SiO_2/Ag核壳结构纳米粒子的制备及其表面荧光增强

以罗丹明B掺杂的SiO2球为核,通过化学还原的方法制备了二氧化硅/银核壳结构复合纳米粒子。采用透射电镜(TEM)、紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)分光光度计和荧光分光光度计对二氧化硅/银核壳结构纳米粒子的表面形貌、表面等离子共振和表面荧光增强特性进行了研究和表征。结果表明,二氧化硅/银核壳结构纳米粒子的表面等离子共振峰具有明显的可调谐性,且其表面荧光增强强烈依赖于银壳层的表面等离子共振,随银壳层厚度的增大而增强。

金属表面荧光增强的物理增强机制

具有特殊形貌及构型的表面(如金属薄膜)能够使位于其邻近的荧光分子的荧光信号得到增强,这种现象被称之为表面增强荧光(Surface Enhanced Fluorescence,SEF)。有关表面增强荧光效应的研究探讨已有许多报道,并先后提出了多种增强机理以试图理解和解释观测到的实验现象。本文将在总结归纳已有机理研究的基础上,从物理学的角度出发分析理解局域场增强、能量转移以及辐射衰减速率增加等理论模型,并对衬底表面与荧光分子之间的间距变化对增强效果的影响进行探讨。

单层二硫化钼与银纳米颗粒阵列复合结构的表面增强荧光特性研究

本文采用阳极氧化铝模板辅助真空蒸镀技术研究并制备了厘米级、形貌均一、颗粒尺寸可控的银纳米颗粒(AgNPs)阵列,并结合传统的湿法转移技术获得了单层MoS_(2)/AgNPs阵列复合结构。系统研究了该复合结构的表面增强荧光(SEF)特性,结果表明我们制备的AgNPs阵列可用作高效SEF基底来增强单层MoS_(2)的荧光性能。且随着温度降低,单层MoS_(2)的荧光性能得到了进一步提升。本研究为MoS_(2)在光电集成领域的应用提供了理论和技术基础。

核壳结构在表面增强荧光中的研究进展

表面增强荧光是一种跨空间的相互作用,受荧光分子和金属纳米颗粒之间距离的影响。核壳结构因其制备方法简便、壳层厚度易调节等特点而成为近几年备受关注的研究课题。本文介绍了几种广泛应用于表面增强荧光研究的核壳结构及其国内外研究进展,主要包括金属纳米颗粒作为核心的壳层结构、金属纳米颗粒作为壳层的壳层结构以及一些其他核壳结构,并结合研究现状对核壳结构的未来发展做出展望。

银粒子的表面修饰及荧光表面增强效应

采用表面化学修饰制备了Ag-SiO2核-壳纳米粒子,发现SiO2包裹壳层形状随其厚度而改变,包裹初期SiO2壳层依托银核的形状生长,随着壳层厚度增加则趋于热力学稳定的球状。银纳米粒子的表面等离子体共振可由SiO2包裹壳层厚度调变,银核吸收谱峰随壳层厚度增大而红移。Ag-SiO2核-壳纳米粒子可极大增强罗丹明6G的荧光强度,且表面增强效应与壳层的厚度密切相关。

有机分子隔离层对机械抛光金属银表面的罗丹明6G荧光增强效应的影响

采用物理吸附法,在机械抛光纯银表面引入对巯基苯胺(p-Amiothiophenol,PATP)分子充当隔离层,运用激光光谱学方法研究隔离层对位于银表面附近的罗丹明6G(Rh6G)分子的荧光增强效应影响。实验结果表明,未经PATP分子修饰的机械抛光金属衬底对Rh6G分子表现为猝灭效应,而经过PATP分子修饰后的银表面对Rh6G分子的荧光发射具有增强效应。根据局域表面等离子共振及辐射能量转移模型对实验观测所得结果进行了分析研究,结果表明,PATP有机分子隔离层的引入有效地减小了荧光分子与金属衬底之间的无辐射能量速率,提高了荧光辐射强度。

距离调控纳米多孔金表面增强荧光特性

通过调控纳米多孔金(NPG)基底与荧光分子之间的距离,系统研究了其表面增强荧光特性.利用物理气相沉积方法在NPG表面沉积二氧化硅薄膜,通过调整二氧化硅的厚度来控制NPG与荧光分子之间的距离,系统研究了NPG孔径尺寸以及与荧光分子之间距离对其表面增强荧光(SEF)特性的影响.由于多孔金具有纳米级多孔结构,其表面等离子体能够通过分子附近局域电场的增强使分子的激发光场得到增强,从而提高分子的激发强度和效率;当荧光分子与多孔金表面存在一定距离时,通过与光子之间的共振耦合作用,表面等离子体能够增强多孔金周围电磁场,实现荧光增强.通过研究发现,NPG孔径为36nm、表面二氧化硅厚度为20nm时,表面组装的罗丹明6G荧光分子的荧光强度得到最大增强.

