金纳米粒子组装结构中的表面重组现象

以纳米粒子为基本结构单元构筑的各种二维或三维超晶格结构受到了广泛的重视［１］．人们的兴趣一方面来源于在纳米尺度上控制材料结构 ,另一方面则因为组织化的纳米材料或结构具有独特的性质 ,以期在非线性光学、纳米电子学等前沿领域得到应用［２］．当前研究最多的结构形式是固体表面上的纳米粒子阵列或单层薄膜 ,通常是胶体粒子靠某种特殊相互作用吸附或沉积在固体表面上（亦称为“纳米粒子在表面上的组装［３］”） ,因此对纳米粒子及固体表面进行功能化的修饰 ,从而控制纳米粒子在表面上的排列和聚集状态 ,是制备这类复合结构的核心问…     

金纳米粒子在氨基表面上的组装-pH值的影响

用原子力显微镜（AFM）和表面增强喇曼光谱（SERS）研究了pH值对金纳米粒子在Au／巯基苯胺自组装膜表面上组装效果的影响．AFM结果表明，金纳米粒子在表面上的覆盖度随pH值表现出规律性的变化，巯基苯胺自组装膜的SERS强度随pH值的变化也有类似的趋势．在磁性环境下，氨基未质子化，金粒子难以组装上，而在酸性条件下，氨基质子化带正电，金粒子与基底容易结合．我们认为金纳米粒子和氨基之间的作用属于静电力，pH值同时影响膜表面氨基的质子化程度和金纳米粒子表面的带电量．     

金纳米粒子通过形成Au-S键的组装

利用湿化学法以纳米粒子为基本单元构筑各种纳米复合结构,具有灵活简便、通用性强等特点,近年来受到了广泛的重视．Ｎａｔａｎ［１-４］等最先开展了在固体表面上制备金纳米粒子单层膜的研究,他们借助双官能团硅烷化试剂对硅氧化物基底（如玻璃、石英等）进行表面修饰?..     

金纳米棒在超疏水表面的组装行为研究

采用了"烟囱效应"以及超疏水表面作为基底这两项外力作用来将金纳米棒进行组装。借用"烟囱"技术的侧面向心力所产生的向心空气气流,以及超疏水表面上液滴收缩产生的应力对纳米粒子的向心挤作用,得到了金纳米棒垂直于基片致密排列的特殊的组装花样以及金纳米棒水平短程有序的致密排列的组装花样。这种简便的组装方法不仅对纳米器件的应用有着重要的影响,而且可以广泛地适用于其他的纳米粒子的二维有序组装以得到不同的功能性的纳米组装体。     

金纳米粒子组装体系粒子密度与SERS强度的关系

利用纳米粒子组装技术制备出金基底／巯基苯胺自组装膜偶联层／金纳米粒子的“三明治”结构。实验结果显示,该结构对偶联层分子的喇曼光谱显示出很好的增强效应,增强因子可达１０＾５;在表面粒子密度（粒子覆盖度）较低时,表面增强喇曼散射（ＳＥＲＳ）强度与表面粒子密度近似呈线性关系;随着表面粒子密度的增加,这种线性关系出现负偏差并在表面粒子密度较高区域出现一个平台;在６０￣１１０ｎｍ范围内大粒径金粒子对喇曼光谱     

金纳米粒子组装体的连续离散型纳米结构控制

采用柠檬酸钠还原氯金酸的方法,制备出粒径均一的金纳米粒子(AuNPs),通过加入二水合双(对-磺酰苯基)苯基膦化二钾盐(BSPP),增强了AuNPs体系的分散性与稳定性.选用直径为15和40nm的AuNPs,用不同序列巯基修饰的单链DNA连接到其表面,通过DNA链的杂交,形成不同结构的金纳米粒子组装体.通过改变加入DNA延长连接单元的比例,可以控制金纳米粒子组装体具有连续离散型的1∶1,2∶1和3∶1纳米结构.     

