淀粉样纤维结构的侧链红外光谱探针研究

探讨了如何应用侧链红外光谱探针技术研究淀粉样纤维的微观结构。首先对淀粉样多肽和蛋白的侧链红外光谱探针标记方法进行了探讨。之后,我们深入讨论了如何通过对探针光谱区和酰胺Ⅰ带光谱区的联合分析构建淀粉样纤维的微观结构模型。我们还对应用红外光谱指认平行与反平行的beta-折叠结构的光谱判据以及指认红外光谱探针微观水化程度的光谱判据进行了论述。     

几种淀粉样短肽自组装过程的傅里叶变换红外光谱研究

对多种衍生于β-淀粉样蛋白的淀粉样短肽体系的自组装过程进行了研究。研究发现,这几种淀粉样短肽体系能够形成多种纳米结构,包括纳米管、纳米片、纳米球、和纳米纤维。利用傅里叶变换红外光谱技术对这些淀粉样短肽体系的自组装过程进行了实时跟踪,通过对多肽酰胺Ⅰ带和侧链红外吸收区域的精细分析并结合原子力显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等微观形貌表征,深入探究了这些淀粉样短肽的自组装机制。     

模板法合成金属-分子-金属异质结及表面增强拉曼光谱研究

采用交流电沉积技术在阳极氧化铝(AAO)模板中沉积不同的金属纳米线, 以对巯基苯(1,4-BDT)为耦联分子, 通过自组装在模板内组装金属纳米粒子, 由此构建金属纳米线-分子-金属纳米粒子的异质结。以异质结内的分子为探针, 采用表面增强拉曼光谱(SERS)研究了异质结的增强行为,通过探针分子的SERS信号表达异质结的组成,并以异质结作为模型研究其SERS机理。研究结果表明该方法可成功构建异质结, 同一取向的异质结的SERS信号较随机取向的SERS信号强。     

激光诱导法制备SERS光纤pH传感器

利用光化学法在光纤尖端快速沉积银纳米粒子构建活性层,通过银纳米粒子与探针分子4-巯基吡啶分子中的巯基吸附作用,将探针分子组装在银膜上制备SERS光纤传感器。检测光纤活性端在不同pH缓冲液中探针分子的SERS光谱,对比分析其SERS光谱特征峰强度及拉曼频移的差异,讨论探针分子在不同pH值下结构的变化、与银膜之间夹角的变化,并通过重复实验证明这种SERS光纤pH传感器在实际检测中的应用价值。     

AgNPs/MIL-101(Cr)纳米复合材料的制备及其SERS光谱应用

金属有机框架(Metal Organic Frameworks,MOFs)是一类新型的多孔状的高结晶性材料。MOFs借助于过渡金属离子和有机配体的有序组装,以配位作用构筑起晶体结构。MOFs材料可作为纳米粒子的稳定载体用于与金属纳米粒子组合形成新型的纳米复合材料。这一新型的纳米复合材料可作为SERS基底应用于SERS光谱分析研究。我们将Ag纳米粒子封装在MIL-101(Cr)这种MOFs材料中,MOFs材料所具备的大的比表面积和多孔状的结构可使分析物分子预富集且更加接近金属银纳米粒子表面,从而有助于改善SERS光谱分析与检测性能。借助于多种表征手段与数据分析,我们对此纳米复合材料的制备条件进行了优化。以对巯基吡啶为光谱探针表征了该纳米复合材料的SERS光谱活性,计算了增强因子。在此基础上,将该纳米复合材料用于水溶液中超痕量葡萄糖的SERS光谱检测,探讨了应用SERS光谱技术对葡萄糖进行定量分析的可行性。     

有孔探针近场拉曼光谱和成像技术进展

基于有孔探针SNOM的近场拉曼光谱和成像技术的出现使得拉曼光谱的分辨率突破了光学衍射极限,从而提供了一个有力的工具对样品亚波长尺度之下的化学信息进行表征。文章讨论了探针性质对实现近场拉曼光谱的影响,并全面地介绍了有孔探针近场拉曼光谱发展十余年来在纳米尺度化学分辨成像、液-液界面性质研究、微观层面解释SERS增强机理、图像化反映SERS热点分布等诸多领域的研究进展。     

DNA诱导金纳米粒子自组装及其SERS表征

首先将巯基DNA分子与金纳米粒子偶联,并用琼脂糖凝胶电泳分离出含不同DNA分子数目的金纳米粒子,最后将修饰有互补DNA链的Au纳米粒子进行组装,得到组装体(五聚体)。透射电子显微镜(TEM)研究表明,DNA-Au纳米组装体被成功地获得;表面增强拉曼光谱(SERS)研究表明,与未组装的金纳米粒子相比,DNA-Au纳米组装体具有更强的SERS活性。     

