表面增强拉曼散射(SERS)技术是一种极具发展前景的生物检测技术，在高灵敏度、高可靠性的现场实时检测领域具有重大的应用潜力。目前，纳米SERS增强基底的可控制备及性能表征还是个难题，这严重阻碍了纳米结构在生化传感等方面的应用研究。本书在总结最新研究成果的基础上，系统介绍表面增强拉曼光谱的基本原理以及SERS生化传感技术的最新进展，重点研究高性能SERS基底的可控制备方法，针对病原微生物检测、食品安全和环境污染等领域建立了基于SERS技术的快速检测方案。这些研究成果将为多构型纳米结构的制备、性能与应用研究提供科学依据，为高灵敏度生物传感等技术提供新思路。

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目录
前言
第1章 SERS与金属纳米结构 1
1.1 SERS效应 1
1.1.1 拉曼散射效应 2
1.1.2 SERS基础知识 5
1.1.3 SERS增强机理 6
1.1.4 SERS基底 9
1.1.5 拉曼光谱检测设备 10
1.1.6 拉曼标记分子 11
1.2 SERS基底制备技术研究现状 14
1.2.1 固态金属纳米结构SERS基底 14
1.2.2 金属纳米颗粒溶胶SERS基底 21
1.2.3 复合SERS基底研究现状 25
1.3 SERS技术生化传感应用研究现状 27
1.3.1 基于SERS技术的小分子检测 27
1.3.2 基于SERS技术的核酸检测 28
1.3.3 基于SERS技术的蛋白质检测 29
1.3.4 基于SERS技术的病原微生物检测 30
参考文献 31
第2章 金属纳米结构表面等离子体共振理论计算基础 42
2.1 等离子体光学中的基本理论 42
2.1.1 自由电子气模型 42
2.1.2 金属表面等离子体波 43
2.2 时域有限差分方法 46
2.2.1 麦克斯韦方程组 47
2.2.2 时域有限差分方程 48
2.2.3 数值稳定性分析 53
2.2.4 数值色散分析 55
2.2.5 边界条件分析 56
参考文献 57
第3章 金属纳米结构光学特性数值分析 59
3.1 纳米结构的减反射特性数值计算 59
3.1.1 纳米柱和纳米孔阵列减反射特性数值分析模型 60
3.1.2 不同截面的纳米柱和纳米孔阵列的减反射特性 60
3.1.3 相同截面的纳米柱和纳米孔阵列的减反射特性 62
3.2 金属纳米孔阵列的透射特性 63
3.2.1 金属纳米孔阵列透射特性数值分析模型 64
3.2.2 不同形貌纳米孔阵列的透射特性 65
3.2.3 三角形纳米孔阵列的透射特性 66
参考文献 69
第4章 基于旋涂工艺制备的二维有序胶体晶体 72
4.1 旋涂法制备二维有序胶体晶体的基本原理 72
4.2 二维有序胶体晶体的旋涂 75
4.2.1 晶圆级单层胶体晶体的可控制备 75
4.2.2 晶圆级双层胶体晶体的可控制备 78
4.2.3 二维有序胶体晶体光禁带分析 79
4.3 限域自组装工艺 81
4.3.1 限域旋涂自组装基本原理 82
4.3.2 限域坑制备工艺 83
4.3.3 限域自组装效果 83
参考文献 85
第5章 二维有序AuFON纳米结构 86
5.1 AuFON基底结构设计 86
5.2 AuFON结构的电磁场增强特性 88
5.2.1 AuFON结构的仿真模型 88
5.2.2 AuFON结构的数值计算 89
5.3 AuFON结构的可控制备 93
5.3.1 AuFON制备的工艺设计 93
5.3.2 AuFON纳米结构层尺寸的调控 95
5.3.3 AuFON金属层的制备 100
5.3.4 AuFON纳米结构形貌误差分析 105
5.4 SERS基底的芯片化制备 106
参考文献 107
第6章 二维有序三角锥纳米结构和纳米孔阵列 108
6.1 三角锥纳米结构 109
6.1.1 三角锥纳米结构的可控制备 109
6.1.2 银三角锥纳米结构的形成机理 110
6.2 金属圆形纳米孔阵列及其变形结构 111
6.2.1 金属圆形纳米孔阵列制备流程 111
6.2.2 倾斜蒸镀技术 112
6.2.3 倾斜蒸镀结构表面电磁场分布分析 114
6.2.4 影响阵列结构形貌的因素分析 117
