Ag核Au壳复合纳米粒子为标记溶胶免疫检测的SERS研究

以种子生长法合成Ag核Au壳复合纳米粒子,苯硫酚分子(TP)在其表面的SERS增强随Au摩尔比例的增加呈现先增强后减弱的趋势,其最大增强为相应Ag纳米粒子的10倍。将标记分子TP,羊抗小鼠抗体固定在Ag核Au壳复合纳米粒子表面形成标记免疫溶胶,其与被基底捕获抗原分子发生免疫识别,通过TP分子的SERS信号进行免疫检测。     

没食子酸还原法制备金银合金纳米粒子及其吸收光谱研究

用没食子酸一步液相还原制备粒度均匀和性质稳定的Au-Ag合金纳米粒子,研究在不同反应温度和Au／Ag摩尔比下Au-Ag合金纳米粒子的吸收光谱特性。实验结果表明Au-Ag合金纳米粒子仅有1个吸收峰,介于纯Ag和纯Au纳米粒子的吸收峰之间,且随着反应温度的提高,合金纳米粒子的最大吸收峰位逐渐蓝移,吸光度增加,半峰宽变窄。随着Au/Ag摩尔比的增加,合金纳米粒子的最大吸收峰位红移,且与其所含Au摩尔百分数呈线性关系。HRTEM表征结果说明制备的Au/Ag合金纳米粒子近球形、粒度均匀、无包覆现象。EDX分析结果证实单个纳米粒子由Au和Ag组成,其元素组成比与参加反应的Au/Ag摩尔比接近。     

不同Ag壳厚度Au@Ag纳米粒子的调控制备表征及表面增强拉曼光谱的效应

采用化学还原法制备了以Au为核、包覆Ag的双金属核壳Au@Ag纳米粒子,并成功地用于表面增强拉曼光谱(SERS)分析测试。通过改变制备液中Ag/Au的量比来调控Ag壳包覆厚度。采用透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见光谱仪(UV-Vis)对Au@Ag纳米粒子的构貌进行表征。TEM显示明显存在核壳结构,且Ag壳层随Ag/Au的量比的增加而逐渐变厚;UV-Vis表明随着Ag/Au的量比的增加,Au@Ag纳米粒子出现了Au核与Ag壳吸收峰的2个等离子体共振峰,同时伴随着Au峰的蓝移和Ag峰的红移。以双甲脒为分析物,考察了不同Ag/Au的量比时的Au@Ag纳米粒子的SERS活性。结果表明,SERS活性随Ag/Au的量比的增加先增大后减小,在6∶5时其SERS增强效应最佳,此时Ag壳厚度约为6 nm。以对巯基苯胺(4-ATP)、结晶紫(CV)和双甲脒为分析测试对象,对比了Au@Ag、Ag、Au 3种基底的SERS活性。结果表明,所制备的Au@Ag纳米粒子的SERS活性要明显优于单纯的Au、Ag纳米粒子。     

光诱导转化法制备片状三角形银纳米粒子的表面增强喇曼散射

采用柠檬酸三钠化学还原法制备球形Ag纳米粒子溶胶,并用高压球形氙灯对球形Ag纳米粒子溶胶进行光诱导实验.利用透射电子显微镜、紫外-可见吸收光谱研究了不同光照时间下的银胶纳米粒子的光谱特性和表面形貌,并以结晶紫为探针分子测量了银胶纳米粒子的表面增强喇曼散射光谱.实验结果表明:随着光照时间的增多,Ag纳米粒子溶胶颜色变化显著;紫外-可见吸收光谱吸收峰从单一峰渐渐显示出多个峰;透射电子显微镜图显示Ag纳米粒子由球形逐渐转变成片状三角形银纳米粒子、截角的片状三角形银纳米粒子;表面增强喇曼散射的增强效应随着光照时间的变化先逐渐增大,然后逐渐减小.     