纳米银组装结构上罗丹明B的表面增强荧光效应

采用表面自组装技术,在玻璃表面构筑银纳米粒子的二维组装结构。银纳米粒子组装结构的表面等离子共振光谱中偶极子表面等离子体共振对组装结构更为敏感而表现出较大位移。组装银纳米粒子可极大增强罗丹明B的荧光。荧光的表面增强效应主要来自银纳米粒子对荧光分子所处区域的局部电磁场增强,银纳米粒子的表面分子修饰对其表面增强效应有较大的影响。     

银纳米粒子自组装复合LB膜的结构与性质

纳米粒子的自组装和有序组装膜的结构与性质近年来受到了人们的广泛关注,纳米粒子的表面结构与性质对由其组装成的有序膜的结构与性质有直接的影响。文章报道了利用自组装技术制备的银纳米粒子与双亲有机分子的单层和多层复合LB膜,通过吸收光谱和表面增强拉曼光谱研究了银纳米粒子与吸附分子间的相互作用,探讨了复合膜的成膜特性及银纳米粒子的拉曼增强特性。十八胺/银粒子复合LB膜的吸收光谱及拉曼光谱显示,十八胺分子与银纳米粒子表面的活位通过NH₂中的氮原子以复合体的形式结合;同时,在激发光的作用下复合体可能存在光催化过程。根据银粒子复合LB膜的实验结果,十八胺和十八酸之间的反应产物在复合膜中起空间位阻作用,与银粒子表面的相互作用较弱。     

金纳米空球的合成及其SERS效应

本文利用非晶硒溶胶作模板合成了金纳米空球,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及拉曼光谱对其进行了表征,结果显示,所得到的金纳米空球呈多晶结构,粒径约为150 nm,壳层厚度约为25 nm,表面为颗粒状金原子团簇;将金纳米空心球组装到玻碳电极表面,以SCN-作为探针分子,初步探讨了金纳米空球的SERS效应,表明其具有较强的SERS活性。     

金纳米粒子的图案化组装及表面增强拉曼光谱研究

利用聚苯乙烯纳米粒子有序组装结构为模板,进行了金纳米粒子的图案化组装。金纳米粒子在聚苯乙烯纳米粒子底部自组装聚集,形成规则的“面包圈”结构。表面增强拉曼光谱表明,相对于随机分布的金纳米粒子而言,金纳米粒子组装结构具有聚焦电磁场作用,从而使吸附的对巯基苯甲酸的拉曼散射得以进一步增强。     

基于Logistic函数模型的纳米自组装动力学分析

利用快速混合停流吸收(stopped-flow absorption)技术,研究了半胱氨酸分子介导的金纳米棒线性自组装过程的动力学性质.通过观测金纳米棒的表面等离激元动态吸收光谱,分析其自组装动力学行为及其与组装结构之间的关系.研究表明,传统的二阶反应动力学理论模型在描述金纳米棒自组装动力学行为上存在明显的局限性.由此,我们提出了基于Logistic函数的新的动力学分析模型.与传统的理论模型相比,新的理论模型具有更好的普适性,不仅适用于定量分析不同速率的金纳米棒自组装动力学特征,还提供了一种更加准确地描述组装初期动力学行为的方法.此外,这种新的动力学分析方法还有助于理解和建立金纳米棒组装动力学特征与组装体结构之间的关联.     

基于COMSOL的纳米傅里叶红外光谱系统数值模型

傅里叶红外光谱（FTIR）是材料表征的一种重要手段,然而受限于光的衍射极限,传统傅里叶红外光谱仪的极限空间分辨率在微米量级,无法应用于纳米材料的表征。纳米傅里叶红外光谱（Nano-FTIR）是一种新兴的超分辨光谱表面分析技术,其以纳米级空间分辨率、宽光谱范围和高化学灵敏性的特点在纳米材料表征研究中展现了巨大的潜力。定性及定量的研究Nano-FTIR信号高空间分辨的来源和系统中光谱信号的提取过程,可以为Nano-FTIR仪器的设计研发和样品光谱表征结果的解释提供重要依据。该研究从典型的仪器结构和基本的工作原理出发,在多物理场有限元分析软件COMSOL中建立了等效研究模型,并对模型的重要细节和数值计算过程分别进行了说明。在仿真研究中,首先基于麦克斯韦电磁波理论计算了模型空间的电磁场增强情况,再模拟了探针在介电常数差异巨大的两种材料交界处的“线扫”过程,探讨了针尖近场增强信号的空间分辨率。随后,以探针与样品的散射功率为数值模型的研究对象,仿真了探针“轻拍”对信号的调制和解调提取的过程,并讨论了不同入射倾角和解调频率对光谱信号提取的影响。最后,为了验证模型的合理性,仿真了20,100和300 nm三种厚度SiO₂薄膜样品在900～1 250 cm-1波数范围的光谱响应,并将仿真得到的光谱与实测结果进行了对比。结果表明随着样品厚度的增厚,光谱信号得到相应的增强,模型预测的谱图与实测谱图波形与波峰位置较为一致,且与以往一些文献中采用针尖-样品间电场强度表示针尖处散射信号强弱的方法相比,获得的谱图在峰形上更为接近。提出的数值模型可用于Nano-FTIR光谱的预测,此外,模型也具有一定的通用性,可以为其他基于散射型近场光学显微（s-SNOM）技术的太赫兹光谱技术和针尖增强拉曼光谱研究提供一定的借鉴。     

