超薄纳米多孔金膜的制备及其局域表面等离子体效应研究

采用电化学去合金法制得50 nm的超薄纳米多孔金膜（Nanoporous Gold Film,NPGF）,其表面粗糙度可预估NPGF的表面形貌. SEM表征证实,在扫描下限大于-0.1 V时,控制伏安扫描的循环周数可获得不同粗糙度的NPGF. 利用反射紫外可见光谱研究了NPGF的局域表面等离子体效应（LSPR）. 结果显示,NPGF在450 nm处的LSPR效应受其表面粗糙度影响,在优化的粗糙度下,NPGF的局域表面等离子体效应可实现乙二醇溶液浓度的定量检测.     

纳米多孔金薄膜的表面等离子体共振传感特性

对淀积在玻璃衬底上厚度约60 nm的金银合金溅射薄膜进行硝酸腐蚀脱银处理, 得到纳米多孔金薄膜. 利用自建的波长检测型表面等离子体共振(SPR)传感装置研究了腐蚀时间对纳米多孔金薄膜SPR特性的影响, 结果发现纳米多孔金薄膜与水溶液接触后在400-900 nm光谱范围内不具有SPR效应, 而当薄膜置于空气中时会产生明显的传播等离子体共振吸收峰, 其共振波长随腐蚀时间增加逐渐红移. 纳米多孔金薄膜在空气气氛中的SPR效应使其能够用于原位监测气相分子在孔内的吸附, 还可对在液相中吸附的生化分子进行离位测试. 本文对L-谷胱甘肽、L-半胱氨酸、2-氨基乙硫醇三种含巯基的生化小分子在纳米多孔金薄膜内的吸附进行了离位分析, 结果表明与传统的致密金薄膜SPR芯片比较, 纳米多孔金薄膜对这些分子显示出更高的灵敏度和更低的检测下限, 这归功于多孔金的大比表面积使其能够吸附大量的生化小分子. 实验还对乙醇蒸气在纳米多孔金薄膜内的吸附进行了原位监测, 发现吸附平衡所用时间较长, 约为160 min.     

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（SPR_T）峰有较小的红移,而纵向SPR（SPR_L）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SPR_T峰无明显移动,而SPR_L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.     

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.     

纳米多孔金膜表面等离子体共振效应的理论分析和传感应用

纳米多孔金膜(NPGF)化学和热力学稳定性好,比表面积大,具有显著的表面等离子体共振(SPR)效应,适宜于用作SPR生化传感芯片。本文对NPGF的SPR效应进行了理论分析,得到了在NPGF/空气界面传播的表面等离子体色散曲线,获得了优化NPGF-SPR传感性能所需的最佳薄膜厚度约为60nm;在此基础上利用溅射沉积-化学脱合金两步法在玻璃基板上制备出大面积均匀的超薄NPGF,采用Krestchmann棱镜耦合结构测试了NPGF在可见-近红外波段的SPR共振光谱及其传感特性,通过利用菲涅耳公式并结合Bruggeman介电常数近似理论对测得的共振波长进行拟合,得出NPGF的孔隙率约为0.38。未经修饰的NPGF是亲水薄膜,能够有效富集水中的双酚A,使得NPGF-SPR传感器对双酚A的探测下限达到5nmol?L~(-1);经过疏水化处理后,NPGF对非极性苯并芘分子的富集能力获得显著增强,使得传感器对苯并芘的探测下限达到1 nmol?L~(-1)。     

利用纳米粒子组装的方法制备SERS活性基底

1974年，FIeishm。nn等人［‘］发现吸附在电化学粗糙化的银电极表面上的毗院分子，其Raman散射强度具有超乎寻常的增强现象．后来经过VanDuyne门和CreZghton问等人的研究，认识到这一现象属于～种特殊的表面效应，其增强因子高达卫矿，故被称为表面增强喇曼散射（Surfac－EI。     

局域表面等离子体共振酶联免疫法的显色方法及检测应用

随着现场实时快速检测技术的需求和发展,贵金属纳米颗粒由于具有独特的局域表面等离子体共振(LSPR)光学性能和优点(高稳定性、易于合成、易于表面修饰等),在疾病诊断、食品安全、环境质量检测领域有着广泛的应用空间.局域表面等离子体共振效应使得贵金属纳米颗粒在可见光范围内展示出丰富的色彩变化,并且这种色彩变化很容易通过改变贵...     

