基于银纳米粒子的局域表面等离子体共振效应提高草甘膦基于茚三酮间接检测的灵敏度

常规的农药残留检测一般存在前处理操作复杂,耗时较长,方法不够灵敏等问题。根据氨基与茚三酮显色原理和局域表面等离子体共振(LSPR)增强光吸收原理,利用紫外-可见吸收光谱对水样品中草甘膦含量进行定量分析,并利用密度泛函理论进一步分析了显色的类似罗曼紫产物的光吸收增强机理。草甘膦与茚三酮在钼酸钠催化下反应生成类似罗曼紫产物;该物质在紫外–可见吸收光谱570 nm处有最大吸收峰,当其吸附在银纳米粒子(Ag NPs)表面上时,最大吸收峰蓝移至568 nm处,同时吸收强度显著提高;本研究中检出限为2.0174×10^(-11) mol·L^(-1),显著低于文献中约6.5×10^(-7) mol·L^(-1)的检出限。Gaussian 09软件计算得出,类似罗曼紫产物经由茚三酮的C O基团垂直吸附在Ag NPs表面,静电势表明茚三酮的C O基团优先与Ag稳定相互作用并形成Ag—O键,C O基团和C—N基团构成了π键共轭系统;连接草甘膦和茚三酮之间的C—N键是类似罗曼紫产物的生色团。因此,茚三酮衍生法可用于间接检测水样品中草甘膦,银纳米粒子LSPR效应增强了光吸收强度,比常规方法具有更高的灵敏度。

静电组装金纳米粒子制备局域表面等离子体共振传感膜

采用聚电解质自组装技术制备局域表面等离子体共振(LSPR)传感膜的方法,在玻璃基片上依次沉积聚电解质PDDA,PSS和PVTC,并通过静电吸附构建胶体金纳米粒子自组装膜形成LSPR传感膜.利用扫描电镜对LSPR传感膜表面形貌以及膜中金纳米粒子的粒径进行了表征,同时通过紫外-可见消光光谱对其灵敏度和渗透深度等重要参数进行检测.研究结果表明,所制备的LSPR传感膜粒子分布均匀、单分散性好、稳定性高、重现性好;消光峰位对样品溶液折射率的检测灵敏度为71nm/RIU,相应的峰强检测灵敏度为0.21AU/RIU,对表面吸附层的渗透深度约为16nm.

基于局域表面等离子体共振效应的聚合物波导传感器特性研究

以SU-8光刻胶作为波导芯层材料,设计了基于金纳米粒子的局域表面等离子体共振(LSPR)波导传感器。根据Mie理论,建立了金纳米粒子的消光模型,理论分析了纳米粒子半径、待测物折射率等因素对局域表面等离子体共振曲线的影响。分析表明:当待测液体折射率增大时,LSPR共振峰的位置发生红移。随着金纳米粒子半径的逐渐增大,传感器灵敏度增加。共振吸收峰逐渐由单峰变为双峰,其中一个峰位于520 nm波长附近,主要由表面等离子体吸收造成;另一个峰随金纳米粒子半径的增大而逐渐红移,主要由表面等离子体散射造成。

利用纳米金局域表面等离子体共振散射方法检测痕量汞(Ⅱ)

