增强样本间的区分度。另外，针对关节软骨样本，多元散射校正比标准正态变量变换具有更好的增强效果。
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  金纳米核壳局域表面等离子体激元的消光特性研究

  高新成，吕靖薇，昭庭，汪发美，杨琳，刘超，李春生，牟海维

  光散射学报. 2016, 28(3): 270-274. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201603013

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  采用离散偶极近似(discrete dipole approximation, DDA)方法考察核壳比和外界介质折射率对ITO/Au、CdS/Au、Nb-Sn/Au纳米核壳粒子表面等离子体共振消光特性的影响，并利用杂化理论对其物理本质解释。仿真结果表明，ITO/Au和CdS/Au纳米核壳的 模式对应的共振峰峰位随核壳比的增加逐渐红移，而Nb-Sn/Au纳米核壳对应的共振峰峰位随核壳比的增加逐渐蓝移； 模式对应的四极共振峰峰位随核壳比的增大缓慢蓝移；集中在金壳两极点的振荡电荷对核壳球模式和腔模式的耦合作用以及电场分布有显著影响；相同尺寸纳米核壳的消光能力由强到弱依次是ITO/Au、Nb-Sn/Au、CdS/Au。

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  钴纳米结构光学性质的离散偶极近似分析

  程蒙蒙，张卫纯*，尹小刚，樊济宇

  光散射学报. 2016, 28(3): 275-280. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201603014

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  基于离散偶极近似理论，模拟分析了四种不同钴纳米结构的光学性质，具体讨论了钴单质半径、钴金合金材料的组分、钴金核壳结构中的内核大小及壳厚度、钴空心球的尺寸及空球壳厚度等参数对其消光光谱的影响。结果表明，半径50 nm的钴颗粒水溶液消光效率最大，且散射强度优于吸收；中空钴球相比实心颗粒消光谱红移，内半径40 nm、壳厚5 nm的空心钴纳米结构在可见光区域的消光效率最高；半径50 nm、钴金原子成分比值为1的合金颗粒在可见光区域具有较宽的散射光谱；随钴金核壳结构中核壳尺寸的增大，消光谱都由显示有两个峰位的波形演化为一个半高宽较大的波形，颗粒特性受核壳金属的共同作用。这些结果可以为其在太阳能领域等应用中的结构参数选择提供参考和借鉴。
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  以非手性铕化合物为探针的手性氨基醇圆偏振荧光光谱

  唐宇轩，贾国卿，张莹，冯兆池*，李灿*

  光散射学报. 2016, 28(3): 281-284. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201603015

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  圆偏振荧光光谱（Circularly Polarized Luminescence, CPL）是一种手性化合物表征与分析的光谱手段，然而，直接CPL检测只适用于具有特征发色团的手性化合物，这极大限制了CPL的应用范围。本文报道了一种利用非手性荧光探针分子间接检测分子手性的CPL方法。以手性氨基醇的检测为例，研究发现：非手性铕化合物Eu(fod)3探针分子可与手性氨基醇相互作用，并使得Eu(fod)3产生诱导CPL（Induced circularly polarized luminescence, ICPL）信号，该ICPL信号不仅具有较高的不对称因子glum，而且其正负性与待测手性氨基醇的手性构型表现出极大的相关性。同时，研究发现ICPL光谱的glum值对不同结构的手性氨基醇表现出不同的变化趋势。以上结果表明以非手性铕化合物Eu(fod)3为探针分子的间接CPL检测方法是手性氨基醇类分子手性构型检测的有效手段。

   
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  非对称领结型纳米孔阵列的光透射特性

  孙鑫，冯敏，王斌，曹学伟，王玉芳*

  光散射学报. 2016, 28(3): 285-292. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201603016

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  本文利用数值模拟的方法研究了两种不同的非对称领结型纳米孔结构的光学特性。对于偏置间隙的领结型纳米孔，其基模共振与孔的周长呈线性关系。并且，不同的间隙尺寸对间隙偏置的敏感度不同。对于间隙的一边的结构发生变化的领结型纳米孔，基模共振可以通过改变单个几何参量（剩余部分的高度h2）进行线性调制。另外，研究中还观察到了类Fabry-Perot共振的共振峰分裂。我们在这项工作中提出的这两种打破领结型纳米孔的对称性的方法可以灵活地对领结型纳米孔结构的共振进行操控。