暗场显微镜下的彩色“纳米星”（英文）

具有独特局域表面等离子共振散射特性的贵金属纳米粒子,在可见光区域表现出明显的吸收和散射光谱特性。在过去的几十年中,基于纳米金和纳米银溶液的可视化颜色传感器,被广泛应用在金属离子、生物分子、农药等灵敏检测。自2000年,暗场显微镜的出现,实现了纳米尺度下等离子共振散射光谱的精准获取,将传感尺度从传统的实验试管发展到单纳米颗粒界面。单颗粒检测消除了本体溶液中大量纳米粒子产生的平均效应,可提供更加准确的反应信息。纳米粒子的散射光谱主要取决于颗粒的尺寸、形貌、成分以及颗粒间耦合作用等,因此,具有特定散射颜色的单个纳米粒子,可以作为优异的纳米探针。这篇综述聚焦于单颗粒纳米传感,首先介绍了纳米粒子局域表面等离子共振的原理和发展历史。随后,主要讨论了单个贵金属纳米粒子作为颜色编码传感器,在生物分子、环境污染物以及能源等领域的应用,尤其是基于单颗粒的原位纳米光谱电化学传感及其在电催化反应中的应用。例如,利用纳米粒子的溶出和生长过程,精巧地设计了针对不同待测物的纳米探针。另一方面,对单纳米粒子结构演变过程的原位监测,也有助于对纳米材料制备机理的理解。最后,着重探讨了纳米颜色传感器信号提取放大的检测手段,...     

等离子体金属纳米结构在SERS传感及可穿戴应力传感中的应用

等离子体金属(金、银)纳米结构因其特有的理化性能,被广泛应用于表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman scattering,SERS)传感及可穿戴应力传感领域。其中,SERS是一种应用贵金属纳米材料增强拉曼散射信号的检测技术,该技术灵敏度高、特异性强,已被广泛用于生物医学、环境监测、食品药品检测等领域。随着电子检测技术和柔性电子材料的快速发展,柔性可穿戴传感技术也得到了快速发展,且取得了大量的研究成果。SERS检测技术主要依赖于贵金属纳米增强基底材料,而基于贵金属纳米结构的可穿戴传感元件对人体微应力、微应变的传感具有极高的灵敏度。SERS增强基底材料与可穿戴应力传感元件材料具有互通互用性,将贵金属纳米SERS基底应用于柔性可穿戴式检测,这是SERS检测技术比较新颖的、尚未深入研究的应用领域之一。该文综述了贵金属溶胶纳米结构的材料组成分类以及该类材料在SERS和可穿戴应力传感中的应用,并分析了胶体贵金属纳米结构组成及成分对SERS传感、可穿戴应力传感灵敏度、可重复性及稳定性的影响,最后展望了贵金属胶体纳米结构在SERS传感和柔性可穿戴应用中的发展趋势。     

基于光学显微术的单粒子传感

基于光学显微术的单粒子传感技术是一种将光学显微镜等具有空间分辨能力的研究工具应用于分析传感领域的检测技术.该技术将单个纳米粒子视作一个完整的纳米传感器,分子识别和信号转换均在单个纳米粒子界面上完成,信号读取则通过不同种类的光学显微镜来实现.与宏观的纳米传感器相比,单粒子传感技术通过对单个纳米粒子的光学特征信号进行测量、计数和追踪,可以获得局域微区内分析物的定性和定量信息,从而具有高灵敏度、高通量和可用于微观复杂体系的动态检测等显著优点.首先简要回顾了单粒子光学传感技术的发展历史和国内外研究现状,随后介绍了其主要技术特点,并重点综述了该领域近五年内的重要研究成果.最后指出通过纳米探针、光学成像技术和多维数据处理等多方面的持续发展,可进一步提高单粒子光学传感器的性能,有望使其在分析科学、生命科学和材料科学等诸多领域获得更加广泛和深入的应用.     