纳米粒子组装体系的研究进展

制备纳米粒子组装体系是构筑纳米结构的重要方法之一，本文综述了纳米粒子组装体系的制备方法及其性质和应用研究。     

尺寸可控的金纳米粒子在功能化的MWNTs表面的自组装

提出了一个有效的、以晶种媒介的光化学法可控生长不同尺寸的胶体金纳米粒子在多壁碳纳米管(MWNTs)表面的自组装.方法基于羧基化的MWNTs以双官能团巯基乙酸分子化学修饰而连接上巯基,随后,不同尺寸的胶体金纳米粒子以共价结合的方式分别被直接锚定在其表面,从而获得良好的Au/MWNTs杂化材料.通过UV-Vis光谱、TEM和XRS等技术对胶体金纳米粒子、Au/MWNTs复合物及其自组装过程的表征,详细研究了金纳米粒子尺寸对功能化MWNTs表面自组装的影响,结果表明,直径为2.5～5.2nm范围很好分散的金纳米粒子能够很好自组装在平均直径约20nm的功能化MWNTs表面上.同时探讨了双官能团分子的化学修饰和金纳米粒子对MWNTs表面自组装的驱动力。     

基于AFM纳米氧化技术的金纳米粒子定点组装

二维纳米粒子矩阵列在纳米电子器件^[1,2]、表面增强喇曼活性基底^[3,4]、刻蚀掩模^[5]等领域具有广泛的应用前景。在这些纳米粒子阵列为内部,纳米粒子的排布是随机、无序的。这一缺点已经妨碍了纳米粒子阵列在上述领域中的进一步应用。基于此,人们开始关注纳米粒子的可控组装。传统的光刻技术^[6]、微接触印刷技术^[7]以及生物分子模板技术^[8]都被用来实现纳米粒子在固体表面上的可控组装,本实验室在纳米粒子的合成及可控组装方面也进行了研究^[7,9,11]。本文力图精确控制单个纳米粒子在基底表面上的组装位置。利用AFM纳米氧化技术。在硅表面构建了纳米级的化学图形化表面,通过不同的化学官能团,如甲基、氨基对金纳米粒子亲和性质的差异,实现了纳米粒子在固体表面的定点组装。     

基于金纳米粒子掩模的硅表面纳米结构加工

利用金溶胶纳米粒子为掩模,结合轻敲模式原子力显微镜（TM AFM）的局域氧化技术和化学湿法腐蚀,对Si表面进行纳米尺度的结构加工,得到柱状和环状纳米结构.实验结果表明,氧化过程中AFM针尖与样品平均间距的大小显著影响后续纳米结构的形状.保持一定的氧化偏压、扫描速度和相对湿度,当针尖与样品间距为7.5 nm时,可得到柱状纳米结构;而当间距减小到5 nm时,则得到带芯环状纳米结构.不同几何形状的纳米结构形成的原因是体系中纳米粒子物理屏蔽效应.     

表面电荷对聚乙二醇修饰金纳米粒子生物行为的影响

利用硫-金键将末端修饰甲氧基、氨基或羧基的巯基化聚乙二醇(Thiolated polyethylene glycol,HS-PEG)分子分别组装到金纳米粒子表面, 合成了3种带有不同表面电荷的聚乙二醇修饰金纳米粒子(PEGylated gold nanoparticles,PEG-Au NP).细胞共培养和小鼠尾静脉注射实验结果表明,表面电荷能够显著影响PEG-Au NP的生物行为.细胞对PEG-Au NP的吞噬量遵循正电荷＞电中性＞负电荷的规律.尾静脉注射的PEG-Au NP能够随小鼠的血液循环由全器官分布逐渐向肝脾转移.表面带负电荷的PEG-Au NP较难被小鼠肝脾清除,带但正电荷的PEG-Au NP能够引起小鼠免疫系统较强的响应.     