稀土对金属纳米粒子-介质复合薄膜(Ag-BaO)光电发射性能的增强

用真空蒸发沉积的方法制备了掺杂稀土的金属纳米粒子介质复合薄膜(Ag-BaO薄膜).与不掺杂稀土的Ag-BaO薄膜相比,其光电发射能力提高了近40%.透射电镜分析表明,掺杂稀土后,Ag-BaO薄膜中的Ag纳米粒子明显细化、球化、密度增大.这表明Ag纳米粒子的细化,使得其在光作用下,光电子更容易通过隧道效应穿过界面位垒逸出,导致光电发射能力增强     

Fe2O3/Au/Ag磁性核壳纳米粒子的制备及其SERS研究

本文介绍了一种制备多功能磁性Fe2O3/Au/Ag纳米粒子的简捷方法, 制备的粒子直径大约在100 nm左右, 采用UV-vis和SEM对该结构进行了表征。并通过调节硝酸银的用量, 制备了一系列具有不同壳层厚度和表面结构的多重核壳纳米粒子。以苯硫酚(TP)为探针分子, 研究了不同银壳厚度的磁性纳米粒子的表面增强拉曼散射(SERS)活性。结果表明随Ag:Au比例的不断增加, 其SERS活性呈现先增大后减小的趋势, 这与表面结构的改变有关。     

利用Ag@SiO_2纳米粒子等离子体共振增强发光二极管辐射功率的数值研究

金属纳米粒子利用其局域表面等离子体共振效应(LSPR),可以增强附近荧光分子的自发辐射速率,因而在光学传感、光电器件等领域中具有潜在的应用价值.金属纳米粒子的LSPR与其自身的材料、形状、尺寸以及周围环境介质密切相关,这影响着纳米粒子在具体器件中的应用.本文利用三维时域有限差分法,研究了相同体积的球形、椭球形、立方形与三棱柱形银纳米粒子对薄膜发光二极管辐射功率的影响;计算了不同形状银纳米粒子对偶极子光源辐射功率和薄膜器件光出射强度的增强,并结合LSPR效应讨论了辐射功率变化的物理机理.研究结果表明:银纳米粒子自身形状尖锐程度的增加有利于提高LSPR的共振强度;同时纳米粒子的形状影响了LSPR共振电场与薄膜器件中偶极子辐射电场之间的耦合作用,其中立方形纳米粒子因为能实现最强的耦合作用而对器件的辐射功率增强最大.在此基础上进一步讨论了不同薄膜材料对LSPR共振及光源辐射功率的影响,发现较高的材料折射率有利于增强金属纳米粒子的LSPR与器件的耦合作用,从而改善发光二极管性能.     

藻蓝蛋白原位还原Ag(Ⅰ)与纳米Ag(0)形成动态过程的谱学研究

在4℃避光条件下,将藻蓝蛋白(简称PC)与AgNO3作用,通过UV,FS,FTIR等谱学方法研究了PC与Ag(工)原位还原与纳米Ag(0)粒子形成的动态过程.结果显示:PC在615 nm的特征吸收峰强度明显减弱,并随Ag(Ⅰ)浓度增加和时间延长单调降低;PC的荧光发射峰和荧光激发峰也均呈现衰减趋势.同步荧光光谱观察到纳米Ag(0)粒子形成的动态过程.用TEM观察到所形成的Ag(0)分散于PC表面,形成PC为核,纳米银为壳部分包覆的生物缀合物,粒子呈球形,有较窄的分布尺寸,粒径在15～30 nm之间.     