纳米银胶体表面的荧光增强效应研究

利用化学还原法制备了几种分布均匀的银纳米颗粒,并利用激光光谱法对吸附在银纳米颗粒表面的吖椗橙(AO)分子的荧光增强现象进行了研究探讨.探测了纳米银粒子的分布状态和尺寸对AO分子的荧光增强效应的影响.实验结果显示,当纳米银粒子的间距合适时,处于其附近的AO分子的荧光增强可以达到最佳效果.此外,随着颗粒尺寸的变大,荧光增强效应会更加明显.

金纳米棒胶体的表面增强荧光效应研究

利用晶种法,制备得到长径比为6的金纳米棒胶体,在532nm激光激发下,研究其对Rhodamine6G(Rh6G)分子的荧光增强特性。实验结果表明,所制备金纳米棒胶体具有强的荧光增强特性。根据局域场增强机理可知,在外光场作用下,金纳米棒形成的强局部电场分布,对居于其附近的探针分子光谱辐射过程有很强的增强特性,从而实现荧光增强效应。

机械抛光铜金属表面对罗丹明的荧光增强效应

应用激光光谱学方法,研究了铜表面Rh6G分子的荧光增强效应对于金属衬底表面所形成的氧化层的依赖关系,探索了由于空气氧化而形成的氧化层在表面荧光增强效应中的重要意义和作用机理.实验采用罗丹明6G荧光探针分子,在532nm连续光激发下,研究机械抛光铜金属衬底在经历不同氧化时间,对吸附其表面的Rh6G分子的荧光增强效果.研究结果表明,适当控制金属样品表面的氧化时间,金属铜表面对若丹明分子的荧光发射表现出猝灭和增强效应.金属氧化层起到了隔离荧光分子与金属表面的作用,减弱了由于激发态荧光分子向金属转移非辐射能量和在金属表面诱导反向偶极子而产生的荧光猝灭效应,从而提高了纯金属铜表面荧光增强辐射行为.因此在微纳金属衬底的荧光增强效应研究中,采用适当的实验手段,精确控制隔离层间距,是表面增强光谱获取的重要途径之一.

超薄金壳包覆NaYF4∶Yb,Er@SiO2纳米结构的可控合成与表面增强上转换荧光

利用原位还原法成功制备了尺寸均一、超薄完整金壳包覆的NaYF_4∶Yb,Er@SiO_2@Au(NSA)纳米结构,其XRD、TEM、EDX、HRTEM-HAADF、Mapping及吸收光谱表征结果表明,SiO_2壳及纳米金壳的平均厚度分别约为5nm和2nm。在980nm连续激光激发下,系统研究了核壳结构的上转换荧光强度与氯金酸浓度的依赖关系。稳态光谱结果显示,NSA与仅SiO_2包覆样品(NS)相比Er^(3+)的红绿荧光强度均增强了~2.8倍。通过分析上转换荧光动力学过程及利用FDTD方法模拟,讨论了表面等离激元增强上转换荧光的机制。

纳米银组装结构上罗丹明B的表面增强荧光效应

采用表面自组装技术,在玻璃表面构筑银纳米粒子的二维组装结构。银纳米粒子组装结构的表面等离子共振光谱中偶极子表面等离子体共振对组装结构更为敏感而表现出较大位移。组装银纳米粒子可极大增强罗丹明B的荧光。荧光的表面增强效应主要来自银纳米粒子对荧光分子所处区域的局部电磁场增强,银纳米粒子的表面分子修饰对其表面增强效应有较大的影响。

Ag纳米粒子表面BSA隔离层对聚苯乙烯荧光的增强效应

通过氧化还原法制备了粒径处于50-65nm的球形银（Ag）纳米粒子,采用扫描电子显微镜（SEM）分析其形貌及单分散性.在Ag纳米粒子基础上采用沉积自组装法合成了有效粒径为80.8nm 的Ag/牛血清白蛋白（BSA）核壳结构纳米粒子. 结合SEM、透射电子显微镜（TEM）、X 射线衍射（XRD）和荧光发射光谱（FL）分析发现,BSA 有效地包覆在Ag 纳米粒子的外层,Ag/BSA 核壳结构纳米粒子单分散性良好,加入Ag/BSA 核壳结构纳米粒子的聚苯乙烯（PS）的荧光强度从100增强到6000.研究结果表明,BSA隔离层对位于Ag表面附近的PS分子的荧光强度有显著的增强效应.

银纳米团簇颗粒局域表面等离激元增强荧光

采用基于磁控等离子体团簇束流源的低能团簇束流沉积在石英衬底上制备了银纳米团簇颗粒,并测量了其透射光谱.将二氧化硅荧光纳米球分别分散在裸石英片和有银纳米团簇颗粒的石英片上,用波长为410 nm的激光激发,结果表明有银钠米团簇颗粒的荧光发射强度与没有银纳米团簇颗粒的荧光发射强度相比,增强倍数达5.3倍.最后,用Mie散射理论数值计算单个银纳米球颗粒在其表面等离激元共振位置处的电场强度分布,据此对实验结果进行了合理的解释.

