金纳米棒对表面等离子体耦合发射的增强作用研究

局域型与传播型表面等离子体相互作用引起的电磁场增强是调控表面等离子体耦合发射(SPCE)的有效方法。通过静电吸附将金纳米棒(AuNRs)引入光滑金基底表面,再匀胶625 nm发射的量子点荧光薄膜,检测到高度p偏振的定向辐射;借助体系独特的等离子体耦合特性,相较于常规SPCE和自由空间发射分别实现了约40和150倍的信号增强。研究结果表明,信号调控主要来自AuNRs的局域等离子体共振、体系的增强等离子体电磁场以及“热点”结构的形成对处在耦合猝灭区的荧光团带来的“去猝灭”效应。通过条件优化,探究了AuNRs调控SPCE信号的影响因素,包括AuNRs的修饰浓度以及量子点荧光薄膜的厚度,为高效耦合增强体系的构建提供了研究方法。等离子体与不同波长的荧光发射耦合作用各异,将AuNRs用于多波长SPCE体系的信号调控,在不同的发射角度实现了对应波长的耦合增强检测。AuNRs修饰过程简单,增强效果显著,是一种调控等离子体耦合发光的普适方法,有望提高体系的检测性能;结合SPCE的波长分辨特性,可为构建多波长同时增强检测体系提供可行的光谱分析手段。     

基于金纳米棒的DNA超灵敏检测研究

采用氯金酸和硼氢化钠为原料合成金纳米粒子,在含有CTAB的生长溶液中加入一定量的种子溶液成长形成金纳米棒。在金纳米棒表面分别组装两种不同的巯基寡核苷酸探针,并通过靶探针进行"三明治"杂交。采用透射电子显微镜、紫外-可见-近红外光谱对杂交体系进行了表征。结果表明,所制备的金纳米棒分布均匀、分散性好,对寡核苷酸的检测限可达1pmol/L,能明显区分正错配。该方法简单易行,可应用于DNA、蛋白质等生物分子的识别。     

金纳米棒的生长及与FeCl_3的作用

采用三氯化铁选择性刻蚀法获得了预定长径比的金纳米棒.相比于晶种生长法,三氯化铁选择性刻蚀法可以更加简便快捷地调控金纳米棒形貌.以三氯化铁为刻蚀剂的刻蚀反应优先发生在金纳米棒尖端,这是因为金纳米棒尖端反应活性更高且表面活性剂钝化作用更弱.通过控制刻蚀反应时间及刻蚀剂浓度,可以精确调控金纳米棒的长径比.实验结果表明,增加刻蚀剂浓度、卤素离子浓度以及升高反应温度可以加快刻蚀反应速率.进一步讨论了金属离子的刻蚀作用机理.     

金纳米棒的表面改性及与H_2O_2的作用

通过调控过氧化氢与金纳米棒相互作用时溶液的H~+和Br~-浓度,考察了过氧化氢刻蚀金纳米棒的条件.通过静电相互作用将聚苯乙烯磺酸钠修饰到带正电的金纳米棒表面,并探讨了表面配体变化对过氧化氢与金纳米棒相互作用的影响,比较了聚苯乙烯磺酸钠浓度改变对过氧化氢刻蚀金纳米棒所引起的等离子体吸收峰的变化.结果表明,过氧化氢与金纳米棒作用过程中,H~+浓度增加可以加快刻蚀反应速率,Br~-起到稳定金离子的作用.采用聚苯乙烯磺酸钠修饰抑制了过氧化氢对金纳米棒的刻蚀,当聚苯乙烯磺酸钠与金纳米棒表面的CTAB完全作用后,复合材料电位接近零,金纳米棒的稳定性降低,继续增加聚苯乙烯磺酸钠的量至电位为负,复合材料稳定性增加.     

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.     

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。     

基于纳米金粒子可视化分析检测的研究进展

基于纳米金粒子表面等离子共振性质发展起来的可视化分析,由于具有灵敏度高、可设计性强、分析过程快速等优点已被广泛地应用于各类目标分析物的检测,成为一种极具潜力的分析手段。本文综述了基于纳米金粒子表面等离子共振可视化分析检测的研究进展,并对其发展趋势进行了展望。     

电解质对吸附于纳米银粒子表面荧光素的光谱学性质的影响

在含有纳米银的荧光素溶液(Fl-Ag)中引入KNO₃、KCl、Ca(NO₃)₂和CaCl₂电解质,利用透射电子显微镜、紫外-可见分光光度计和荧光分光光度计等技术研究电解质对Fl-Ag溶液的显微结构和光谱学性质的影响。结果表明,电解质离子与纳米银粒子间存在较强的相互作用,这种强的相互作用造成纳米银粒子不同程度的聚集和生长。各电解质引起的纳米银粒子的聚集程度关系为CaCl₂＞Ca(NO₃)₂＞KCl＞KNO₃。随着电解质加入量的增加,溶液的荧光强度先下降,而后又逐渐增强,直至达到定值。各电解质对Fl-Ag溶液的荧光强度影响强弱关系为Ca(NO₃)₂＞CaCl₂＞KCl＞KNO₃。本文从分子间的相互作用、能量传输等方面探讨了电解质离子对含有纳米银的荧光素溶液的显微结构和光学性能影响机理。     