用于飞秒激光纳米加工的TiO_2粒子阵列诱导多种基底表面近场增强

利用纳米粒子辅助对飞秒激光能量进行空间局域化,使其在基底表面诱导产生纳米尺度的近场增强,这对超衍射极限微结构加工具有重要意义.目前对于粒子阵列诱导飞秒激光纳米孔加工的研究仅限于金属Au粒子及低折射率聚苯乙烯介电粒子等,本文提出并开展了应用高折射率TiO_2介电粒子阵列作为辅助诱导激光近场增强从而进行飞秒激光超衍射纳米孔加工的研究.对TiO_2介电粒子阵列在Si,Pt及SiO_2表面的近场强度分布进行了数值模拟,研究其基底表面近场增强的规律及物理过程.研究结果发现,使用硅基底时,阵列与单一TiO_2球形粒子相比其近场增强仅下降约30%;相对于入射激光强度而言,在直径约为100nm的空间范围内获得140倍的近场增强,这一现象可用于百纳米孔的激光加工.同时在其他典型基底的理论计算结果中也表明,几乎在所有金属及介电材料表面均可以实现良好的百纳米空间范围内的近场增强,并且具有近场随着基底折射率变大而增强的规律.这些现象的产生归因于TiO_2粒子中磁四极振荡产生的激光前向场增强及粒子与基底的耦合作用.进一步引入镜像电荷模型对基底光学参数对其表面近场增强的影响规律进行了分析和解释.本文的模拟结果对飞秒激光近场超衍射极限纳米加工的应用有着重要的意义.     

Au/Ag纳米颗粒的成像技术与应用

基于10 nm尺度图形加工技术,通过改变金属纳米结构的大小和形貌,利用金属纳米结构的表面等离子体共振性能开发出SEM纳米彩色图片制作技术,使得图形的像素在60 nm尺度可控(约100万dpi)。利用图像处理技术可以快速生成加工版图,而通过电子束曝光和沉积技术则能够得到结构不同的Au/Ag纳米颗粒。结果表明:由于结构不同的Au/Ag纳米颗粒的表面等离子体共振性能不同,使其发光性能覆盖了可见光波段。本文通过改变Au/Ag纳米颗粒的大小,利用图像处理算法对不同大小的Au/Ag纳米颗粒进行排列组合,从而得到SEM纳米彩色图片。     

藻蓝蛋白原位还原Ag（Ⅰ）与纳米Ag（O）形成动态过程的谱学研究

在4℃避光条件下，将藻蓝蛋白（简称PC）与AgNO3作用，通过UV，FS，FTIR等谱学方法研究了PC与Ag（Ⅰ）原位还原与纳米Ag（0）粒子形成的动态过程。结果显示：PC在615nm的特征吸收峰强度明显减弱，并随Ag（Ⅰ）浓度增加和时间延长单调降低；PC的荧光发射峰和荧光激发峰也均呈现衰减趋势。同步荧光光谱观察到纳米Ag（0）粒子形成的动态过程。用TEM观察到所形成的Ag（0）分散于PC表面，形成PC为核，纳米银为壳部分包覆的生物缀合物，粒子呈球形，有较窄的分布尺寸，粒径在15～30nm之间。     

光诱导转化法制备单晶Ag纳米三棱体和立方体

分别以柠檬酸三钠 (TSC)及N 聚乙烯吡咯烷酮 (PVP)为稳定剂 ,首先采用KBH4化学还原法制得球形Ag纳米粒子溶胶 (粒径 12～ 18nm) ;再将两种溶胶置于 5 0 0W卤钨灯下进行光诱导转化实验 ,一定转化时间后 ,球形Ag纳米粒子分别转化为单晶Ag纳米三棱体 (边长 80～ 12 0nm)和立方体 (边长 90～ 2 0 0nm) .利用透射电子显微镜 (TEM )、电子衍射 (ED)和紫外 可见吸收光谱 (UV Vis)等手段对单晶Ag纳米三棱体和立方体进行了表征 ,对光转化过程中Ag粒子由球形到三棱体和立方体的转变原因进行了初步的分析和探讨 .认为主要原因在于不同种类稳定剂在Ag的不同晶面吸附作用不同 ,从而形成沿某一晶面取向生长的Ag单晶体 .     

