贵金属纳米材料的液相合成及其表面等离子体共振性质应用

金属中的表面等离子体共振是描述其导带电子在电磁场作用下集体振荡的一个物理概念.金属纳米颗粒由于其表面等离子体共振性质表现出独特的光学应用.本文在相关研究的基础上,综述了具备表面等离子体共振性质的不同形貌及多种复合结构的贵金属纳米材料的制备和应用,并对其发展及应用前景进行了展望.     

贵金属纳米材料的液相合成及其表面等离子体共振性质应用

金属中的表面等离子体共振是描述其导带电子在电磁场作用下集体振荡的一个物理概念。金属纳米颗粒由于其表面等离子体共振性质表现出独特的光学应用。本文在相关研究的基础上，综述了具备表面等离子体共振性质的不同形貌及多种复合结构的贵金属纳米材料的制备和应用，并对其发展及应用前景进行了展望。     

金属介电核壳结构复合材料的制备、性质及应用

金属介电核壳结构复合纳米颗粒因其独特的结构而具有许多奇异的性质,尤其表现在表面等离子体共振特性上。通过改变金属纳米颗粒的大小和核壳的相对尺寸,可实现光学共振在很宽波段内的可调特性。这一特性不仅在光子学,而且在生物光子学、生物医学等领域都有广泛的应用前景。本文介绍了几种金属介电核壳结构纳米颗粒的制备、性质及其应用。     

金纳米棒的光学性质研究进展

金纳米棒在紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)波段具有独特的可调节表面等离子体共振(SPR)光学特性,其良好的稳定性、低生物毒性、亮丽的色彩和在催化、信息存储、生物医学等领域广阔的应用前景受到相关研究领域的广泛关注.结合已有的研究基础,本文主要综述了金纳米棒光学性质的研究进展,包括表面等离子体共振、局域场增强效应、共振耦合效应及荧光特性,并对金纳米棒的应用做了展望.     

纳米等离子体生物传感及成像

贵金属纳米材料具有显著的局域表面等离子体共振（LSPR）效应,可有效地将共振光子限域在金属表面.随着多种形貌贵金属纳米材料的可控合成及其功能化表面化学技术的日臻成熟,贵金属纳米材料已被广泛应用于生物标记、传感成像、分析分离及生物医学领域.从贵金属纳米等离子体材料的性质出发,综述局域表面等离子体共振材料在传感及细胞成像中的最新进展,并对基于局域表面等离子体共振材料的纳米光子学传感器未来发展前景做出展望.     

表面等离子体共振光谱技术与电化学方法联用及其应用

表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance,SPR）技术是利用金属薄膜光学耦合产生的物理光学现象建立的一种非常灵敏的光学分析手段. 近年发展的电化学表面等离子体共振（Electrochemical Surface Plasmon Resonance,EC-SPR）是将时间分辨表面等离子体共振光谱技术与电化学方法联用的一种新技术. 本文介绍了SPR和EC-SPR的基本原理,并重点阐述了时间分辨SPR光谱技术与电化学方法联用及应用,该技术已广泛地应用于反应动态过程研究、生物化学传感器、电极/溶液界面的表征、动力学常数的测定以及生物分子相互作用等领域.     

局域表面等离子体共振辅助的金纳米棒/聚合物纳米复合材料的双光子聚合

本文研究了金纳米棒的局域表面等离子体共振效应在双光子聚合过程中的作用,即当激发光与金纳米棒表面等离子体共振波长相匹配时,会在金纳米棒表面产生很强的局域电磁场,从而引发双光子聚合。通过采用与金纳米棒表面等离子体共振波长相同的飞秒激光,在低于光刻胶聚合阈值的功率下照射含有金纳米棒的光刻胶,制备聚合物包覆金纳米棒的纳米复合材料。透射电子显微镜结果表明,当飞秒激光功率为0.6 W、光斑直径为1.6 cm、照射时间为0.3 s时,金纳米棒表面成功聚合上厚度为5 nm左右的聚合物。本研究在制备聚合物/金属纳米粒子方面提供了一种简单可行的方法,有望在纳米光子学、纳米传感器等新兴领域得到应用。     

