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江苏省高等学校大学生实践创新 训练项目申请表（2009）项目名称：贵金属有序纳米结构的调控及其 表面增强拉曼散射特性研究 申请学校：东南大学 二零零九年五月十一日 江苏省高等学校大学生实践创新训练计划项目申请表 项目名称 贵金属有序纳米结构的调控及其表面增强拉曼散射特性研究 项目所属 一级专业门 理学 项目所属 二级专业类 物理学 项目类型（）个人项目 （）团队项目 项目实施时间 起始时间：2009 年 9 月 完成时间：2011 年 5 月 申请人或申请团队 姓名 年级 学校 所在院系/专业 联系电话 E-mail 主持人 季诚 07 东南大学 物理系/光信息 科 学 与 技术 jicheng1989 成 员 詹翔 07 东南大学 物理系/光信息 科 学 与 技术 王俊 07 东南大学 物理系/光信息 科 学 与 技术 wangjun0507 导 师 姓名 邱腾 年龄 31 单位 东南大学 行政职务/专业技术职务 教授 主要成果 主要从事国家优先发展方向硅基纳米半导体发光材料的微结构和发光机理以及贵金属表面增强拉曼散射特性的研究。在国际核心学术期刊发表SCI论文 40 余篇。2007年应邀为综述性国际期刊Materials Science and Engineering:R:Reports 撰写了关于纳米功能材料制备的综述性文章。2008 年受聘为 Recent Patents on Nanotechnology 杂志编委，3rd IEEE International NanoElectronics Conference(INEC)纳米光电子分会主席。现为东南大学物理系教授，博士生导师。一、申请理由（包括自身具备的知识条件、自己的特长、兴趣、已有的实践创新成果等）前不久，诺贝尔物理学奖获得者克劳德科恩坦诺奇教授，来到东南大学，以“光与物质”为主题，为我们作了精彩演讲。坦诺奇教授认为，“目前有一个趋势必须引起重视！学生缺乏学习物理的兴趣，目前是一个全球性的难题。”经过两年的课程学习和科学实践，我们已经储备了较多的专业知识，但是正如坦诺奇教授所言，对物理学我们并没有产生越来越浓厚的兴趣，这是为什么呢？我们觉得，这主要是在我们的课程教育中，科学与现实并没有紧密结合！虽然，在学校与本系的支持下，我们已申请到小额经费的资助，开展了小型光电应用器件的研制工作并初步获得成功，但我们并没有满足。这是因为，我们并没有接触到全新的东西，并没有涉足到真正未知的物理研究课题。我们知道科研工作是需要严谨求实、不惧困难、大胆开拓、勇于创新的，我们也知道科研工作是精彩纷呈、充满诱惑的，我们非常愿意在科研的道路上不断地充实自己，享受科研带给我们的激情和快乐。因此，在获知“江苏省高等学校大学生实践创新训练计划”后，我们毫不犹豫报名参加，并选择纳米科技创新作为我们的主方向，这是由于：作为物理学的重要分支，纳米技术正在深刻地改变着世界的面貌，它极大地提高社会生产力，正在改变着人类传统的生产模式，并有可能从根本上解决目前人类所面临的环境污染、生态平衡破坏、原材料与能源消耗等诸多严重问题；同时，纳米科技能够开发物质潜在的信息和结构潜力，使单位体积物质储存和处理信息的能力提高百万倍以上。由于纳米技术不可估量的经济效益和社会效益，包括为信息产业的电子、光电子的继续发展提供强大的推动力和技术支持；为制造业、国防、航空和环境应用提供更物美价廉的材料；为医疗、医药和农业上加速生物进步将起的巨大作用，人类可以预计到 21 世纪，纳米科学和技术将能按人类意愿改变人造物体的特性，从而推动一场新的工业革命。物理系有较多老师从事纳米技术的研究，如邱腾教授所研究的纳米材料在生物科学中的应用，我们对它有着浓厚的兴趣。我们在充分利用课上和课余时间学习和关注纳米科技方面的知识的同时，还在邱老师的指导下阅读国内外着名学术期刊中纳米科技的研究动态，立足于我们物理系自身的学科特点和科研优势，在邱老师的认真指导下进行了基础性试验的练习和探索性试验的研究。