6.3 基于倾斜蒸镀的多种异形纳米孔阵列制备 120
6.3.1 异形纳米孔阵列制备工艺设计 120
6.3.2 三种异形纳米孔阵列 121
参考文献 123
第7章 微纳融合制造 124
7.1 周期性金字塔纳米结构 124
7.1.1 金字塔纳米结构制备工艺设计 124
7.1.2 金字塔结构的可控制备 126
7.1.3 金字塔结构的电磁场特性分析 131
7.1.4 金字塔结构的SERS性能测试 136
7.2 周期性纳米棒结构 138
7.2.1 纳米棒结构制备工艺设计 138
7.2.2 纳米棒结构的可控制备 140
7.2.3 纳米棒结构的SERS性能测试 143
7.3 周期性金属PIB纳米结构 144
7.3.1 金属PIB纳米结构制备工艺设计 145
7.3.2 金属PIB纳米结构的可控制备 146
7.3.3 金属PIB纳米结构的电磁场特性分析 149
7.3.4 金属PIB纳米结构的SERS性能测试 152
参考文献 153
第8章 基于双层胶体晶体的金属纳米结构 154
8.1 三角形纳米孔阵列结构 154
8.1.1 三角形纳米孔阵列结构制备工艺设计 154
8.1.2 三角形纳米孔阵列的可控制备 155
8.2 密堆型三角锥纳米结构 159
8.2.1 密堆型三角锥纳米结构制备工艺设计 159
8.2.2 三角倒锥形纳米孔结构的可控制备 160
8.2.3 密堆型三角锥纳米结构的SERS性能测试 163
8.3 六角星形纳米结构 163
8.3.1 六角星形纳米结构制备工艺设计 164
8.3.2 六角星形纳米结构的可控制备 165
8.3.3 六角星锥纳米结构的电磁场特性分析 169
8.3.4 六角星锥纳米结构的SERS性能测试 173
参考文献 173
第9章 金核银壳纳米颗粒 175
9.1 Au@AgNPs溶胶的电磁场特性 175
9.1.1 Au@AgNPs溶胶的仿真模型构建 175
9.1.2 Au@AgNPs溶胶的电磁场特性分析 176
9.2 Au@AgNPs溶胶的制备 178
9.2.1 金属溶胶制备工艺 178
9.2.2 Au@AgNPs溶胶的形貌表征 178
9.2.3 Au@AgNPs溶胶的形貌调节工艺 180
9.3 Au@AgNPs溶胶的光学性质 183
参考文献 184
第10章 复合SERS基底 185
10.1 复合SERS基底的结构设计 186
10.2 复合SERS基底的电磁场增强特性 186
10.2.1 金膜上Au@AgNPs结构的电磁场增强特性 187
10.2.2 AuFON上Au@AgNPs结构的电磁场增强特性 189
10.3 复合SERS基底的制备与表征 194
10.3.1 复合SERS基底结合工艺 194
10.3.2 复合SERS基底的材质、形貌及光学特性表征 197
10.4 复合SERS基底的结构优化 202
10.4.1 AuFON基底的结构优化 203
10.4.2 Au@AgNPs溶胶的结构优化 204
10.5 复合SERS基底的增强性能 206
10.5.1 SERS基底的检测灵敏度 206
10.5.2 SERS基底的增强因子计算 209
10.5.3 复合SERS基底的均一性 212
10.5.4 复合SERS基底的可重复性 214
10.5.5 复合SERS基底的稳定性 215
参考文献 216
第11章 SERS技术在生化检测中的应用 217
11.1 基于AuFON结构SERS基底的TNT检测 217
11.1.1 固定化技术 218
11.1.2 TNT检测性能分析 223
11.2 基于复合SERS基底食品安全检测 225
11.2.1 分子在基底上的吸附模型建立 225
11.2.2 基于复合SERS基底的百草枯检测 226
11.2.3 基于复合SERS基底的福美双检测 230
11.2.4 基于复合SERS基底的三聚氰胺检测 234
11.3 基于复合SERS基底的病原微生物检测 238
11.3.1 基于复合SERS基底的大肠杆菌检测 238
11.3.2 基于复合SERS基底的枯草杆菌检测 240
11.3.3 基于主成分分析法的SERS光谱分析 241
参考文献 242