用银壳层调节单分散金纳米棒的局域表面等离子体共振光学性能

为将单分散金纳米棒的纵向局域表面等离子体共振(LSPR)波长从近红外光区调节到可见光区,通过表面原位还原反应合成了以银为壳层的单分散双金属核壳复合纳米棒(Au@AgNRs),其Ag壳层厚度可由Ag NO3的用量进行调节。用高分辨透射电镜和X射线能量色散谱仪确证了Au@AgNRs的形态结构、单分散性和化学组成。随着Ag壳层厚度的增加,Au@AgNRs的LSPR效应逐渐增强,纵向LSPR吸收峰由近红外光区蓝移到可见光区。Ag壳层厚度每增加1 nm,Au@AgNRs的纵向LSPR波长减小约12 nm。制得的Au@AgNRs在可视化传感器上有良好的应用前景。     

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.     

热聚合制备分子印迹膜的表面等离子体共振现场监测方法

本研究组设计了SPR现场监测MIFs热聚合成膜过程的装置, 并对所制备MIFs的吸附特性进行了检测.     

表面等离子体共振传感技术和生物分析仪

表面等离子体共振（surface plasmon resonance, SPR）传感技术是生物化学分析领域常用的分析手段和研究工具,与其相关的研究不计其数,发展日新月异。本研究小组从事SPR传感技术研究近十年,从初期的理论研究、仿真计算、传感器设计以及全自动SPR生物分析仪开发与应用研究,到目前的传感器性能提高、应用拓展,时刻关注着该项技术的最新动态。本文系统综述了SPR传感技术和生物分析仪的原理、结构以及主要功能模块,SPR传感器的调制类型、耦合方式以及SPR成像传感器;介绍了结合局域表面等离子体共振（local surface plasmon resonance, LSPR）技术、改进金属膜系设计、优化数据处理算法等提高SPR生物分析仪性能的方法;阐述了SPR传感技术和生物分析仪的最新进展,包括SPR技术和微流控芯片、电化学技术、表面增强拉曼散射技术（SERS）的联用;列举了SPR生物分析仪在临床诊断、药物筛选、生物分子研究、食品安全和环境监测等领域的应用实例;最后,分析了SPR生物分析仪面临的主要问题以及未来的发展趋势。     

Preliminary Recognition of c-Myc Gene Protein Using an Optical Biosensor with Gold Colloid Nanoparticles Based on Localized Surface Plasmon Resonance

Abstract

The gold colloidal nanoparticles with a diameter of 24 ± 0.2 nm were prepared, characterized by ultraviolet–visible (UV-vis), transmission electron microscopy (TEM), and cyclic voltammetry, and assembled on a gold plate substrate for constructing an optical nanobiosensor. The nanosensor exhibited distinct optical properties of localized surface plasmon resonance (LSPR), which could be used for recognition of oncogene biomolecules such as the c-Myc (3C7) antibody protein. The LSPR nanobiosensor has also been successfully applied to determination of a pCMV-Myc mammalian expression vector, one kind of DNA plasmids with a linear response range of 6.2–20.0 ng/µL and a detection limit of 2.4 ng/µL.     

Enhanced Photochromism of Diarylethene Induced by Excitation of Localized Surface Plasmon Resonance on Regular Arrays of Gold Nanoparticles

Localized surface plasmon resonance (LSPR) excitation on the photochromic reaction of a diarylethene derivative (DE) was studied by surface enhanced Raman scattering (SERS). UV and visible light irradiations transform reversibly DE between open-form (OF) and closed-form (CF) isomers, respectively. A mixture of PMMA and DE (either OF or CF isomer) was spin-coated onto gold nanorods (GNRs) arrays, designed by electron beam lithography, with two localized surface plasmon resonances (LSPR) at distinct wavelengths, due to their anisotropy. The photochromic reaction rates from CF to OF isomers, under LSPR excitation, were monitored from SERS spectral changes under different polarizations, on the same GNR substrate to compare the effect of LSPR field strength. It appears that the photoisomerization rate was faster when LSPR was excited with the polarization parallel to the GNR long axis. The present results highlight a potential genuine mechanism, from near field LSPR excitation, involved in the photochromic enhancement of diarylethene photochromes.     