箭头形金纳米锥的湿法制备及性能研究

采用湿化学合成法制备了箭头形金纳米锥材料,并研究了合成过程中生长溶液的组成对金纳米材料生长的影响.利用透射电子显微镜、吸收光谱等手段对产物的晶体结构和光学性质进行研究,讨论了材料的生长机理.由于各向异性的箭头形金纳米锥具有良好的表面等离子体共振光学特性和更高的等离子体共振强度,在表面局域电场增强及光热转化等应用方面比其它形貌的金属材料具有更强的优势.与金纳米棒相比,箭头形金纳米锥具有较好的SERS增强性质和光热转换效率.文中还对材料的尖端形貌对纳米粒子边缘局域电场及光热性能的影响进行了讨论.     

等离激元表面晶格共振研究进展

当金属纳米粒子排列成有序阵列结构时,沿阵列平面内传播的衍射波与单粒子局域等离激元共振耦合,将导致等离激元共振急剧窄化,光谱宽度降至2 nm以下.与共振宽度在80 nm以上的常规单粒子共振相比,这种具有高品质因子的衍射耦合等离激元共振称为等离激元表面晶格共振.近年来,关于表面晶格共振研究已成为纳米光子学领域的研究热点,在发光、激光、光伏、通讯、存储以及传感等领域显示出巨大的应用前景.本文主要综述等离激元表面晶格共振的基本原理和性质,包括共振宽度、共振品质、电场增强,探讨了表面晶格共振的测试方法、影响因素以及纳米光学应用.     

金属有机框架材料在分离分析领域的研究进展

金属有机框架材料是由金属离子节点和有机配体通过配位键连接形成的具有序多孔骨架的材料, 因其具有比表面积大、 孔隙可调及表面性质可控等优点而备受关注. 通过对有机配体和金属离子进行选择及对金属有机框架材料进行后修饰处理, 可实现对金属有机框架材料表面性质的调控, 以提升其选择性吸附及特异性识别等性能, 进而拓展其在分离分析等领域的应用. 本文从金属有机框架材料的表面性质调控出发, 介绍了其表面性质与分离分析性能的关系, 总结了近年来该领域的代表性工作, 并展望了金属有机框架材料在分离分析领域的应用前景.     

Why gold nanoparticles are more precious than pretty gold: noble metal surface plasmon resonance and its enhancement of the radiative and nonradiative properties of nanocrystals of different shapes

This tutorial review presents an introduction to the field of noble metal nanoparticles and their current applications. The origin of the surface plasmon resonance and synthesis procedures are described. A number of applications are presented that take advantage of the electromagnetic field enhancement of the radiative properties of noble metal nanoparticles resulting from the surface plasmon oscillations.     

Chromatographic separation simulation of metal‐chelating peptides from surface plasmon resonance binding parameters

Some metal‐chelating peptides have antioxidant properties, with potential nutrition, health, and cosmetics applications. This study aimed to simulate their separation on immobilized metal ion affinity chromatography from their affinity constant for immobilized metal ion determined in surface plasmon resonance, both technics are based on peptide‐metal ion interactions. In our approach, first, the affinity constant of synthetic peptides was determined by surface plasmon resonance and used as input data to numerically simulate the chromatographic separation with a transport‐dispersive model based on Langmuir adsorption isotherm. Then, chromatographic separation was applied on the same peptides to determine their retention time and compare this experimental t_R with the simulated t_R obtained from simulation from surface plasmon resonance data. For the investigated peptides, the relative values of t_R were comparable. Hence, our study demonstrated the pertinence of such numerical simulation correlating immobilized metal ion affinity chromatography and surface plasmon resonance.     