基于贵金属纳米粒子的SERS活性基底研究进展

表面增强拉曼光谱(SERS)是一种新兴的分析技术,具有很高的检测灵敏度,可以实现单分子量级的检测,并且能够提供丰富的分子结构信息。将SERS发展成为一种具有实际应用意义的分析技术,其关键是制备灵敏度高、稳定性高、重现性好、选择性高的SERS活性基底。对贵金属纳米粒子表面进行分子修饰,或者将贵金属纳米粒子与基质材料进行复合,可以组成融合贵金属纳米粒子的SERS活性并弥补其缺陷的新型SERS基底材料。本文综述了近年来基于贵金属纳米粒子常见的分子修饰和基质复合型SERS活性基底的研究进展。     

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。     

基于超强拉曼增强金纳米粒子修饰的过渡金属双硫属化合物纳米片的分子检测（英文）

本文报道用不同尺寸的金纳米粒子(AuNPs)来修饰单层WS_2和MoS_2纳米片,通过表面增强拉曼散射(SERS)技术检测微量的罗丹明6G染料,并对比了它们在不同波长的激光激发下的等离子体特性。AuNPs在WS_2和MoS_2纳米片上的均匀沉积是通过种子介导的生长方法还原HAuCl_4来实现的。我们进一步使用扫描电子显微镜和拉曼光谱对所制备的异质结构进行了表征。几种优化结构的拉曼增强因子接近10~8,几乎达到检测单分子需要的灵敏度。我们的研究结果表明,通过贵金属纳米粒子对超薄过渡金属双硫属元素化合物进行可控修饰是完全可行的。这个策略也适合于制备高效且灵活的基底,用在新一代基于表面增强拉曼散射的化学传感器和生物传感器上。     

基于多金属氧酸盐和贵金属的纳米复合材料的研究进展

基于多金属氧酸盐和贵金属纳米粒子的纳米复合材料,既具有多金属氧酸盐(POMs)可调控的多样结构、丰富的组成、高的电荷密度及可逆的氧化还原性,又具有贵金属纳米材料良好的生物相容性、高的光学活性和催化活性等特性,这些性质使基于POMs和贵金属纳米的复合材料能够应用于催化、生物医药、生物传感等领域.本文作者主要论述近年来基于多金属氧酸盐和贵金属的纳米复合材料的合成、性质及应用的研究现状,并对其前景进行展望.     

基于功能纳米材料的灵敏生物传感策略

21世纪的第一个十年被称为＂传感的十载＂.功能纳米材料为灵敏的生物传感器件（包括光学和电生物传感）的制备提供了优秀的平台.这方面的大多数工作主要聚焦于不同纳米材料的生物功能化,例如金属纳米粒子、半导体纳米粒子和碳纳米粒子,功能化方式包括物理吸附、静电结合、特异性识别或共价键合.这些生物功能化纳米材料可以用作催化剂、电导体、光发射剂、载体或示踪剂,以获取被放大的检测信号、稳定的识别探针或生物传感界面.设计的信号放大策略已经极大地促进了不同领域中稳定、特异、具有选择性和灵敏的生物传感器的发展.本文介绍了基于功能纳米材料的一些生物传感新原理和检测新策略,也讨论了纳米材料的生物功能化方法和生物传感在蛋白质的免疫分析、DNA检测、糖分析和细胞传感中的应用.     

基于核酸适配体的比色生物传感器研究进展

核酸适配体因能与目标物特异性结合而被用作生物识别元件,广泛用于生物传感器的研究。基于适配体的比色生物传感器,因简便、经济且直观可视等特点,在环境保护、医疗诊断和食品安全等领域备受青睐。随着生物技术和纳米技术的迅速发展,结合不同显色途径和信号放大方法,已建立了多种操作简便、特异性强、灵敏度高的基于适配体的比色传感方法,为现场快速检测技术的发展提供了新思路和新选择。识别元件、信号探针及信号放大策略都是影响比色生物传感器准确性和灵敏度的重要因素,纳米材料和放大策略的选择及设计非常重要。本文主要基于酶催化和等离子体共振比色原理,介绍了近年来比色适配体传感器的研究进展,为高灵敏比色生物传感器的研究和应用提供参考。     