在Britton-Robinson（BR）（pH 为9．0）缓冲介质中，微量 Hg（Ⅱ）离子能诱使被巯基乙酸钠包被的AuNPs发生聚集，以此诱发局域表面等离子体共振（localized surface plasmon resonance，LSPR）散射峰的出现，随着 Hg（Ⅱ）浓度的不断增加，体系在548 nm的LSPR散射信号显著增强，其散射强度与 Hg（Ⅱ）的浓度具有相关性，且在0．08～0．8μmol·L^-1范围内呈现一定的线性关系，由此构建了以 Hg（Ⅱ）为目标分析物的LSPR散射分析检测方法，检测限为8 nmol·L^-1。研究了体系的LSPR散射光谱以及吸收光谱，利用扫描电镜考察了AuNPs与 Hg（Ⅱ）反应前后粒径的变化情况，发现单独的AuNPs呈现良好的分散状态，当加入 Hg（Ⅱ）后，AuNPs呈现聚集状态。同时探讨了体系反应机理，结果表明Hg（Ⅱ）的加入与AuNPs表面的羧基发生螯合作用诱导了AuNPs的聚集。考察了体系对金属离子 Hg（Ⅱ）的选择性，实验中选择了一系列的金属离子与AuNPs作用，其结果表明 Hg（Ⅱ）与AuNPs作用的LSPR散射信号增强效果最为明显，而其余离子即使在浓度较高时其LSPR散射强度依然较弱，说明了实验设计方案对 Hg（Ⅱ）具有优异的选择性。此外，研究了体系酸度，离子强度以及稳定剂对体系的影响。实验所建立起来的方法操作简单，分析速度快速，检测灵敏度较高。该方法已经成功用于环境水样中痕量 Hg（Ⅱ）的检测。

银纳米颗粒的局域表面等离子体共振传感

采用微波法合成银纳米颗粒,通过化学自组装技术将银纳米颗粒吸附在玻璃基片上,制备了银纳米颗粒的局域表面等离子体传感器.在纯水中,紫外可见光消光谱表明局域表面等离子体共振位于428 nm处。随外界折射率增加,共振峰发生红移,其折射率灵敏度达到(173±6)nm/RIU。在350℃温度下退火处理后,改变银颗粒在基片上的形貌,峰位发生约65 nm的红移,灵敏度下降约20%。理论分析表明,银纳米颗粒形状和基底的相互作用影响折射率传感的波长响应和灵敏度特性。

五边形截面的Ag纳米线局域表面等离子体共振模式

五边形截面的单晶Ag纳米线对ZnO量子点荧光具有增强的现象.为解释这一现象,利用时域有限差分法对五边形截面的Ag纳米线的局域表面等离子体共振模式进行了理论模拟.结果表明,五边形截面的Ag纳米线在紫外区域存在两个消光峰,分别由Ag纳米线的横向偶极共振(340nm)和四极共振(375nm)引起;这两个消光峰与ZnO量子点荧光增强峰相一致,而且随着Ag纳米线的半径增大而红移;消光峰对应的共振模式取决于Ag纳米线的截面形状;根据Ag纳米线电场增强倍数与激发光波长变化关系曲线可知,最大增强电场位于五边形截面的顶点处,而边线处电场增强较小.理论模拟的结果较好地解释了Ag纳米线/ZnO量子点体系的荧光增强现象,也为Ag纳米线在提高半导体材料发光效率、生物探测等方面的应用提供有益的参考.

金-二氧化钛(Au-TiO_2)复合薄膜的制备及局域表面等离子体共振(LSPR)效应

利用溶胶凝胶法在玻璃衬底上制备了金-二氧化钛(Au-TiO2)复合纳米薄膜,研究了热处理温度对复合薄膜表面纳米颗粒沉积的影响。利用原子力显微镜对样品进行了形貌表征,结果显示:复合薄膜是由纳米微晶组成的致密膜,温度越高越有利于Au粒子的形成。在550℃的热处理温度下,薄膜表面沉积的纳米微晶的粒径约为100nm。利用紫外-可见分光光度计测量了反射谱线,结果表明:由于局域表面等离子体共振(LSPR)的产生,在不同的热处理温度下,第一个反射峰(短波长处)不发生变化,第二个反射峰(长波长处)发生漂移(红移)。

基于复合纳米结构的局域表面等离子体光学传感器

局域表面等离子体光学传感器由于其体积小、灵敏度高、免标记等特点成为目前传感器研究热点之一。然而由于银纳米结构的生物兼容性以及氧化问题,成为该传感器发展的瓶颈。提出了利用金/银混合的金属纳米结构克服上述困难,并从有限时域差分数值计算方法入手,设计了银层50 nm,金层5 nm的六边形分布三角形复合传感结构,并利用纳米球自组装技术实现了该类型传感器。同时,与生物分子蛋白A的结合实验结果表明,该传感器在生物分子溶液浓度213.85 nM的条件下仍然具有较高的灵敏度。

局域表面等离子体研究进展

阐述了局域表面等离子体特性,金属纳米粒子的常用制备方法,以及不同形状、尺寸等因素对局域表面等离子体光谱和灵敏度的影响,分析了表面增强拉曼散射的增强因子与金属纳米粒子的等离子共振波长和拉曼激发波长之间的关系,介绍了局域表面等离子体在生物传感方面的应用.

