光学人工微结构的制备及在生物检测中的应用

论文摘要

食品安全关系国计民生,种类繁多的农药以及重金属过度使用直接危害到人们的身体健康。为了提高食品安全,研究出快速高效的农药检测技术是一项迫在眉睫的任务。目前存在的农残检测技术多种多样,各有千秋,本文主要以微结构为载体进行研究。微结构是指尺寸达到微米量级,且呈现宏观结构所不具备的特定功能或性质的结构。微结构主要包括光子晶体和超材料。超材料是指具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合材料,它是由亚波长谐振单元按照特殊的宏观序列排列而成,其工作波长远大于其结构尺寸。通过改变超材料的结构可以实现对电磁场的操控,其中光学模式（如:磁等离子体共振、布拉格衍射等）的调控可以通过结构参数的改变来实现。磁共振模式对周围环境折射率的变化十分敏感,因此,可以将重金属或农药以特定方式加载到超材料结构中,通过测试吸收光谱实现对不同种类、不同浓度重金属和农药的动态监测。本文所做的工作主要分为以下几个方面:（1）通过热化学法合成银纳米颗粒,通过测试可以得到其本征吸收峰,即银纳米颗粒的表面等离子体共振。将不同种类、不同浓度的重金属离子分别滴入银纳米颗粒中可以对其表面等离子体共振产生不同的影响,通过吸收光谱测试可以实现对重金属的有效监测。（2）金属-介质-金属是超材料的一种重要构形,通过建模仿真方法建立了Ag-SiO2-Ag的结构,研究了介电占空比对结构中光学模式的影响。介电占空比与介质厚度和光栅的尺寸有关,对磁共振起着至关重要的作用。通过对电磁场分布的分析和数据拟合,得出了其相变规律和占空比的相关规律。（3）将不同浓度的农药均匀混合在聚酰亚胺溶液中,将混合溶液分别旋涂在Au薄膜上,然后在表面旋涂单层聚苯乙烯微球。通过反射光谱的测试实现对农药的检测。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王玉颖

导师: 张霞

关键词: 微结构,超材料,磁共振,生物检测

来源: 曲阜师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 物理学,植物保护

单位: 曲阜师范大学

分类号: S481.8;O439

总页数: 52

文件大小: 4931K

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