激光诱导光栅表面等离子体增强CdSe量子点荧光

利用532nm皮秒脉冲激光在金纳米光栅表面诱导表面等离子体激发Cd Se量子点荧光,并测量了Cd Se量子点荧光增强效应。分别采用AFM刻蚀方法和自组装方法在硅基金膜表面制备了纳米光栅/Cd Se量子点的多层薄膜结构。通过调节皮秒脉冲激光的功率,在显微拉曼平台上测量了Cd Se量子点的荧光光谱。结果表明,金纳米光栅/Cd Se量子点结构能够实现量子点远场荧光大幅增强,其最大荧光强度达7.80倍,并在达到最大强度点开始迅速饱和。该研究结果可广泛应用于光电器件、生物医学检测研究等领域。

纳米银组装结构的表面增强荧光效应

采用表面自组装技术,在玻片表面构筑银纳米粒子二维组装结构。银纳米粒子组装结构的吸收光谱表明银粒子表面等离子体共振与粒子间电磁偶合密切相关,偶极子表面等离子体共振更为敏感而发生较大位移。在银纳米粒子组装结构上,荧光素分子的荧光得到极大增强,其表面增强效应强烈依赖于组装金属粒子的表面等离子体共振。

表面增强荧光效应研究进展

在外光场激励下,金属纳米结构衬底表面所形成的集体电子振荡模式可有效调制其局域电磁场分布,对居于衬底附近的荧光分子的荧光辐射产生调控。其影响因素主要取决于衬底金属表面所形成的电磁振荡模式和电磁场分布性质。归纳了光谱学中表面增强荧光效应研究的关键问题,指出了周期性有序衬底金属增强荧光及其金属纳米颗粒增强荧光研究的主要研究进展。基于局域电磁场增强机理模型,讨论了不同形貌衬底金属对荧光分子的荧光调控机理和影响因素。对表面增强荧光效应的研究前景进行了展望。

用于黄曲霉素B1检测的表面增强型荧光光学传感器

黄曲霉素B1(aflatoxin B1,AFB1)是一种常见于农作物中的真菌毒素,是所有真菌霉素中毒性最强且具有致癌性。因此,快速、有效地检测出食品中AFB1对于食品安全来说具有重要意义。设计了一种基于表面增强荧光(surface-enhanced fluorescence,SEF)技术的光学芯片用于AFB1灵敏检测。该光学芯片以纳米多孔金(nanoporous gold,NPG)作为荧光增强基底,通过在其表面先后组装适体SH-DNA2和互补适体Cy5-DNA1构建针对AFB1的功能芯片。该芯片利用AFB1和Cy5-DNA1与SH-DNA2之间竞争结合,释放Cy5-DNA1引发来自Cy5荧光信号的衰减,通过监测Cy5的荧光强度的变化实现对AFB1的检测,检测极限可达到10^(−7)μg/L且线性动态范围有4个量级。

银纳米颗粒对纳米金刚石的拉曼及荧光增强特性研究

纳米金刚石因其优异的光学特性成为当今纳米科学研究中的一个热点.利用等离激元效应提高nitrogenvacancy(NV)色心的荧光和拉曼散射强度,进而可以提高这类传感器的灵敏度.本文主要将纳米金刚石与Ag纳米颗粒结合,利用金属纳米颗粒表面的等离子体共振效应,使NV色心的荧光和拉曼强度得到增强.同时研究了Ag纳米颗粒的质量浓度对拉曼与荧光光谱强度的影响,并进一步研究了相应的荧光辐射跃迁速率与量子效率,对荧光的增强机制进行了探究.

基于纳米银粒子增强荧光测定鸭肉中土霉素残留量

在纳米银粒子(AgNPs)和乳化剂OP-10的作用下,土霉素(OTC)与Eu(Ⅲ)生成的配合物可产生较强的荧光强度,本文将此荧光增强机理用于检测鸭肉中残留的OTC。首先,分析了OTC+Eu+AgNPs+OP-10体系和OTC+Eu+AgNPs+OP-10+duck meat extract体系的荧光光谱特性。然后,分别分析了AgNPs加入量、Eu3+加入量、乳化剂OP-10和反应时间对OTC+Eu+AgNPs+OP-10+duck meat extract体系的荧光强度的影响,确定了最佳实验条件。最后,建立了预测鸭肉中OTC残留量的标准曲线。实验结果显示:鸭肉提取液中OTC含量与617nm处峰面积之间呈良好的线性关系,其预测集的相关系数(r)和预测均方根误差(RMSEP)分别为0.996 6和0.622 3mg/L。该结果表明,提出的研究方法可满足鸭肉中OTC残留量的快速测定要求。