Surface Plasmon Resonance Biosensors Incorporating Gold Nanoparticles

SPR biosensing is increasingly popular for the detection of a multitude of biomolecules. It offers label‐free detection and study of proteins, nucleic acids, and other biomolecules in real time. A recent trend involves incorporation of AuNPs, either within the sensing surface itself or as signal enhancing tagging molecules. The importance of AuNP and detecting agent spacing is described and techniques using macromolecular spacing aids are highlighted. Recent methods to enhance SPR detection capabilities using gold nanoparticles are reviewed, as well as device fabrication and the results of incorporation. SPR detection is a highly versatile method for the detection of biomolecules and, with the incorporation of AuNPs, shows promise in extending it to a number of new applications.

     

Assembly of Gold Nanoparticles on a Molecular Ultrathin Film: Tuning the Surface Plasmon Resonance

A number of methodologies for immobilizing metal nanoparticles in 2‐dimensional aggregate structures on various substrates, some with concomitant tuning of the surface plasmon resonance (SPR), have been reported. Many of them involve special functionalization of the nanoparticles, multiple fabrication steps or lengthy procedures. The present study demonstrates that monolayer Langmuir–Blodgett (LB) film of a hemicyanine‐based amphiphile with cationic headgroup is an easily fabricated platform for harnessing citrate‐stabilized gold nanoparticles. It is shown that a single immersion step can be used to immobilize the nanoparticles uniformly on large area films and that systematic variation of the immersion time from 10 min to 6 h leads to controlled assembly of the particles and tuning of the SPR band over ～100 nm. A model for the structural reorganization in the LB film that facilitates the assembly of nanoparticles is presented and the advantages of the current methodology over earlier protocols are pointed out. The versatility of LB films in terms of the molecular level control of fabrication it enables and the variety of film structures that can be realized, point to the wide scope for future explorations, expanding upon the present observations.     

表面等离子体波共振技术应用于气体检测

本文简要介绍了表面等离子体波共振技术的基本原理,重点综述了该技术在气体检测研究中的应用。被检测的气体包括：常见的易燃易爆和有毒气体、有机气体及蒸汽等。通过敏感膜材料的选择和优化、检测装置的改进、制膜方式和工艺条件、薄膜厚度的调整,来提高检测结果的灵敏度、选择性、可逆性、响应时间、脱附时间和重现性等重要参数。将表面等离子体波共振技术和其它技术联用可以在提高检测灵敏度的同时,实现对气体的远程监测。 主要介绍了此技术和光纤技术的联用,此外还讨论了环境特别是湿度和温度对检测结果的影响。     

表面等离子体共振成像*

发展建立新型的高通量分析方法是生命科学研究中海量组分检测的关键。表面等离子体共振成像(SPRI)作为新近发展起来的高灵敏分析方法,能以微阵列形式实时检测研究各种分子作用的过程,被认为是一种非常有潜力的多功能高通量研究平台。本文对SPRI的基本原理、在膜性能和生物分子相互作用研究的应用,以及新的技术发展作了较详细的评述,着重讨论了SPRI的最新发展水平,并对其发展前景进行了展望。     

光纤SPR传感器的结构、膜材与应用进展

光纤表面等离子共振(Fiber optic surface plasmon resonance,FO-SPR)传感器由于体积小、易携带、抗电磁干扰等优点在生物、化学、医学及食品领域均具有广阔的应用前景。该文综述了光纤SPR传感器的结构、膜材料及其应用进展。其中终端反射式和在线传输式是光纤SPR传感器最重要的两种结构;最常用的膜材料包括金膜、银膜、复合膜和金属纳米颗粒。基于光纤SPR的实时检测、抗干扰能力强、可多通道检测等特点展望了其未来发展与应用前景。