基于银纳米颗粒局域表面等离子体共振散射特性测定多巴胺

在pH=5.91的Na2HPO4-KH2PO4缓冲溶液中,多巴胺通过静电作用使银纳米颗粒聚集,导致其局域表面等离子体共振性质改变,使体系的共振光散射强度显著增强。当多巴胺质量浓度在0.002~0.80μg·mL-1之间时,共振光散射强度的增强值ΔI490nm与多巴胺的质量浓度呈现出良好的线性关系,可得线性方程为ΔI490nm=1092.5ρ+6.25,检出限(3σ)为0.2 ng·mL-1,据此建立了一种快速、简便检测多巴胺新方法。已将本方法用于市售盐酸多巴胺注射液的检测,并与高效液相色谱法检测结果比较,测定结果可靠。

核/壳型纳米银球的局域表面等离子体共振调谐特性研究

利用离散偶极子理论数值模拟了核/壳结构纳米银球局域表面等离子体共振调谐特性,并应用等离子体杂化理论对其数值结果进行了解释。研究结果表明:对于固定的球壳结构,当改变内核介质的介电常数与内核结构尺寸时,其等离子体共振峰发生了明显的移动现象;对于固定的内核结构,当外核厚度变化时能有效实现共振峰的调控。

增强型局域表面等离子体共振纳米直写光刻

本文将Bowtie孔径结构与金属-介质-金属结构相结合,提出了一种新的局域表面等离子体共振纳米直写光刻结构,得益于金属-介质-金属结构中顶层透射Ag对透射光的放大增强以及底层反射Ag对透射光的反射补偿作用,聚焦光斑的尺寸得到压缩的同时深度得到了显著提高,理论仿真中当焦斑的FWHM为28 nm时,焦斑深度可以达到20 nm以上,这相对于传统纳米直写光刻结构,将焦斑的深度提升了4倍。随后,通过相关验证实验在光刻胶中获得了FWHM为47 nm,曝光深度为25 nm的焦斑图形,进一步证实了该结构在压缩焦斑尺寸以及提升焦斑深度上的显著优势。

局域表面等离子体共振效应气体传感器的研究进展

贵金属纳米结构的局域表面等离子体共振光学在光催化、光学传感器、表面增强光谱学、太阳能电池等领域具有广阔的应用前景。基于贵金属的局域表面等离子体共振效应传感器的性能主要依赖于贵金属的结构,总结了纳米贵金属粒子性质以及各种结构的制备方法和应用,并展望了未来表面等离子体共振效应传感器的发展趋势。

局域表面等离子体共振光谱的获取

金属纳米粒子膜表现出来的局域表面等离子体共振效应,成为一个快速发展的领域,被广泛的应用在化学传感器和生物传感器。局域表面等离子体共振光谱的获取是关键的技术支持。本文介绍了制作金属纳米粒子膜的方法、局域表面等离子体共振的原理以及光路设计,最终获取了纳米粒子膜的局域表面等离子体共振光谱。从获取的光谱中可以得到吸收峰值波长,波谱宽度等有效的光学参数。

