Luận án Tiến sĩ Vật lý: Nghiên cứu ảnh hưởng của các cấu trúc đế lên trường plasmon định xứ của các hạt nano bạc trong tán xạ raman tăng cường bề mặt

Luận án Tiến sĩ Vật lý "Nghiên cứu ảnh hưởng của các cấu trúc đế lên trường plasmon định xứ của các hạt nano bạc trong tán xạ raman tăng cường bề mặt" trình bày tổng quan lý thuyết về hiệu ứng plasmon và vật liệu plasmonic, hiệu ứng tán xạ Raman tằng cường bề mặt; Kết quả nghiên cứu chế tạo đế SERS trên các đế nền dựa trên cơ sở dung dịch các cấu trúc nano bạc; Kết quả nghiên cứu về đặc điểm và tính chất của các đế SERS là các cấu trúc nano bạc dị hướng bằng phương pháp khử trực tiếp trên các loại đế khác nhau.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận án Tiến sĩ Vật lý: Nghiên cứu ảnh hưởng của các cấu trúc đế lên trường plasmon định xứ của các hạt nano bạc trong tán xạ raman tăng cường bề mặt BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Nguyễn Thị Bích Ngọc NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC CẤU TRÚC ĐẾ LÊN TRƢỜNG PLASMON ĐỊNH XỨ CỦA CÁC HẠT NANO BẠC TRONG TÁN XẠ RAMAN TĂNG CƢỜNG BỀ MẶT Chuyên ngành: Vật lý Chất rắn Mã số: 9 44 01 04 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ CHẤT RẮN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. Trần Hồng Nhung 2. PGS.TS. Chu Việt Hà Hà Nội – Năm 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tôi. Dƣới sự hƣớng dẫn của PGS.TS. Trần Hồng Nhung và PGS.TS Chu Việt Hà các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực với kết quả thực nghiệm thu đƣợc, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dƣới bất cứ một hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã đƣợc thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Hà Nội, tháng năm 2022 Nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Bích Ngọc LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất tới PGS.TS. Trần Hồng Nhung trƣớc khi lâm trung làm việc ở phòng Nanobiophotonics – Viện Vật lý – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Cho đến khi ở thời gian cuối cùng của cuộc đời mình PGS. TS. Trần Hồng Nhung luôn là ngƣời thầy hết lòng giúp đỡ, định hƣớng nghiên cứu, tạo mọi điều kiện cơ sở vật chất để tôi hoàn thành luận án. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Chu Việt Hà làm việc tại trƣờng Đại học Sƣ phạm – Đại học Thái Nguyên, ngƣời hƣớng dẫn thứ hai đã tận tình giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và hoàn thành luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn thành viên nhóm nghiên cứu Nano Biophotonics – Viện Vật lý – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện về cơ sở vật chất, trang thiết bị, đƣa ra những lời khuyên về kiến thức và kinh nghiệm nghiên cứu để tôi có thể thực hiện các thí nghiệm nghiên cứu phục vụ cho luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến lãnh đạo Viện Vật lý – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam nơi tôi đang công tác đã tạo mọi điều kiện cho tôi có thể hoàn thành việc học tập và nghiên cứu khoa học. Bên cạnh đó, tôi cũng xin cảm ơn Phòng sau đại học, Khoa Vật lý, Học viện Khoa học và Công Nghệ đã tạo mọi điều kiện để giúp tôi trong quá trình học tập tại học viện. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã luôn bên cạnh, ủng hộ và động viên để tôi có thể hoàn thành quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận án nghiệp này. Hà Nội, tháng năm 2022 Nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Bích Ngọc MỤC LỤC MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 CHƢƠNG 1 ................................................................................................................8 TỔNG QUAN VỀ HIỆU ỨNG PLASMON VÀ TÁN XẠ RAMAN TĂNG CƢỜNG BỀ MẶT DO HIỆU ỨNG PLASMON .......................................................8 1.1.Tổng quan về hiệu ứng plasmon và vật liệu plasmonic ........................................8 1.1.1. Hiệu ứng plasmon của các cấu trúc nano kim loại ..................................... 8 1.1.2. Hiệu ứng plasmon – polariton bề mặt ........................................................ 9 1.1.3. Trƣờng cộng hƣởng plasmon bề mặt định xứ (LSPR) ............................. 15 1.2. Tán xạ Raman tăng cƣờng bề mặt ......................................................................18 1.2.1. Tán xạ Raman ........................................................................................... 18 1.2.2. Hiệu ứng tán xạ Raman tăng cƣờng bề mặt (SERS) ................................ 21 1.2.2.1. Lý thuyết điện từ của SERS ...............................................................22 1.2.3. Sự ảnh hƣởng của các cấu trúc đế lên trƣờng Plasmon định xứ của các hạt nano kim loại trong SERS .................................................................................. 29 1.2.3.1. Đơn hạt nano kim loại trên đế phẳng ...............................................30 1.2.3.2. Một dimer kim loại plasmon trên đế phẳng .......................................35 1.2.4. Tính toán hệ số tăng cƣờng của đế SERS ................................................ 36 1.2.5. Các loại đế SERS và phƣơng pháp chế tạo .............................................. 37 1.2.4.1. Đế SERS hạt kim loại dạng keo trong dung dịch ..............................38 1.2.4.2. Đế SERS cứng ...................................................................................40 1.2.4.3. Các đế SERS linh động ......................................................................41 1.2.4.4. Các đế SERS linh động trong suốt.....................................................41 1.2.5. Ứng dụng đế SERS .................................................................................. 42 1.2.6. Thực nghiệm nghiên cứu chế tạo đế SERS và sử dụng đế SERS để nghiên cứu sự tăng cƣờng tán xạ Raman bề mặt của chất phân tích ................. 44 1.3. Kết luận ................... ...