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扫描隧道模式下针尖增强拉曼光谱观测偶氮苯自组装单分子层中的分子弯曲研究
摘要： 针尖增强拉曼光谱（TERS）能够放大偶氮苯自组装单分子层（SAMs）极其微弱的拉曼响应，从而实现对样品表面纳米尺度的化学表征。最近，我们建立了一个物理模型来描述扫描隧道模式（STM-TERS）下探测的偶氮苯SAMs的TERS强度，该模型考虑了隧穿结内强电场引起的分子弯曲。该模型很好地预测了金多晶膜（111）上己基偶氮苯SAM（AzoC6）的TERS强度随针尖与基底间电场变化的实验现象。然而，在相同条件下研究烷基链长度约为前者两倍的长链十一烷基偶氮苯（AzoC11）SAM的TERS强度时，发现模型与实验存在差异。本研究通过引入针尖与SAM间机械相互作用导致的额外弯曲机制（当针尖-样品距离小于分子长度时产生），扩展了分子弯曲模型。改进后的模型能准确描述AzoC6和AzoC11在偏压或针尖-样品距离变化时的TERS强度行为。最终我们定量确定了两种分子弹性性质的差异，从物理层面解释了两种SAMs TERS强度行为的区别。
关键词： STM-TERS（扫描隧道显微镜针尖增强拉曼光谱）、自组装单分子层（SAMs）、针尖增强拉曼光谱（TERS）、分子弯曲、偶氮苯
更新于2025-09-19 17:13:59
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自组装单分子层对紧聚焦光场极化纳米断层扫描
摘要： 近年来，四维（4D）功能纳米材料因其对纳米（光）电子学、纳米生物技术或纳米生物医学等前沿领域的影响而备受关注。作为第四维度的显著光学功能化，需要精确定制的光场才能实现最佳效果。这些光场同样需要具备四维特性，即在三维（3D）空间中进行纳米结构化，同时偏振嵌入额外的纵向分量。尽管已有若干实现四维光场的方法被提出，但由于缺乏适当的分析技术，其突破受到阻碍。我们结合分子自组装（即纳米化学）与纳米光学，提出利用功能材料本身作为传感器进行相应光场的偏振纳米断层扫描。该方法无需任何数据后处理，即可在纳米级分辨率下单次识别非傍轴光场。我们通过数值模拟和实验验证了该方法的可行性，阐明了其对振幅、相位及三维偏振的敏感性。通过对非傍轴场特性的分析，证明了本方法在下一代4D材料领域的能力与潜力。
关键词： 四维（4D）功能纳米材料、纳米光学、非傍轴光场、自组装单分子层（SAMs）、偏振纳米断层扫描
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于多壁碳纳米管的芳香族挥发性有机化合物传感器：通过十六烷基硫醇功能化提高灵敏度
摘要： 芳香族挥发性有机化合物（VOC）传感器因能满足市场对高灵敏度、快速响应、低功耗及稳定传感器的迫切需求而日益受到关注。苯和甲苯检测在化工行业空气监测乃至人体呼气生物传感等领域具有多重应用潜力。本研究报道了一种基于金纳米颗粒修饰多壁碳纳米管（MWCNTs）并功能化长链硫醇自组装单层膜（1-十六烷基硫醇HDT）的室温甲苯/苯传感器。通过高分辨透射电镜（HRTEM）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对金纳米颗粒修饰效果及硫醇单层膜与MWCNTs的键合情况进行了表征。实验表明，Au-MWCNT和HDT/Au-MWCNT传感器对芳香族蒸汽的检测限可达ppm级，自组装层的引入使传感器灵敏度提升高达17倍，同时增强了选择性和响应动力学性能。
关键词： 多壁碳纳米管（MWCNTs）、蒸汽传感器、灵敏度、金修饰多壁碳纳米管、自组装单分子层（SAMs）、选择性
更新于2025-09-11 14:15:04