一种新型表面增强拉曼活性基底的制备方法

表面增强拉曼光谱技术 (SERS)具有极高的灵敏度 ,对某些分子其灵敏度比常规拉曼光谱高一百万倍 ,能检测吸附在金属表面的单分子层和亚单分子层的分子 ,并提供丰富的分子结构信息 [1～ 5] .活性基底的制备是获得 SERS信号的前提 ,电化学粗糙化的电极、贵金属溶胶及真空蒸镀的金属岛膜是SERS分析中最常用的 3种活性基底 ,在实际应用中各有利弊 .本文报道一种新的制备银纳米粒子基底的方法 ,可使银纳米粒子生长到合适的尺寸 ,以达到最佳SERS增强效果 .利用紫外 -可见光谱和 AFM研究该 SERS基底纳米粒子的尺寸分布和形貌 ,以 1 ,4-(双…     

Recent development in nanomaterials fabricated paper-based colorimetric and fluorescent sensors: A review

The paper-based sensing devices have drawn a broad interest in analytical chemistry for colorimetric and fluorescent-based analysis of biological, environmental, clinical, and food samples. It is due to the simple, rapid, biodegradable, user-friendly, less expensive, and low waste generation into the environment. Here, the recent development of paper-based sensors fabricated with different noble metal nanoparticles (NPs) and semiconductor and carbon quantum dots (QDs) is demonstrated to analyze several chemical substances from various samples. User-friendly and portable recording devices such as digital cameras, smartphones, scanners, etc. along with color detecting softwares are employed to measure the color intensity of nanomaterials fabricated paper devices after the deposition of a sample solution containing various chemical substances. The advantages and disadvantages of incorporating nanomaterials in the paper substrate (direct deposition, inkjet printing, screen printing and wax printing) are illustrated. The mechanism for colorimetric, fluorescence, phosphorescence, and chemiluminescence sensing using noble metal NPs (Ag, Cu, and Au), semiconductors, and carbon QDs for the determination of metal ions, anions, pesticides, biomolecules, and other toxic chemical substances are discussed. Thus, this review article would be highly useful for scientists and researchers to design colorimetric sensors to monitor chemical toxicants in clinical, environment, foods, and many other related samples.     

基于纳米粒子的比色检测及其在化学传感及生物检测的应用

基于纳米粒子的比色检测由于其简单性、多样性而备受关注。在该体系中,目标分析物直接或间接诱发纳米粒子的聚集和分散,从而可通过溶胶的颜色改变实现分析检测。该综述介绍了纳米粒子分散及聚集过程的物理现象,简单讨论了纳米粒子间的作用力,对两种作用机制(粒子间交联和非粒子间交联来调节纳米粒子的分散和聚集)进行了介绍。并对纳米粒子在重金属离子检测、生物检测等方面的应用及方法的分析特性进行了概述,对其未来发展趋势进行了展望。     

A unified view of propagating and localized surface plasmon resonance biosensors

The intense colors of noble metal nanoparticles have inspired artists and fascinated scientists for hundreds of years. In this review, we describe refractive index sensing platforms based on the tunability of the localized surface plasmon resonance (LSPR) of arrays of silver nanoparticles and of single nanoparticles. Specifically, the color associated with single nanoparticles and surface-confined nanoparticle arrays will be shown to be tunable and useful as platforms for chemical and biological sensing. Finally, the LSPR nanosensor will be compared to traditional, flat surface, propagating surface plasmon resonance sensors.     

Sensing using localised surface plasmon resonance sensors

The bright colours of noble metal particles have attracted considerable interest since historical times, where they were used as decorative pigments in stained glass windows. More recently, the tuneable optical properties of metal nanoparticles and their addressability via spectroscopic techniques have brought them back into the forefront of fundamental and applied research fields. Much of the recent attention concerning metal nanoparticles such as gold and silver has been their use as small-volume, ultra-sensitive label-free optical sensors. Plasmonic nanoparticles act in this case as transducers that convert changes in the local refractive index into spectral shifts of the localized surface plasmon resonance (LSPR) band. This LSPR-shift assay is a general technique for measuring binding affinities and rates from any molecule that induces a change in the local refractive index around the metallic nanostructures. By attaching molecular recognition elements (chemical or biological ligands) on the nanostructures, specificity and selectivity to the analyte of interest are introduced into the nanosensor. In this review, we will discuss the different methods used to fabricate plasmonic nanosensors. A special emphasis will be given to techniques used to link plasmonic nanostructures to surfaces. While the difference between colorimetric and refractive index sensing approaches will be briefly described, the importance to distinguish between bulk refractive index (RI) sensing and molecular near-field refractive index sensing will be discussed. The recent progress made in the development of novel surface functionalization strategies together with the formation of optically and mechanically stable LSPR sensors will be highlighted.     

