申请/专利权人：厦门大学

申请日：2019-11-07

公开（公告）日：2021-02-23

公开（公告）号：CN110836860B

主分类号：G01N21/35(20140101)

分类号：G01N21/35(20140101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.02.23#授权;2020.03.20#实质审查的生效;2020.02.25#公开

摘要：本发明公开了一种基于超构材料的表面增强红外基底及其分子检测方法，红外基底依次设有支撑衬底、均匀表面等离激元薄膜和周期阵列；通过调控周期阵列的周期，该红外基底的均匀表面等离激元薄膜与电偶极子模式相互耦合，使得后者的谐振波长发生变化，近场电场强度发生增强；当待测分子吸附或制备于该红外基底时，通过外部红外光谱设备，即可测试得到该待测分子的表面增强红外吸收光谱。所述均匀表面等离激元薄膜采用介电常数实部为负值的金属材料或介电材料制备，其厚度为大于200nm。检测方法为：1实验测试光谱获取；2理论仿真光谱获取；3评价函数构建；4反演求解；5结果分析。

主权项：1.一种基于超构材料的表面增强红外基底的分子检测方法，其中，红外基底依次设有支撑衬底、均匀表面等离激元薄膜和周期阵列；通过调控周期阵列的周期，该红外基底的均匀表面等离激元薄膜与电偶极子模式相互耦合，使得后者的谐振波长发生变化，近场电场强度发生增强；当待测分子吸附或制备于该红外基底时，通过外部红外光谱设备，即可测试得到该待测分子的表面增强红外吸收光谱，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：实验测试光谱获取，将待测分子吸附或制备于所述红外基底，采用外部红外光谱设备，获取实验测试的表面增强红外吸收光谱，并通过寻峰获取待测分子红外指纹信息；通过调控周期阵列的周期，获取多组实验测试光谱；步骤2：理论仿真光谱获取，利用分子介电常数的洛伦兹函数及厚度对吸附了待测分子的红外基底，进行仿真计算，得到理论仿真光谱；其洛伦兹函数表达式为： 其中k为待测分子指纹的数量，ε∞为分子介电常数的高频常数项，Sk为振子强度，ωk为振子共振频率，γk为阻尼频率，ω为角频率；采用步骤1获取的一组红外指纹信息，作为洛伦兹函数中振子共振频率ωk的初始解；步骤3：评价函数构建，将实验测试光谱及理论仿真光谱，代入评价函数；所述评价函数由最小二乘法构建，表达式为： 其中，M和N分别表示所选取参与反演计算的光谱组数以及每组光谱的波长数量，i和j表示求和公式的变量，λij表示在光谱上所选取的波长点，Rcij表示基于洛伦兹函数和分子厚度d对红外基底进行仿真计算所得到的理论仿真光谱，Rmij表示外部红外光谱设备测试所得到的实验测试光谱；步骤4：反演求解，采用寻优算法，对所述步骤3中的评价函数进行反演求解；步骤5：结果分析，通过恢复表面增强红外吸收光谱，对寻优算法返回结果进行分析，确定待测分子光学常数的洛伦兹函数表达式，以及分子薄膜的厚度。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 厦门大学 一种基于超构材料的表面增强红外基底及其分子检测方法

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