Gold Surface Functionalization with S‐containing Organic Compounds and Gold Nanoparticles for Ethylene Glycol Electrooxidation

In this work a gold electrode modified with self‐assembled layers (SAMs) composed with organic S‐containing compound and gold nanoparticles was prepared. The electrode with SAMs endowed with gold nanoparticles gave the high catalytic effect for ethylene glycol (EG) electrooxidation in solution at pH 7. For this novel sensor a linear relationship between the current response of EG at the potential of peak maximum (j_p) and the concentration of this compound in solution (c_EG) was found over the range 0.1 µM to 0.7 M with the detection sensitivity j_p/c_EG equal to about 5 A cm^?2 mol^?1 dm³ (at v=0.1 V s^?1) and the detection limit of 0.046 µM.     

Electrochemical Behaviors of Single Gold Nanoparticles

In this paper, the electrochemical behaviors of a single gold nanoparticle attached on a nanometer sized electrode have been studied. The single nanoparticle was characterized by using electrochemical methods. Since there is only one nanoparticle on the electrode, unarguable information for that sized particle could be obtained. Our preliminary results show that it becomes more difficult to oxidize gold nanoparticle or reduce gold nanoparticle oxide as the radius of the particle becomes smaller. Also, the peak potential of the reduction of gold nanoparticle oxide is proportional to the reciprocal of the radius of the particle.     

Progress of Visual Biosensor Based on Gold Nanoparticles

Visual detection method is a means of quantitative analysis by the naked eye through the comparison of color intensity or type of change. Owing to its simplicity, low-cost, rapid operation, and equipment-free, visual detection was widely used in the detection of numerous targets. Gold nanomaterials were widely used in the construction of visual biosensors due to its unique optical properties when compared to other nanomaterials. The local surface plasmon resonance absorption peak would change with the variety in the distance or the morphology. Herein, this paper reviewed the application of gold nanomaterials in the construction of visual biosensors for the detection of target molecules. Meanwhile, we pointed out the main problems of gold nanoparticles based colorimetric methods in the determination of actual samples. The forecast of gold nanoparticles based biosensor was also provided at the end of this article.     

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。     

A Sensitive Hydrogen Peroxide Sensor Based on Hemoglobin Immobilized on Gold Nanoparticles and 1,6-hexanedithiol Modified Gold Electrode

Hemoglobin (Hb) was successfully immobilized on a gold electrode modified with gold nanoparticles (AuNPs) via a molecule bridge 1,6-hexanedithiol (HDT). The AFM images suggested that the HDT/gold electrode could adsorb more AuNPs. UV-vis spectra indicated that Hb on AuNPs/HDT film retained its near-native secondary structures. The electrochemical behaviors of the sensor were characterized with cyclic voltammetric techniques. The resultant electrode displayed an excellent electrocatalytical response to the reduction of hydrogen peroxide (H₂O₂). The linear relationship existed between the catalytic current and the H₂O₂ concentration ranging from 5.0 × 10^?8 to 1.0 × 10^?6 mol · L^?1. The detection limit (S/N = 3) was 1.0 × 10^?8 mol · L^?1.     

基于纳米金与纳米银簇间表面等离子增强能量转移效应特异性检测microRNA

microRNAs(miRNAs)的灵敏检测对临床诊断具有十分重要的意义.本研究采用偶联DNA聚合酶和核酸内切酶介导的恒温扩增反应实现靶标循环再生的策略,利用纳米金(AuNPs)与纳米银簇(AgNCs)间表面等离子增强能量转移效应,开发了一种miRNA定量检测方法.在AuNPs表面组装两种探针(Probe a和Probe b)制备响应元件Probe b-Probe a-AuNP,其中Probe a通过3′端巯基共价偶联到AuNPs表面,此外具有靶标miRNA互补序列、核酸内切酶酶切序列和Probe b互补序列,Probe b为荧光AgNCs合成模板.靶标miRNA存在时,启动酶级联恒温扩增反应,导致Probe b脱离AuNPs表面,抑制了Probe b为模板合成的AgNCs与AuNPs间表面等离子增强能量转移效应,使得反应体系荧光信号增强.本方法的检出限为2.5×10-11 mol/L,与miRNAs商业化检测试剂盒相比,避免了逆转录反应,而且操作简单,检测成本低,可应用于生物样本中miRNAs分析.