静电纺丝法制备聚丙烯腈/银纳米粒子复合纳米纤维及其SERS特性

利用静电纺丝技术制备了一种聚丙烯腈/银纳米粒子复合纳米纤维的表面增强拉曼光谱基底。通过调节聚丙烯腈溶液的浓度可得到不同直径、不同厚度的纤维薄膜,将聚丙烯腈的N,N-二甲基甲酰胺溶液与硝酸银溶液混合得到聚丙烯腈/Ag种子溶液,然后利用静电纺丝技术制备聚丙烯腈/Ag种子/AgNO₃复合纳米纤维;加入AgNO₃并利用水合肼二次还原后可制备适合拉曼检测的聚丙烯腈/Ag纳米粒子复合纤维膜,聚合物纤维表面和内部的金属纳米粒子的密度可调节。通过调节不同的纳米粒子的密集程度,可构筑出具有较高的电磁场增强效果的特殊的“热”结构(高局域强电磁场的亚波长区域)。而聚合物纤维内部的银纳米粒子可通过溶胀作用吸附更多的探针分子,提高拉曼检测的灵敏度。该基底有很好的SERS信号,并且可大规模制备。     

Au纳米粒子增强丙酮受激拉曼散射研究

受激拉曼散射(stimulated Raman scattering,SRS)具有激光的特性,并且容易获取不同波长的激光,从而成为调谐激光频率的重要途径之一。然而,由于其转化效率低,限制了它的实际应用。金属纳米粒子具有很强的表面增强效应,曾被广泛地用于增强拉曼散射而获得良好的效果。本文提出将金属纳米粒子的这种性质用于增强SRS。把Au纳米粒子混合于拉曼介质丙酮中,以532nm的纳秒脉冲激光作为激发光,研究了Au纳米粒子在丙酮中的浓度对丙酮SRS一阶Stokes光强的影响,并通过仿真计算对实验结果进行了解释和分析。     

Ag-BaO纳米薄膜红、蓝紫光波段光致荧光现象研究(Ⅰ)

金属纳米粒子/介质复合薄膜因其优良的光电特性和超快响应而成为应用背景很强的光电功能薄膜-采用真空沉积的方法制得了Ag-BaO纳米薄膜,测试到其在室温条件下的红光和蓝紫光波段的光致荧光光谱,认为Ag-BaO纳米薄膜的荧光发射主要来自于Ag纳米粒子的贡献-与该种材料的紫外-可见光吸收谱相比较,分析了Ag-BaO纳米薄膜材料不同可见光波段的荧光产生机理- 关键词：     

TiO2-Ag纳米复合材料的制备及其光电催化性能研究

载流子在等离激元金属纳米粒子上的快速复合,导致传统的光电催化剂效率显著降低,通过金属和半导体的复合可实现热电子和空穴的分离以提升光电催化效率。采用Ag纳米粒子与半导体TiO₂纳米粒子复合提高其光电催化活性,并探索了催化活性提升的机理,研究了TiO₂-Ag纳米复合材料之间空间电荷区能带弯曲以及内置电场的作用,为设计高性能SPR光电催化剂提供理论和实验依据。以对氨基苯硫酚(PATP)及对硝基苯硫酚(PNTP)的光电催化偶联反应为探针,研究了TiO₂-Ag纳米复合材料的催化性能。结果表明TiO₂的引入提高了Ag的SPR催化活性,其主要原因是TiO₂的引入可提高TiO₂-Ag间电子和空穴的分离效率。     

双金属/TiO2纳米管复合结构中增强的光电流

将传统半导体材料与金属微纳结构相结合,利用其表面等离激元共振效应,可有效地增强复合结构的光电转换效率,使其广泛地被用于光电化学和光电探测等领域.本文以氧化铝纳米管为模板,采用原子层沉积技术制备出高有序的TiO2纳米管,并通过电子束热蒸发技术在大孔径的纳米管薄膜中分别负载金、铝和双金属金/铝纳米颗粒,形成金属纳米颗粒/TiO2纳米管复合结构.研究结果表明,相对于纯TiO2纳米管,Au/TiO2复合纳米管在568 nm的可见光照射下,其光电流密度约有400%的提高;在365 nm紫外光照射下,Al/TiO2复合纳米管的光电流提高约50%;同时负载双金属Au和Al纳米颗粒的TiO2纳米管在整个紫外-可见光区域光电流均显著增强.     

