基于金纳米棒的等离子体荧光增强体系构建及其对四羧基铝酞菁单态氧产量的影响研究

在合适的外场激发下,金属纳米粒子可以产生较强的表面等离子共振,并使其周围荧光分子的荧光明显增强,该现象称为金属增强荧光。在实际制备中,荧光增强往往与荧光分子的光谱性质和荧光分子与金属表面的距离息息相关。本实验以金纳米棒(Au NRs)为基底材料,光敏剂四羧基铝酞菁(AlC_(4)Pc)为荧光分子,合成了Au NRs@SiO_(2)-AlC_(4)Pc纳米粒子,通过匹配Au NRs的径向表面等离子共振峰与AlC_(4)Pc的荧光发射峰,制备从2.1 nm至28.6 nm不同厚度的SiO_(2)壳层以调整Au NRs和AlC_(4)Pc的间距,最终间距为10.6 nm时获得了7.0倍的荧光增强和2.1倍的单态氧产量。

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。

金纳米粒子一维自组装技术与应用研究进展

综述了近年来纳米材料研究的重要内容——金纳米粒子一维自组装结构的构建与应用相关研究进展:介绍了基于纳米粒子相互作用的溶液自组装以及外场诱导自组装等构建策略;总结了金纳米一维自组装材料在比色传感、拉曼增强、电子器件和生物医学等方面的应用;对金纳米一维自组装材料未来的发展进行了展望。

金纳米粒子的二维组装与表面增强拉曼散射研究

金纳米粒子的二维组装与表面增强拉曼散射研究朱涛王健符小艺张续刘忠范（北京大学化学与分子工程学院智能材料研究中心北京１００８７１）Ｔｗｏ┐ＤｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＧｏｌｄＮａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅＡｓｅｍｂｌｉｅｓａｓＡｃｔｉｖｅＳｕｂｓｔｒａｔｅｓｆｏ...

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.

金纳米粒子的图案化组装及表面增强拉曼光谱研究

利用聚苯乙烯纳米粒子有序组装结构为模板,进行了金纳米粒子的图案化组装。金纳米粒子在聚苯乙烯纳米粒子底部自组装聚集,形成规则的“面包圈”结构。表面增强拉曼光谱表明,相对于随机分布的金纳米粒子而言,金纳米粒子组装结构具有聚焦电磁场作用,从而使吸附的对巯基苯甲酸的拉曼散射得以进一步增强。

金纳米棒在超疏水表面的组装行为研究

采用了“烟囱效应”以及超疏水表面作为基底这两项外力作用来将金纳米棒进行组装。借用“烟囱”技术的侧面向心力所产生的向心空气气流,以及超疏水表面上液滴收缩产生的应力对纳米粒子的向心挤作用,得到了金纳米棒垂直于基片致密排列的特殊的组装花样以及金纳米棒水平短程有序的致密排列的组装花样。这种简便的组装方法不仅对纳米器件的应用有着重要的影响,而且可以广泛地适用于其他的纳米粒子的二维有序组装以得到不同的功能性的纳米组装体。

可调谐金纳米棒近红外光谱特性及表面增强拉曼特性

采用种子生长法制备金纳米棒,通过改变制备过程中硝酸银、金种子以及盐酸溶液的配比,制备得到了4种不同长径比的金纳米棒颗粒样品,用透射电子显微镜测定了样品形貌,还测定了样品的近红外吸收光谱及拉曼增强特性。结果表明,随着金纳米棒长径比的增大,纵向吸收峰会发生红移,而横向吸收峰几乎不变。在波长为785nm的激光照射下,以金纳米棒作为表面拉曼增强基底,罗丹明6G分子的拉曼信号得到了显著增强。

金纳米棒组装体表面等离子体共振耦合效应的FDTD模拟

贵金属纳米结构的光学性质与其尺寸、形貌、介质环境等因素的相关性是基础研究领域的重要内容.本文利用时域有限差分(FDTD)方法,计算了不同构型二聚体和多聚体的表面等离子体共振(SPR)特性.研究了金纳米棒结构和组装方式对SPR耦合效应的影响,模拟结果与实验规律比较吻合.金纳米棒二聚体的光吸收结果表明:对于肩并肩(S-S)的组装体,随着间隙的减小,金纳米棒的横向SPR(SPRT)峰有较小的红移,而纵向SPR(SPRL)峰显著蓝移.对于端对端(E-E)的组装体,随着组装体间隙的减小,金纳米棒的SPRT峰无明显移动,而SPRL峰显著红移,并在近红外较长波段范围内出现新的共振峰,其强度随着间隙的减小而增强;结合弹簧振子模型和纳米颗粒在外电场作用下的极化,对组装体共振吸收峰的移动和新的耦合共振峰的出现提出了初步的解释.

