手性无机纳米材料圆偏振发光的研究进展

手性无机纳米材料因为具有优异的光物理特性及广泛的应用价值而备受关注。通过采用手性配体对无机纳米材料的表面进行修饰或将无机纳米材料与手性模板进行组装获得的手性结构,可以与光子强烈作用引起偏振态的改变,产生圆偏振光(circularly polarized light, CPL)。从产生机理来讲,CPL主要包括圆偏振荧光和圆偏振散射,在一些情况下这两个机理是共存的。本文总结了硫族半导体纳米材料、金属纳米团簇、钙钛矿、镧系配合物及其他复合纳米材料中CPL的研究进展。此外,还讨论了不同的手性无机纳米材料中CPL的主要来源。本综述得出的结论有望在分子水平上实现对CPL活性材料的各向异性因子进行调控,促进其在量子计算、光学数据存储、信息加密、3D显示器和光学传感等多个领域的发展。     

半导体共轭聚合物光学探针的设计及在自发光成像和光声成像中的应用

光学成像因其无侵袭性、高时空分辨率和高灵敏度在生物医学领域得到迅速发展.光学成像中自发光成像包括化学发光成像和长余辉成像不需实时光激发,避免了自发荧光的影响,可以得到较高的灵敏度和信噪比.光声成像则是将光信号通过热膨胀转化为声信号,避免了光散射的影响,具有较高的组织穿透深度.本文针对半导体共轭聚合物光学探针在自发光成像和光声成像技术中的应用进行综述,重点介绍了半导体共轭聚合物光学探针用于增强自发光成像、光声成像的信号强度的设计策略,以及响应型光声探针的设计原理.阐述了通过降低光学探针与发光底物之间的能隙等策略增强自发光成像信号强度,通过淬灭荧光或加速热扩散等策略放大光声信号,以及通过特异性生物分子识别或相互作用激活的响应型光声探针的具体研究成果.最后,对半导体共轭聚合物光学探针在光学成像领域存在的挑战和前景进行了展望.     

一维纳米材料Cs0.2WO3和W18O49长度与红外吸收关联性的Mie散射理论推导及实验验证

研究表明二元、三元钨基氧化物的红外吸收性能具有尺寸和形貌依赖性,但还没有普适性的物理学机理及计算方法。本工作基于Mie散射理论,推导了一维材料的长度与光吸收性能之间的关系,通过理论推导计算和实验验证,探究了纳米钨基氧化物的红外吸收性能与颗粒长度的关联性。首先,基于Mie散射理论的推演和计算,揭示了增加纳米Cs_(0.2)WO_3和W_(18)O_(49)材料长度可适度提高其近红外吸收性能的规律。其次,测试了合成的不同长度Cs_(0.2)WO_3纳米棒和W_(18)O_(49)纳米线的红外吸收性能,结果与理论计算及模拟相吻合。其中在2 500～20 000 nm波长范围内Cs_(0.2)WO_3纳米棒和W_(18)O_(49)纳米线随长度的变化趋势不同,Cs_(0.2)WO_3纳米棒的红外吸收性能随长度的增加而增加,而W_(18)O_(49)纳米线的红外吸收性能随长度的增加而减弱。Cs_(0.2)WO_3纳米棒和W_(18)0O_9纳米线的光热效应均随长度的增加而增加,增幅分别达18.5%和12.7%,再次验证了长度效应。     

柠檬酸辅助可控制备花状银粒子及其表面增强拉曼散射性能

以抗坏血酸为还原剂,柠檬酸为结构导向剂,一步还原硝酸银,合成了尺寸和形状可调的花状银颗粒。纳米粒子的粒径可在600～1 200 nm范围内调整,表面突起可达到10～25 nm。柠檬酸的化学性质在银纳米粒子合成多级花状银结构的过程中起着至关重要的作用。通过改变柠檬酸或抗坏血酸溶液的用量,银结构的各向异性形貌可以很容易地调节。以制备的多级花状银颗粒作为表面增强拉曼散射(SERS)基底,对浓度为10~(-10)mol·L~(-1)的罗丹明6G(R6G)仍具有较高的检测灵敏度。     

激活型有机光声造影剂的应用

光声(PA)成像作为一种结合了光学和声学成像优势的新型成像方式,具有深层组织穿透和高空间分辨率等优点,在重大疾病的早期影像诊断方面有着巨大的应用前景。然而传统的PA造影剂依然存在信噪比低、选择性及特异性差等不足,容易产生假阳性诊断结果。激活型PA造影剂可以有效的降低背景噪声,并提升成像的灵敏度和特异性,是目前PA造影剂设计与构筑的主要趋势。本综述首先简单介绍了PA成像的原理,然后结合近几年在金属离子、酶、活性氮和活性氧等相关方面的生物成像应用,梳理了可激活探针在不同微环境中的响应方式。最后,对激活型探针在PA成像中的应用进行了总结和展望。     