金属纳米颗粒对水合物的导热影响

使用分子动力学模拟方法,在温度为200－280K的NVT系综下,对纳米粒子－CO2水合物复合体系进行模拟计算,研究了不同种类（Ag, Cu, Fe）、不同粒径 (1.0nm, 1.5nm, 2.0nm) 的球形纳米粒子对水合物导热性能的影响,从体系构型、导热系数、纳米粒子运动速度等方面探究纳米粒子对水合物导热性能的强化机理。 模拟结果表明,纳米粒子的加入,不影响水合物导热率与温度的相关性;与同温度下纯质CO2体系相比,粒径相同时,Ag、Cu、Fe的复合体系导热增长率分别为25.6%－43.8%、19.4%－31.9%、6.9%－17.6%,纳米Ag导热增强效果最好;对于同一粒子,粒径越小,整体的导热能力越强,粒径1.0nm、1.5nm、2.0nm的复合体系导热增长率分别为28.2%－39.8%、19.4%－31.9%和7.5%－17.1%。     

金属纳米颗粒的导入对顶发射OLED光取出影响的FDTD模拟与研究

由于有机发光二极管（OLED）中存在金属阴极和有机层界面,故部分光子会转化为表面等离子激元沿金属表面传播耗散掉。同时,金属阴极自身也会吸收部分光能量。这两种情况均会导致器件出光率降低。分析了在结构为Ag （100 nm）/MoO₃（5 nm）/NPB （35 nm）/EML （20 nm）/Alq₃（40 nm）/Al （20 nm）/MoO₃（50 nm）的器件内部引入银纳米颗粒（Ag NPs）或者金纳米颗粒（Au NPs）后器件出光效率的变化。同时,改变金属纳米颗粒的位置以观察其对出光效率的影响。利用有限差分时域法对无金属纳米颗粒的器件和金属纳米颗粒位于器件不同位置时的出光效率进行了模拟计算。结果显示,Ag NPs或者Au NPs都可以提高器件出光效率且Ag NPs优于Au NPs。在468 nm波长下,Ag NPs位于Al阴极表面、电子传输层（ETL）中间和Ag表面时器件的透光率分别是51.1%,50.5%和45.5%,而未掺杂Ag NPs的参考器件的透光率仅为43.3%。     

具有双共振吸收峰的Au纳米粒子制备及其拉曼表征

表面增强拉曼散射(SERS)很大程度的弥补了拉曼散射强度弱的缺点,迅速成为科研工作者们的研究热点,在食品安全、环境污染、毒品以及爆炸物检测等领域应用广泛。纳米技术的发展使得目前对于SERS的研究主要集中于金属纳米颗粒基底的制备,金属纳米粒子的种类、尺寸及形貌对SERS增强和吸收峰峰位均有影响,要获得好的增强效果,需要对金属纳米结构进行工艺优化。特别是,需要结合金属纳米粒子的结构和激励光波长,以期获得更好的增强效果。为了研究SERS增强和吸收峰之间的关系,开展了具有双共振吸收峰的金属纳米粒子的研究。首先利用FDTD Solutions仿真建模,主要针对金纳米颗粒直径、金纳米棒长径比及分布状态对共振吸收峰进行仿真,得到金纳米球理论直径在50 nm左右,金纳米棒理论长径比在3.5~4.5左右时,吸收峰分别分布在532及785 nm附近,符合多波段激励光拉曼增强条件;对于激励光偏振方向,其沿金纳米棒长轴方向偏振时吸收峰位于785 nm附近,沿金纳米球短轴方向偏振时吸收峰位于532 nm附近。然后采用种子生长法,制备了可用于多种波长激励光的双吸收峰表面增强拉曼散射基底。通过改变硝酸银用量(5,10,20,30和40 μL)、盐酸用量(0.1和0.2 mL)以及其生长时间(15,17,21和23 h)等多种工艺参数来控制金纳米棒含量,得到了同时含有金纳米球及金纳米棒的双吸收共振峰金纳米粒子。最后用该样品作为基底,罗丹明6G(R6G)作为探针分子,分别测试其在532,633和785 nm激励光入射时的SERS表征,对分析物R6G最低检测浓度均达到了10-7 mol·L-1,增强因子达到了~105,满足了多波段SERS检测的需要。