在对纳米材料的制备及其在单分子检测和表面增强拉曼散射应用方面充分调研的基础上，根据前一阶段我们的对纳米材料的知识积累，并在邱老师的指导下,我们提出了该项具有应用价值的研究课题，并已形成了较完整的研究思路，我们有信心二、项目方案（包括项目的训练目标、前期准备、组织实施、过程管理、实践环节、教师指导、项目结题等）表面增强拉曼散射（SERS）用于分子检测的化学、生物传感器，需要作为传感器的材料具有大动态的响应范围以及均匀稳定的响应信号。当前的研究热点倾向于制备表面结构确定、分布均匀、有序可控的二维金属周期结构作为SERS 活性基底，这种活性基底不仅能在较宽的动态范围内获得可靠、稳定、均匀的 SERS 信号，而且可以提供理想的模型以检验 SERS 理论。现有的手段由于制备成本高、程序繁琐、技术复杂、难以大面积量产等诸多问题，应用于分子传感领域受到限制。本项目将从实验和理论两方面入手，采用传统的模板法，探索以替换不同生长电压和贵金属沉积时间为主的条件改变对于贵金属纳米结构的影响和控制，在此基础上构筑一系列具有典型特征的有序贵金属纳米结构阵列，以提供理想的模型来检验 SERS 理论，为获得简单廉价的可应用于分子检测的化学、生物传感器的普适涂层做出努力。训练目标：通过该项目，使基础知识得到巩固和加深，充分调动科研积极性和创造性，使我们的科研素质得到进一步提高。前期准备：对该科研方向进行充分的调研，学习并掌握相关的背景知识，熟悉实验所需药品的性质和使用规范，学习相关实验仪器的操作规范。组织实施、过程管理与实践环节：研究内容共分三个阶段，三部分紧密相关相接，但又有各自的独立性。第一阶段：总结前期贵金属有序纳米结构的生长机理与SERS特性的初步研究基础上探索以替换不同生长电压和贵金属沉积时间为主的条件改变对于贵金属纳米结构的影响和控制，在此基础上构筑一系列具有典型特征的有序贵金属纳米结构阵列；第二阶段：有选择地使用合理的理论模型来研究贵金属有序纳米结构的 SERS 现象，并和实验相比较，最后得到修正的真正适合实验结果的较为完备的 SERS 理论模型；第三阶段：尝试制备用于分子检测的化学、生物传感器。我们团队将严格按照相关规定，实行学校、院系和导师三级管理，做到分工明确，科学调配，科学严谨，求真务实。按照研究方案逐步进行研究工作。教师指导:我们选择邱腾教授作为我们的指导老师，他具有丰富的科研经验，本着教师指导为辅，我们思考和动手为主的原则，共同完成该科研项目。项目结题:该项目完成后，我们将在学校内进行汇报性总结。项目成果预计将以学术论文或国家专利的形式经有关部门验收。三、学校提供条件（包括项目开展所需的实验实训情况、配套经费、相关扶持政策等）本项目依托的单位东南大学是中央直管、教育部直属的全国重点大学，是“985工程”和“211 工程”重点建设的大学之一，拥有该项目研究的必须书籍和从互联网上查阅各种重要杂志期刊的电子版本的条件。东南大学物理系已有多种设备（包括电化学腐蚀装置、磁控溅射、激光脉冲沉积、拉曼光谱仪、稳态瞬态荧光光谱仪等），对于项目实施能够提供必要的帮助，系内的大型仪器将以免费使用的方式给予经费配套，这样可以进行广泛而又深入的工作。四、预期成果 预期研究结果主要包括撰写学术论文和申请国家专利等形式，考虑到本项目在目标、研究思路和研究方法上均有很好的研究特色和创新之处，预期该项目能在国内外一级刊物上发表科技论文，同时贵金属有序纳米结构的表面增强拉曼散射实验成果申请国家发明专利和可能地制作用于分子检测的化学、生物传感器。五、经费预算 总预算 5000 元 1.科研业务费 1750 元（含图书资料费 200 元，投稿版面费 500 元，测试分析费 700元，市内交通费 350 元）2.实验材料费 1750 元（主要为试剂、材料购置 1000 元及样品试制费用 750 元）3.实验设备配件费 1500 元（主要为仪器配件如光学元件的购置费 1500 元）六、导师推荐意见 季诚等三位同学物理基础扎实，对科研工作具有浓厚的兴趣，故推荐他们申请该项具有创新性的课题。签名：邱腾 2009年 5 月 4 日 七、院系推荐意见 项目方案论证合理，措施可行，同意推荐。院系负责人签名：王勇刚 学院盖章：2009年 5 月 4 日 八、学校推荐意见：同意申报 学校负责人签名：学校公章 2009年 5 月 11 日