基于有限元和分子动力学的SERS基底仿真优化方法技术

本发明专利技术属于有限元仿真优化技术领域，具体涉及基于有限元和分子动力学的SERS基底仿真优化方法，步骤包括通过有限元仿真软件构建包括上部介质区域和下部SERS基底区域的整体物理模型；通过模型开发器的接口和模块设置相关参数；在模型开发器中划分网格，进行求解计算和后处理得到电场增强因子；构建分子动力学模型和吸附模型并求解得到吸附信息；进行相关性分析获得参数优化模型。本发明专利技术充分考虑了实际SERS基底结构的有限元物理模型构建与电磁分析，并且充分考虑了罗丹明6G分子构型和基底结构，进而建立了分子吸附的分子动力学模型，能够较为准确的解析SERS基底的拉曼增强机制，并为基底结构优化提供了量化数据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有限元仿真优化，具体涉及基于有限元和分子动力学的sers基底仿真优化方法。

技术介绍

1、表面增强拉曼散射（surface enhanced raman scattering, sers）技术是一种新兴的表面光谱分析技术。sers技术在分析过程中无需对样品进行复杂的预处理，通过拉曼光谱的指纹特性可以对物质进行快速检测与识别。同时，sers基底表面的“热点”区域能够将待测物质的信号强度放大百万倍以上，有效解决待测物质信号弱和待测组分含量低的问题。

2、近年来，sers技术已成为环境检测、食品安全、物证检验等痕量检测领域极具应用潜力和研究价值的方法之一。此外，它在医学和生物
具有广阔的前景。然而对于sers技术，高性能活性sers基底是实现高精度痕量检测的关键，因此如何构建金属基底结构和优化成为sers领域的研究焦点。为了实现具有高灵敏性、均匀性、稳定性和再现性的sers活性基底结构优化，需要开发一种基于有限元分析和分子动力学模拟的sers基底结构优化方法，从宏观电磁增强和微观分析吸附两个角度对活性基底的拉曼增强机理进行表征，进本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于有限元和分子动力学的SERS基底仿真优化方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于有限元和分子动力学的SERS基底仿真优化方法，其特征在于：所述的S1中，利用原子力显微镜扫描SERS基底xy平面的90μm×90μm区域，获得SERS基底表面三维结构的坐标数据。

3.根据权利要求2所述的基于有限元和分子动力学的SERS基底仿真优化方法，其特征在于：所述的S2中，通过COMSOL有限元仿真软件，基于SERS基底表面三维结构的坐标数据，应用可视化点云方法构建三维表面，随后利用COMSOL的模型开发器，右击“几何”按钮，选择“转换实体”构造S...

【技术特征摘要】

1.一种基于有限元和分子动力学的sers基底仿真优化方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于有限元和分子动力学的sers基底仿真优化方法，其特征在于：所述的s1中，利用原子力显微镜扫描sers基底xy平面的90μm×90μm区域，获得sers基底表面三维结构的坐标数据。

3.根据权利要求2所述的基于有限元和分子动力学的sers基底仿真优化方法，其特征在于：所述的s2中，通过comsol有限元仿真软件，基于sers基底表面三维结构的坐标数据，应用可视化点云方法构建三维表面，随后利用comsol的模型开发器，右击“几何”按钮，选择“转换实体”构造sers基底三维实体物理模型，其几何总长、宽、高分别为90μm、90μm、5μm；

4.根据权利要求3所述的基于有限元和分子动力学的sers基底仿真优化方法，其特征在于：所述的s3中，对于上部介质区域，在模型开发器中右击“材料”按钮，选择“从库中添加材料”，材料设置为空气；对于下部sers基底区域，在模型开发器中右击“材料”按钮，选择“从库中添加材料”，材料设置为金；

5.根据权利要求4所述的基于有限元和分子动力学的sers基底仿真优化方法，其特征在于：所述的s4中，通过模型开发器的波动光学物理场电磁波-频域模块，分别设置入射光波长和功率，并使用近轴高斯光束近似，光束沿z轴负向传播，其背景场方程如下：

6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李政凯，唐佳静，郝劲松，刘宪福，李玉胜，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：