納米技術(shù) 納米物體化學(xué)成分檢測(cè) 石墨烯等離激元表面增強(qiáng)紅外光譜法 征求意見(jiàn)稿

1納米技術(shù)納米物體化學(xué)成分檢測(cè)石墨烯等離激元表面增強(qiáng)紅外光譜法本文件規(guī)定了紅外光譜領(lǐng)域，納米物體化學(xué)成分檢測(cè)的基于石墨烯等離激元表面增強(qiáng)紅外光譜的本文件利用透射式微區(qū)紅外光譜結(jié)合石墨烯等離激元增強(qiáng)襯底，適用于薄膜厚度小于50nm的物質(zhì)的紅外光譜測(cè)定。本文件適用于具有紅外活性分子振動(dòng)模式的痕量固相物質(zhì)的紅外光譜檢GB/T21186-2007傅立葉變換GB/T32199-2015紅外光譜定性分GB/T30544.1-2014納米科技術(shù)語(yǔ)第一部分：GB/T6040-2019紅外光譜GB/T30544.1-2014、GB/T6040-2019界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文3.13.23.3紅外光譜分辨率Resolutionofinfraredspectroscopy采集試樣紅外光譜的分辨率，單位波數(shù)(cm-1)。3.4紅外光譜采集次數(shù)Scansininfrareds2試樣測(cè)試過(guò)程中紅外光譜采集和平均的次數(shù)3.5納米尺度Nanoscale處于1nm至100nm之間的尺寸范圍。3.63.73.8具有紅外指紋區(qū)表面等離激元響應(yīng)的石墨烯納米結(jié)構(gòu)3.93.10電學(xué)轉(zhuǎn)移特性曲線Electricaltransfer源漏之間電流值Ids隨柵壓Vgate改變的變化曲線，可以用于判斷石墨烯的載流子遷移率和狄拉克點(diǎn)。4符號(hào)和縮略語(yǔ)狄拉克點(diǎn)，將石墨烯費(fèi)米能級(jí)調(diào)制為零時(shí)所需的柵壓，單位伏特4.2Vgb增強(qiáng)襯底背景柵壓，將石墨烯費(fèi)米能級(jí)調(diào)節(jié)至CNP時(shí)施加的柵壓，單位伏特(V)。4.3Vg4,4Vg增強(qiáng)襯底柵壓變化，?Vg=｜Vg-Vgb｜。34.5Extinction集石墨烯等離激元的紅外吸收光譜的信號(hào)，其中，I為到達(dá)檢測(cè)器的紅外質(zhì)與微米紅外光波長(zhǎng)存在顯著的尺寸失配（超過(guò)3個(gè)數(shù)量級(jí)），導(dǎo)致光與物質(zhì)相互作用十分微弱，難以被有效放大數(shù)個(gè)量級(jí)，因此，石墨烯等離激元是實(shí)現(xiàn)痕量納米物質(zhì)增強(qiáng)紅外光譜測(cè)試的理想介質(zhì)。當(dāng)石墨烯等離激元共振頻率與分子振動(dòng)頻率接近時(shí)，石墨烯等離激元和分子振動(dòng)近似為兩個(gè)相互子振動(dòng)由于尺寸失配導(dǎo)致其無(wú)法被遠(yuǎn)場(chǎng)入射紅外光有效驅(qū)動(dòng)，但是石墨烯等離激元的簡(jiǎn)諧振蕩可以有效驅(qū)動(dòng)分子振動(dòng)（如圖1所示），并與分子振動(dòng)模式相互耦合；由于共振相位不同，石墨烯等消光度消光度石墨烯等離激元增強(qiáng)紅外光譜未增強(qiáng)消光度消光度石墨烯等離激元增強(qiáng)紅外光譜未增強(qiáng)波數(shù)波數(shù)波數(shù)46.2傅里葉變換顯微紅外光譜儀大小可調(diào)范圍包含100μm-300μm，分辨率應(yīng)高于8cm-1，滿足GB/T21186-2007中第3章規(guī)6.3源表應(yīng)穩(wěn)定輸出連續(xù)可調(diào)電壓并可測(cè)試實(shí)時(shí)電流的雙通道輸出輸入裝置，輸出電壓可調(diào)范圍應(yīng)包含a)按GB/T21186-2007規(guī)定，試驗(yàn)環(huán)境應(yīng)為溫度15-30°C，相對(duì)濕度應(yīng)低于70%。紅外光譜分辨率7.2石墨烯等離激元增強(qiáng)襯底的安放+側(cè)剖視圖：7.3石墨烯等離激元的空白測(cè)試），采集石墨烯等離激元表面增強(qiáng)襯底的紅外吸收光譜7,4痕量樣品制樣與測(cè)試5激元增強(qiáng)襯底表面，烘干形成固相薄膜，厚度應(yīng)在0-50c）獲得待測(cè)樣品的石墨烯等離激元表面增強(qiáng)的紅外吸收光譜。記錄凹陷峰頻率和石墨烯等離激b）利用原子力顯微術(shù)和掃描電子顯微術(shù)表征石墨烯薄膜的形貌（高度應(yīng)小于2nm、寬度應(yīng)在20-c）空白的石墨烯等離激元表面增強(qiáng)襯底測(cè)量的紅外光譜吸光度宜大于0.005，共振頻率范圍應(yīng)在675cm-1-2000cm-1；絲纖維蛋白（4nm）；有機(jī)高分子：聚環(huán)氧乙烷（8nm），聚甲基丙c）石墨烯等離激元表面增強(qiáng)襯底未附著痕量固相樣品時(shí)的石墨d）石墨烯襯底附著痕量固相樣品前的吸光度和石墨烯等離激元共振吸e）待測(cè)樣品來(lái)源及其石墨烯等離激元表面增強(qiáng)襯底附著痕量樣品后的納米薄膜形貌6附錄A納米技術(shù)納米物體化學(xué)成分檢測(cè)石墨烯A.1石墨烯等離激元表面增強(qiáng)襯底形貌2.502004006008001000圖A.1原子力顯微術(shù)獲得的石墨烯納米條圖A.2掃描電子顯微術(shù)獲得的石墨烯納米條帶圖像，石墨烯納米條帶的寬度分別A.2石墨烯等離激元表面增強(qiáng)襯底質(zhì)量7700060005000400030002000石墨烯條帶_4石墨烯條帶_3石墨烯條帶_2石墨烯條帶_1石墨烯薄膜1200160020002400波數(shù)（cm-1）圖A.3.采集的單層石墨烯薄膜區(qū)域及納米條帶區(qū)域的拉曼光譜。拉曼激光波長(zhǎng)為-100-0.2-0.10.00.10.2Vds(V)圖A.4石墨烯等離激元增強(qiáng)襯底的電學(xué)輸出特性曲線，其中Ids為源漏電84020襯底電學(xué)特性曲線CNP~80V-60-40-200204060Vg（V）0.80.60.40.20.00.80.60.40.20.0ΔVg=160VΔVg=140VΔVg=120VΔVg=100VΔVg=80V12001400160018002000波數(shù)(cm-1)圖A.6柵壓調(diào)制的石墨烯等離激元表面增強(qiáng)墨烯等離激