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。

基于氧化石墨烯/金纳米棒的表面增强拉曼散色技术检测循环肿瘤细胞

目的开发一种结合表面增强拉曼散色(SERS)光谱与静电吸附的方法用于检测循环肿瘤细胞。方法氧化石墨烯经过聚苯乙烯磺酸钠(PSS)的非共价修饰后,通过金种子法原位合成氧化石墨烯/金纳米棒(GO/GNR)复合材料,再利用聚-二烯丙基二甲基氯化铵(PDDAC)非共价修饰GO/GNR,使其表面带正电荷。通过电荷靶向作用实现GO/GNR与肿瘤细胞的靶向结合,用SERS技术对GO/GNR-肿瘤细胞复合物进行检测。采集健康志愿者血液标本,将不同密度的肿瘤细胞加入血液标本中制成模拟血样,按上述方法检测模拟血样中的肿瘤细胞。结果带正电荷的GO/GNR复合材料能够有效地与肿瘤细胞靶向结合,并且能够在50~10000个细胞的范围内对肿瘤细胞进行拉曼光谱检测,但白细胞对肿瘤细胞的检测有一定的干扰。结论GO/GNR复合材料可作为SERS探针实现对循环肿瘤细胞的拉曼光谱检测。

聚苯乙烯-金纳米复合材料的可控组装及表面增强拉曼散射性能

无皂乳液聚合制备单分散聚苯乙烯(PS)微球,经过阳离子化后,在其表面通过界面可控自组装方法修饰金纳米粒子(Au NPs)制备PS-Au复合物SERS基底,通过调制组装体系中Au NPs数量控制PS微球表面金纳米粒子密度。采用紫外-可见吸收光谱、扫描电子显微镜、热重分析和拉曼光谱对PS微球及PS-Au复合物的表面形貌、组成及性能进行了表征。结果显示,金纳米粒子尺寸为40 nm、体积为3 mL时,组装得到的PS-Au复合材料具有较好的分散性和稳定性,并展现出较好的表面增强拉曼散射(SERS)活性,其增强因子达到105。该复合物材料作为增强基底进一步被应用于农药福美双的SERS检测,其灵敏度达到0.1×10^(-6)。

金纳米团簇组装的表面增强拉曼散射基底

表面增强拉曼散射(SERS)光谱技术是一种高灵敏度的检测技术,已在社会发展的多个领域显示出潜在的应用前景。SERS活性基底的大面积、低成本、可控制备是表面增强拉曼散射光谱学研究领域的热点之一。利用溶液法将直径小于5nm的金纳米团簇旋涂成膜,调控退火温度和时间,将金纳米团簇融合组装成随机分布的金纳米岛。由于融合组装过程在150~210℃范围缓慢,控制条件可实现具有高密度增强"热点"的SERS基底,方法简单、成本低廉、面积大、均匀性高。我们利用该方法可重复性获得了性能优良的SERS基底。该基底对表面吸附的单分子层,具有强烈的表面增强拉曼散射光谱响应,150~210℃退火样品的宏观增强因子106~107量级。研究表明:相同条件下150~180℃退火,金纳米团簇首先融合成直径10~20nm细小金纳米岛;退火温度190~210℃时,形成10~20nm细小金纳米岛与50~70nm金纳米岛混合并存的现象。拉曼光谱表征显示:大、小金纳米岛混合并存样品的宏观增强因子高于细小金纳米岛组成的样品。经220℃退火后,金纳米团簇完全融合成直径50~100nm的金纳米岛,岛间距也随之增大,导致纳米岛之间的电磁场强度呈指数衰减,220℃退火的样品具有较低的增强因子。本论文揭示了金纳米团簇的缓慢自组装机制,分析了金纳米岛的形貌与表面增强拉曼散射光谱的关系,为该基底的应用研究奠定基础。

以Au/Cu纳米棒为基底的肺腺癌组织的特征表面增强拉曼光谱研究

通过金铜共混法制备了Au/Cu合金纳米棒,研究了铜掺杂对金纳米棒等离子体共振吸收和结构的影响,探究了Au/Cu合金纳米棒的等离子体共振拉曼增强效应.以Au/Cu合金纳米棒为基底对肺腺癌组织和癌旁正常组织进行了表面增强拉曼光谱检测.结果显示,癌变组织具有比癌旁正常组织更强的拉曼信号峰,位于1250,1344,1408,1568,1608和2560 cm^(-1)附近的拉曼峰分别与蛋白质的AmideⅡ氨基化合物、C—H弯曲振动、核酸中CH_3的对称变角振动、蛋白质色氨酸惰性环振动、蛋白质酰胺I谱带分子间反平行β-折叠的C—O健伸缩振动和蛋白质的巯基(S—H)伸缩振动有关,2936 cm^(-1)附近的拉曼峰为蛋白质CH_2的对称伸缩振动和CH_3的反对称伸缩振动共同作用产生.以铜掺杂的金纳米棒为基底的表面增强拉曼光谱法有望成为检测肺癌组织的有效手段.