半导体纳米材料作为表面增强拉曼散射基底的研究进展

在总结半导体纳米材料作为表面增强拉曼散射(SERS)基底的一些相关研究工作的基础上, 讨论了半导体纳米粒子SERS基底的增强效应与纳米材料的种类、尺寸的相关性; 对半峰宽、激发波长进行了分析, 并对半导体纳米材料作为SERS基底时, 化学增强、电磁增强、纳米半导体缺陷和激子波尔半径的影响等进行了阐述.     

Accelerated color change of gold nanoparticles assembled by DNAzymes for simple and fast colorimetric Pb2+ detection

The combination of high metal selectivity of DNAzymes with the strong distance-dependent optical properties of metallic nanoparticles has presented considerable opportunities for designing colorimetric sensors for metal ions. We previously communicated a design for a colorimetric lead sensor based on the assembly of gold nanoparticles by a Pb(2+)-dependent DNAzyme. However, heating to 50 degrees C followed by a cooling process of approximately 2 h was required to observe the color change. Herein we report a new improved design that allows fast (<10 min) detection of Pb(2+) at ambient temperature. This improvement of sensor performance is a result of detailed studies of the DNAzyme and nanoparticles, which identified "tail-to-tail" nanoparticle alignment, and large (42 nm diameter) nanoparticle size as the major determining factors in allowing fast color changes. The optimal conditions for other factors such as temperature (35 degrees C) and concentrations of the DNAzyme (2 microM), its substrate (3 nM), and NaCl (300 mM) have also been determined. These results demonstrate that fundamental understanding of the DNAzyme biochemistry and nanoparticle science can lead to dramatically improved colorimetric sensors.     

生物法制备各向异性贵金属纳米粒子的研究进展

利用生物法绿色合成各向异性的贵金属纳米粒子(Au,Ag)具有经济环保、制备简单、无毒副作用等优点,成为近年来的研究热点。 本文通过介绍各向异性贵金属纳米粒子的物理化学性质,归纳了生物法,尤其是利用植物源生物质制备各向异性贵金属纳米粒子的研究,并在此基础上进一步阐述了各向异性贵金属纳米粒子的微观生长机理,最后对各向异性贵金属纳米粒子的应用前景做了展望。     

聚苯胺/贵金属复合纳米材料的可控合成及催化应用

导电高分子/贵金属复合纳米材料因其在催化、传感、表面增强拉曼、光热治疗等诸多领域的应用前景而受到广泛关注.本文主要介绍我们课题组近年来利用可控合成策略制备的负载型和包埋型两种结构聚苯胺/贵金属复合纳米材料,以及利用复合纳米材料的结构和功能特性,对其在多相催化领域的应用、结构与催化性能之间构效关系的探索.     

ZnO纳米粒子的表面光电压谱和光催化性能

采用焙烧前驱物碱式碳酸锌的方法制备了不同粒径的ZnO纳米粒子，而用粒径 最小的作为光催化剂，通过光还原过程分别得了贵金属质量分数为0.5%和0.75%的 Pd/ZnO或Ag/ZnO复合纳米粒子。利用XRD，TEM，XPS，SPS和EFISPS等测试技术对样 品进行了表征，并通过光催化氧化气相正庚烷评估了样品的光催化活性，考察了微 晶尺寸和贵金属Pd或Ag的沉积对ZnO纳米粒子表面光电压信号以及光催化活性的影 响，探讨了样品表面光电压谱与其光催化活性的关系，说明了可以通过表面光电压 谱的测试来初步地评估纳米粒子的光催化活性。结果表明：随着ZnO纳米微晶尺寸 的减小，其SPS信号强度逐渐变弱，而光催化活性逐渐升高；沉积适量的贵金属Pd 或Ag后，ZnO纳米粒子的SPS信号强度明显下降，而其光催化活性却有所升高。此外 ，对ZnO纳米粒子光催化剂的失活机理进行了分析。