碘对金纳米棒的融合作用及其在四环素类抗菌素分析测定中的应用

应用等离子共振吸收光谱和扫描电子显微镜,观察了碘和盐酸四环素反应引起的金纳米棒形态的变化．实验表明,单质碘能对金纳米棒产生融合作用,引起金纳米棒径向比的减小和纵向吸收波长的蓝移;但当盐酸四环素存在时,单质碘与盐酸四环素作用,减低了碘的有效浓度,减弱了碘对金纳米棒的融合作用,使金纳米棒的纵向吸收峰随盐酸四环素浓度的增大发生线性红移．据此本文建立了一种测定盐酸四环素的方法．方法的线性范围为5．0×10^-5mol／L～5．0×10^-4mol／L,检测限为2．4×10^-6mol／L（3σ／k）．常见物质不干扰测定．方法成功应用于合成样中四环素测定,回收率在92．8％～107．2％之间,RSD值小于4-3％．用标准加入法测定了3个乳制品厂生产的牛奶中盐酸四环素,表明牛奶中的四环素残余物浓度较低,符合安全标准．     

无种子法纳米金棒的制备及其对肿瘤细胞光热治疗效应研究

采用简便快捷的无种子法一步完成了纳米金棒的制备. 通过改变实验条件可以调控纳米金棒的吸收峰从可见到近红外转移. 将巯基聚乙二醇（PEG-SH）置换金棒表面的十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）分子,大大提高了金棒的生物相容性. 制备的纳米金棒在近红外（NIR）光照射下对肿瘤细胞有很好的杀伤效果.研究结果为纳米金棒用于抗肿瘤治疗提供了实验基础.     

无种子法纳米金棒的制备及其对肿瘤细胞光热治疗效应研究

采用简便快捷的无种子法一步完成了纳米金棒的制备.通过改变实验条件可以调控纳米金棒的吸收峰从可见到近红外转移.将巯基聚乙二醇(PEG-SH)置换金棒表面的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)分子,大大提高了金棒的生物相容性.制备的纳米金棒在近红外(NIR)光照射下对肿瘤细胞有很好的杀伤效果.研究结果为纳米金棒用于抗肿瘤治疗提供了实验基础.     

金纳米线阵列制备及其光谱特性

利用电化学沉积方法在重离子径迹模板中制备出直径从45 nm到200 nm, 长径比达700的金纳米线阵列, 利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对所制备金纳米线的形貌及晶体结构进行分析, 结果表明, 在1.5 V(无参比电极)沉积电压下所制备出的直径为200 nm金纳米线沿[100]晶向具有较好择优取向. 利用紫外-可见光谱(UV-Vis)对镶嵌在透明模板中平行排列的金纳米线阵列光学特性进行研究, 发现金纳米线直径为45 nm时, 其紫外可见光谱在539 nm处有强烈吸收峰, 随着金纳米线直径增加, 吸收峰红移, 当金纳米线直径达到200 nm时, 其吸收峰峰位移至700 nm. 结合金纳米颗粒相关表面等离子体共振吸收效应对实验结果进行了讨论.     

Enhanced Fluorescence Using an Optical Interference Mirror Overlaid with Silver Island Film

Fluorophores overlaid on an optical interference mirror composed of a metal and thin dielectric layer demonstrate enhanced fluorescence. Fluorescence is also enhanced by silver nanostructures such as silver island films, which excite localized surface plasmon resonance. An optical interference mirror surface was overlaid with a silver island film to amplify the fluorescence enhancement. The optimal thickness of the silver island film (100 nm) was evaluated from transmittance and surface roughness measurements. At this thickness, the fluorescence was amplified sixteen-fold. The thickness of the interference layer was optimized at 40 nm providing a one hundred-sixty fold fluorescence enhancement of rhodamine B. However, only a four-fold improvement in sensitivity was achieved for the determination of a labeled streptavidin using biotin immobilized on the silver island film interference mirror.     

High-sensitivity biosensors fabricated by tailoring the localized surface plasmon resonance property of core-shell gold nanorods

An enhanced sensitive biosensor has been developed to detect biological targets by tailoring the localized surface plasmon resonance property of core–shell gold nanorods. In this new concept, a shell layer is produced on gold nanorods by generating a layer of chalcogenide on the gold nanorod surface after attachment of the recognition reagent, namely, goat IgG and antigen of schistosomiasis japonica. The bioactivity of these attached biomolecules is retained and the sensitivity of this biosensor is thus enhanced significantly. The plasmonic properties of the gold nanorods attached with the biomolecules can be adjusted and the plasmon resonance wavelength can be red-shifted up to several hundred nanometers in the visible or near infrared (NIR) region, which is extremely important to biosensing applications. This leads to a lager red-shift in the localized surface plasmon resonance absorption compared to the original gold nanorod-based sensor and hence offers greatly enhanced sensitivity in the detection of schistosomiasis japonica. The human serum infected with schistosomiasis japonica diluted to 1:50,000 (volume ratio, serum/buffer solution) can be detected readily. The technique offers enhanced sensitivity and can be easily extended to other sensing applications based on not only immuno-recognition but also other types of specific reactions.     

Optical DNA detection based on gold nanorods aggregation

Sequence-specific DNA detection is important in various biomedical applications such as gene expression profiling, disease diagnosis and treatment, drug discovery and forensic analysis. Herein, the localized surface plasmon resonance properties of unmodified gold nanorods (GNRs) in 1 mM cetyltrimethyl-ammonium bromide solution were used for sensing DNA sequences, with good simplicity and sensitivity. The intensity of typical plasmon resonance absorption bands of the GNRs decreased with increasing cDNA concentration. The detection of a 30-mer single-stranded oligonucleotide as a model reached a detection limit of about 0.1 pM. This study will be significant for as-prepared GNRs for future application in biological systems.