不同形状的金纳米粒子的表面增强拉曼光谱

使用514 5nm激光激发,第一次得到了不同形状金纳米粒子的表面增强拉曼光谱(SERS)。一般情况下,较短波长(<600nm)激发所获得的增强要小于使用较长波长(>600nm)的激发。然而,对特殊形状的自组装金纳米粒子,由于避雷针效应,即使使用绿光激发也可获得很高增强的SERS。

滤纸上纳米金膜及其表面增强拉曼散射效应

以定性滤纸为衬底,采用自组装吸附方法制备二维纳米金膜.场发射扫描电镜实验发现,该金膜在滤纸表面分布均匀且存在许多纳米金团簇.以罗丹明6G为探针分子,该金膜表现出良好的表面增强拉曼散射(SERS)效应,其检测限可以达到10-8mol.L-1.制备方法简单、快速、成本低,适合于批量生产.该基于滤纸制备的金膜有望用于实际领域的SERS检测.

金纳米棒的制备及其表面增强拉曼活性研究

采用种子生长法制备不同长径比金纳米棒,通过单一调控AgNO_3的用量制备了长度为(80±18)nm、长径比为2.1~4.0、长轴表面等离子体共振吸收波长为600~900 nm的金纳米棒;研究AgNO_3诱导生长剂对金纳米棒的影响,探讨金纳米棒的生长机理.以对巯基苯胺作为探针分子,运用拉曼光谱对不同长径比金纳米棒的表面增强拉曼活性进行研究.结果表明,吸收波长为790 nm的金纳米棒的表面增强拉曼活性最强,这主要是因为拉曼光谱仪的激发波长与金纳米棒的长轴表面等离子体共振吸收波长实现匹配.该研究成果为不同长径比金纳米棒的SERS活性研究提供了重要的理论基础.

表面修饰的金纳米棒的生物相容性和细胞摄取研究

制备了棒状纳米金颗粒并对其表面进行了修饰,研究了其生物相容性以及运载荧光物质进入细胞的功能.所制备的材料通过聚乙二醇稳定、采用双修饰的方法获得了具有活性-NH2基团存在、稳定性好且生物相容性高的表面修饰的金纳米棒.采用透射电子显微镜和紫外可见吸收光谱对表面修饰的金纳米棒进行了表征,运用MTT比色分析法通过细胞毒性研究了表面修饰的金纳米棒的生物相容性,用流式细胞仪和激光共聚焦显微镜考察了其运载荧光物质进入细胞的功能.结果表明,表面修饰的金纳米棒具有良好的生物相容性,具有作为荧光物质或药物载体的应用前景,可应用于疾病的诊断治疗。

两种纳米粒子的自组装及表面增强拉曼光谱研究

在氨基硅烷化的单晶硅片表面通过静电自组装技术组装上金和金核铂壳两种纳米粒子,通过改变基底浸泡在溶胶中的时间控制基底上纳米粒子的密度。用扫描电子显微镜(SEM)对基底表面上的形貌进行表征,结果表明纳米粒子呈亚单层二维阵列分布。以吡啶(Py)为探针分子,用波长为632.8 nm的激发光作为激发光源,研究纯金和金铂复合基底上的表面增强拉曼光谱(SERS)行为。数据显示在金纳米粒子之间引入金核铂壳纳米粒子后,Py的两个特征峰的频率没有明显变化,但谱峰的强度却变弱了,其SERS信号衰减最大可至原来的24%。这是由于引入的铂的d态电子使金的等离子体激发猝灭,从而破坏了电磁场增强,使金的SERS信号衰减。

金纳米棒调控组装结构SERS基底用于构筑毒品检测模块

本文介绍了一种基于金纳米棒自组装结构的SERS基底构筑方法。通过工艺参数可调控的溶剂蒸发诱导组装机制,可以减少或去除溶胶成膜基底中出现的咖啡环效应,得到致密均一的薄膜型SERS基底。该基底用于毒品SERS检测具有较高的灵敏性和较好的重现性,将其与便携式拉曼光谱仪和含毒品尿液的快速前处理方法相结合,可以用于涉毒人员尿液中毒品的检测分析,因此有望应用于涉毒现场的快速检测。