金属表面硫键的拉曼散射

A 调查研究 爱荷华州立大学的研究人员探索了利用定向拉曼散射光谱鉴定沉积在金（Au）和银（Ag）表面的自组装单层（SAM）的潜力。SAM 是由金属表面吸收有机硫醇 (R-SH) 而形成的，可用于需要对金属膜进行精确表面图案化的微电子应用领域。  

与表面增强拉曼光谱（SERS）相比，定向拉曼散射光谱法能更准确地表征 SAM。本研究测量了在粗糙的金和银表面上合成的 N-(6-巯基)己基吡啶氯化铵单层的 SERS 信号。金簇上单层的类型和 Au-S 结合单元的数量会影响 SERS 光谱，使 Au-S 波段移向更高的频率。此外，研究还发现 Au-S 振荡区域的跨度从 220 厘米到 350 厘米不等。^-1 拉伸振动所致。与径向振动相比，切向 Au-S 振荡键显示出较弱的 Au-S 键。结果证实，由于金表面与硫基之间的键较短且亲和力较强，Au-S 拉伸模式与 Ag-S 频带相比频率较高。

利用定向拉曼散射评估了光滑的金和银表面上苯硫酚单层的金属-硫振动键。在本研究测试的金属膜中，光滑的平面金膜由 Platypus Technologies 公司进行金属沉积。在金膜上沉积了 2 纳米的钛粘附层。苯硫酚溶液用于在金属膜上形成 SAM。

当激发光以特定角度入射时，就会产生被称为表面等离子体极化子（SPP）的电磁波。这反过来又会导致金属膜上吸收的分子发生拉曼散射。当拉曼散射光激发 SPP 时，就会产生 SPP 锥。在这项工作中，使用了魏尔斯特拉斯棱镜来收集 SPP 锥内产生的散射光。获得了每种薄膜的 SPPs 锥产生的定向拉曼信号。所有金属膜都产生了强烈的定向信号，并测定了苯硫酚吸收前后的 SPP 锥角。

结果表明，固定苯硫酚单层后，入射角和 SPP 锥角明显增加。固定苯硫酚后，金膜上的 Au-S 键峰值强度也有所增加。为了显示精确的定向拉曼信号，将从实验中收集到的入射角与计算出的电场平方和及反射率计算结果进行了比较。结果精确度为 ±0.01°，说明信号生成准确。

总之，定向拉曼散射可以对光滑的金和银表面上的单层进行表征。  

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参考资料

光滑金银基底上金属硫键的定向拉曼散射光谱