功能化金纳米材料在肿瘤诊疗中的研究与应用

作为一种重要的贵金属, 金具有表面等离子共振的光学特性, 在材料、 催化和医学诊疗等领域有着广泛且重要的应用. 本文综合评述了表面功能化的金纳米材料在肿瘤诊断及治疗领域的相关研究, 并对金纳米材料在肿瘤诊疗领域的未来发展进行了展望.     

基于局域表面等离子体共振效应的光学生物传感器*

贵金属纳米粒子表现出许多常规块体材料所不具备的优异性能,其中局域表面等离子体共振 (LSPR) 特性是研究热点之一。LSPR 的形状和位置与纳米粒子的组成、大小、形状、介电性质以及局域介质环境密切相关。基于这一特性,贵金属纳米粒子已广泛应用于光学生物传感器、光过滤器和表面增强光谱等领域。本文对各种结构的贵金属纳米粒子的制备方法及其在光学生物传感器中的应用进行了综述,并对 LSPR 纳米传感器的未来发展前景做了展望。     

Surface plasmon resonance-mediated colloid gold monolayer junctions

Because of the localized field amplification that occurs, excitation of surface plasmons (SPs) in metal nanoparticle-based current-carrying nanoelectronic devices is expected to lead to new and interesting applications. We report a simple way to prepare surface plasmon resonance (SPR)-mediated colloid Au monolayer junctions by a wet chemistry and soft top electrode deposition. The SPR-enhanced junction current is observed upon illumination with light of energies close to the nanoparticle plasmon resonance wavelengths. This current is superimposed on tunneling current observed in the absence of surface plasmons.     

氧化铁磁性纳米粒子的制备、表面修饰及在分离和分析中的应用

氧化铁磁性纳米粒子通过表面化学修饰得到无机、有机或聚合物壳包覆在其表面。其中的壳结构既具有生物适应性,又具有可键合生物分子如细胞、蛋白质、酶、抗体和核酸的活性基团,而核具有磁性特性。本文总结了氧化铁磁性纳米粒子的制备方法,介绍了其表面化学修饰及在分离和分析应用的最新进展。     

Direct Conversion of Bulk Metals to Size‐Tailored,Monodisperse Spherical Non‐Coinage‐Metal Nanocrystals

Monodisperse non‐noble metal nanocrystals (NCs) that are highly uniform in shapes and particle size are much desired in various advanced applications, and are commonly prepared by either thermal decomposition or reduction, where reactive organometallic precursors or/and strong reducing agents are mandatory; however, these are usually toxic, costly, or suffer a lack of availability. Bulk Group 12 metals can now be converted into ligand‐protected, highly crystalline, monodisperse spherical metal NCs with precisely controlled sizes without using any precursors and reducers. The method is based on low‐power NIR‐laser‐induced size‐selective layer‐by‐layer surface vaporization. The monodisperse Cd NCs show pronounced deep‐UV (DUV) localized surface plasmon resonance making them highly competitive DUV‐plasmonic materials. This approach will promote appreciably the emergence of a wide range of monodisperse technically important non‐coinage metal NCs with compelling functionalities.     

Controllable metal-enhanced fluorescence in organized films and colloidal system

In recent years, considerable efforts have been devoted to better understand the unique emission properties of fluorophores enhanced by the localized surface plasmon resonance of metal nanoparticles (NPs), due to the widespread applications of fluorescence techniques. It is demonstrated by experiment and theoretical calculation that the enhancement efficiency strongly depends on the morphology of the metal NPs, the spectral overlap between metal and fluorophores, the separation distance between them, and other factors. Among these aspects to be considered are suitable spacer material and assembling methods to control the spatial arrangement of plasmonic NPs and fluorophore with proper optical properties and interactions. In this contribution, we provide a brief overview on recent progress of metal-enhanced fluorescence in organized films and colloidal systems.