混合溶液折射率对局域表面等离子体共振的影响

对水-二甲基亚砜二元混合溶液质量分数和温度与折射率的关系进行了理论和实验研究,对几种经典模型的拟合结果进行了比较,给出了适合水-二甲基亚砜混合溶液的经验公式。对水性金溶胶-二甲基亚砜混合溶液质量分数和温度对局域表面等离子体共振峰值波长的影响进行了理论和实验研究,结果表明:水性金溶胶-二甲基亚砜混合溶液质量分数对共振峰值波长的调节有较好的线性关系和较大的调节范围,当温度从20℃增大到60℃,混合溶液金溶胶的共振峰值波长增加了1367pm,温度敏感度为34pm/K,在0%～100%的质量分数范围内,混合溶液金溶胶的共振峰值波长平均产生8.5×103 pm的增长。

基于局域表面等离子体共振效应生物传感器的制备方法及应用

金属纳米颗粒表现出来的局域表面等离子体共振效应被广泛应用于生物传感器领域。综述了局域表面等离子体共振效应的基本原理,对比了局域表面等离子体和表面等离子体的异同,详细介绍了胶体化学平板印刷术、电子束光刻法、聚焦离子束光刻法、纳米球光刻术等多种金属纳米颗粒阵列和图形制备技术、特点及应用,分析了局域表面等离子体共振生物传感器的应用前景、现存问题及其解决途径。

基于局域表面等离子体增强的NaYF_4:Yb,Er荧光上转换及其应用

阐述了局域表面等离子体共振增强荧光上转换的相关机制,并以此为基础总结了三种调节机制和四种上转换/金属复合材料结构。具有明显增强效果的上转换/金属结构复合材料大致分为四种:掺入Au和Ag纳米颗粒的稀土掺杂基质;core/shell结构;稀土掺杂的NaYF_4靠近金属颗粒或金属纳米线所形成的gap结构;周期性金属阵列结构。最后介绍了它们在生物医学和光电子器件领域的应用进展。

用银壳层调节单分散金纳米棒的局域表面等离子体共振光学性能

为将单分散金纳米棒的纵向局域表面等离子体共振(LSPR)波长从近红外光区调节到可见光区,通过表面原位还原反应合成了以银为壳层的单分散双金属核壳复合纳米棒(Au@AgNRs),其Ag壳层厚度可由Ag NO3的用量进行调节。用高分辨透射电镜和X射线能量色散谱仪确证了Au@AgNRs的形态结构、单分散性和化学组成。随着Ag壳层厚度的增加,Au@AgNRs的LSPR效应逐渐增强,纵向LSPR吸收峰由近红外光区蓝移到可见光区。Ag壳层厚度每增加1 nm,Au@AgNRs的纵向LSPR波长减小约12 nm。制得的Au@AgNRs在可视化传感器上有良好的应用前景。

银纳米球阵列的局域表面等离子体特性研究

基于金属纳米颗粒的光散射理论,利用时域有限差分法计算了Ag纳米球阵列不同结构参数下的散射光谱、吸收光谱及散射效率,分析了Ag纳米球阵列在共振波长下的极化电场和极化电荷分布情况,讨论了Ag纳米球阵列的局域表面等离子体(LSP)对GaN基LED发光效率增加的机理。结果表明,随着间距的减小,Ag纳米球阵列LSP的散射峰逐渐呈双模分布,且位于长波段的散射峰蓝移;随着Ag纳米球直径的增大,LSP的共振波长红移且散射效率增大。当LSP的共振波长与LED辐射光波长相匹配时,Ag纳米球阵列的LSP与LED辐射光发生耦合作用,在一定条件下,部分耦合的能量辐射到自由空间,增大LED的内量子效率。

局域表面等离子体激元在光电器件中的应用

随着微加工技术和纳米技术的迅速发展,表面等离子体技术在光电子器件的微型化和集成化上得到了广泛应用,受到了物理、化学、生物、以及医学等多个领域人士的极大关注。局域表面等离子体(LSPs)由于具有独特的传播、激发、以及表面电磁场的局域增强特性,使得其在各个领域的应用有着显著的优势。文章叙述了LSP的相关特性及影响其共振频率的几个因素。分析了LSP在光伏电池、光电探测器和发光二极管(LED)等领域的应用,包括最近几年所取得的一些重要进步,并着重介绍了我们小组近期在这些方面研究所取得的成果。