树枝状银微纳结构的表面增强拉曼散射效应研究

利用两电极电化学沉积法制备出一种树枝状银微纳结构基体.扫描电子显微镜(SEM)的表征结果证实所制备的银基体呈现出完整的树枝状结构,具有对称性的树枝和树干,且树叶清晰可见.实验结果表明,树枝状银微纳结构的表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman scattering,SERS)可以检测到超低浓度的罗丹明6G(Rhodamine 6G,R6G,10-10 mol/L)光谱信号,即树枝状银微纳结构作为SERS基体表现出较好的灵敏性;当R6G的浓度在10-5~10-10 mol/L范围依次降低一个数量级时,谱带610 cm-1处的拉曼散射强度的相对标准偏差分别为12.1%,12.0%,11.7%,10.9%,13.2%和14.3%,表明所制备银基体的SERS"热点"(Hot spots)分布较均一,树枝状银微纳结构作为SERS基体具有较好的重现性;当低SERS活性的3-巯基丙酸(3-Mercaptopropionic acid,3MPA)的检测浓度为10-5 mol/L时,利用树枝状银基体能检测到3MPA的SERS光谱,说明所制备的银基体对低活性物质也具有较好的SERS灵敏性.     

基于光子晶体带边效应的表面增强拉曼基底

将光子晶体的带边效应与金纳米粒子的拉曼散射增强作用相结合,制备了一种新型光子晶体表面增强拉曼散射基底(PC-AuNPs),利用罗丹明B(RhB)作为报告分子,对所得基底性能进行检测.PC-AuNPs基底的制备包括3个步骤:在SiO2微球表面修饰氨基,再通过垂直沉降自组装得到蛋白石结构光子晶体(PC), 最后, 在光子晶体表面负载金纳米粒子(AuNPs).结果表明,光子晶体的带隙范围及AuNPs的负载量直接影响了PC-AuNPs基底的检测效果;以所得的PC-AuNPs基底测定RhB分子,其拉曼散射特征峰强度与浓度对数值呈现良好的线性关系,线性方程为I=1711lg[RhB(mol/L)]+15244,线性相关系数R2=0.9994,检出限为1×10-8 mol/L,表明此PC-AuNPs基底可用于目标物的定性及定量检测.本方法提高了传统拉曼散射光谱检测灵敏度,操作简单,具有良好的重现性,可为其它新型检测基底的制备提供.     

自组装有序纳米银线表面增强拉曼光谱检测牛奶中三聚氰胺

制备具有表面增强拉曼散射(SERS)增强效果的基底是获得灵敏SERS检测的基础.本研究以多元醇法合成、流体流动法组装制备的有序纳米银线作为三聚氰胺的SERS增强基底,实现了样品中痕量三聚氰胺的快速灵敏检测.通过理论计算及实验考察得到了三聚氰胺的拉曼特征峰,优化了三聚氰胺在有序纳米银线基底上的SERS检测条件.在pH=8、水为溶剂、溶剂挥发时间为14 min的最佳条件下,三聚氰胺特征峰强度与浓度在0.05 ～ 1.00 mg/L范围内呈现良好的线性关系,其线性相关系数R=0.997,检测限为0.05 mg/L.在牛奶中添加不同浓度的三聚氰胺,其回收率为89.7％～ 109.2％,相对标准偏差低于6.8％.本方法对三聚氰胺检测具有很好的灵敏度和稳定性,为其它小分子化合物的SERS检测提供技术支持.     

以腐植酸为对象开展稳态和时间分辨荧光实验教学

腐植酸是天然有机质的重要组成部分,其结构复杂且具有多种荧光发射特征。我们结合目前环境科学领域腐植酸或其他天然有机质的研究重点,利用腐植酸开展稳态和时间分辨荧光综合实验教学。本实验可以使学生全面掌握分子荧光分析中拉曼散射、激发光能量对荧光发射影响、荧光寿命和内滤效应等知识。     

基于分子印迹与表面增强拉曼散射的蛋白质疾病标志物检测研究进展

异常的蛋白质表达与疾病的发生与发展密切相关, 因此蛋白质已作为疾病标志物广泛应用于疾病的早期诊断、治疗监测和预后评估. 然而, 临床样本中的蛋白质疾病标志物通常含量极低, 并存在高丰度的基质干扰, 对检测方法的特异性和灵敏度提出挑战. 目前, 蛋白质疾病标志物的检测方法主要是免疫分析. 但是, 免疫分析主要依赖抗体进行特异性识别, 而抗体具有不易制备、稳定性较差和成本高等缺点. 同时, 免疫分析常通过荧光和化学发光等技术实现高灵敏检测, 但存在操作繁琐、光漂白、光谱宽等不足. 分子印迹聚合物已发展成为在特异性和亲和力方面可媲美抗体的仿生识别材料, 且具有容易制备、稳定性好和成本低等优势. 表面增强拉曼散射技术具有超高灵敏度、光谱窄、快速、无损检测等优势而广泛应用于化学和生物分析. 近年来, 分子印迹技术和表面增强拉曼散射技术的结合产生了系列先进的蛋白质检测方法, 展现了独特的优势, 受到了广泛的关注. 本综述旨在介绍该联用分析技术的主要进展, 在分别介绍分子印迹和表面增强拉曼散射及其在蛋白质检测中单独应用的基础上, 着重介绍基于两种技术的蛋白质疾病标志物的检测方法的研究进展. 最后, 对该联用技术的未来发展做了展望.