具有可调谐的LSPR和SERS性能的“爆米花”状Au@Ag核壳超结构的制备（英文）

本文通过使用多巴胺二硫代氨基甲酸(DDTC)作为还原剂来控制银纳米颗粒以异相成核的生长模式在金立方表面进行生长,合成出"爆米花"状的金银纳米超结构。这种结构的纳米颗粒在可见光区表现出可调谐的等离子体共振特性,并且通过改变硝酸银的浓度能够精细的调节银层的厚度。此外,使用液液界面自组装技术将纳米颗粒组装成单层膜,然后将结晶紫作为探针分子来研究纳米颗粒的表面增强拉曼散射特性(SERS)和银层厚度之间的依赖关系。并系统的研究了三种激发波长对SERS基底的响应。结果表明"爆米花"状的金银核壳超结构具有可调节的局域表面等离子体共振(LSPR)和SERS特性,在太阳能电池、催化、化学传感等领域具有广阔的应用前景。     

影响近场光纤探针传输效率的若干因素

近场光学技术在高分辨率成像、光谱探测和纳米加工等领域有广泛应用,而光纤探针是其中一个关键部件.如何提高光纤探针的传输效率是近场光学技术应用中的一个重要问题.本文采用三维时域有限差分方法,计算了锥形有孔探针的传输效率,分析了锥角、针尖孔径、波长和金属层厚度等因素对光纤探针传输效率的影响,并比较了裸光纤探针和有金属涂层的光...     

金属纳米粒子自组装多层结构的光谱特征

分别以对巯基苯胺和1,4-二巯基苯为偶联分子,采用自组装方法,在功能化玻片上组装了二层和三层银纳米粒子有序结构.实验发现,耦联于一、二层组装体中的对巯基苯胺的拉曼散射可由粒子间电磁偶合和电荷转移而显著增强.但第二层组装银纳米粒子上1,4-二巯基苯的吸附可导致组装体中对巯基苯胺的拉曼散射强度显著减弱,这与分子吸附导致的粒子中电荷分布的改变密切相关.纳米粒子的进一步组装使得1,4-二巯基苯的拉曼光谱有所增强.     

疏水纳米颗粒对仿生膜流动性的影响: 尺寸效应

金属纳米颗粒与仿生膜的组装材料具有广阔的应用前景, 但纳米颗粒载入对仿生膜的物理性质的影响却存在争议. 在本文中, 我们合成了大于与小于膜厚度的疏水金纳米颗粒 (LPNs与SNPs), 系统地研究了粒子载入对膜流动性的影响. 通过荧光漂白恢复实验发现, LPNs与SNPs分别降低与提高磷脂的侧向扩散率. 基于荧光光谱实验与理论分析, 得到LPNs与SNPs分别通过空间位阻、改变磷脂有序度两种机制影响磷脂的侧向运动. 研究结果对构建功能性纳米颗粒磷脂组装体, 通过纳米材料调控仿生膜功能方面提供了参考.     

金纳米棒二聚体结构的Fano共振

等离激元金属纳米结构中的Fano共振，由于其在超灵敏传感、超材料、光开关和非线性光学器件等方面的潜在应用而引起了广泛的关注。但在单颗粒尺度下单个金属纳米二聚体结构的Fano共振的实验研究仍然很少。本研究基于单颗粒光谱技术从实验上探讨了二聚体结构产生的Fano共振现象。利用种子生长法制备了等离激元共振峰分别在1 060 nm和700 nm的一长一短金纳米棒，通过L-半胱氨酸分子的静电吸附自组装构建首尾相连的金纳米棒二聚体结构，在暗场显微系统中表征了金纳米棒二聚体耦合前后的散射光谱。结果表明，短金纳米棒的明偶极模式与长金纳米棒的暗四极模式间的相消干涉在660 nm处产生了明显的Fano共振谷，同时基于有限差分时域（FDTD）方法的理论模拟散射光谱与实验结果能够较好地符合。这种自组装金纳米棒二聚体在等离激元传感和探测等方面具有广阔的应用前景。     

纳米ZnO颗粒在阳极Al2O3模板中的强光致发光研究

用金属醇盐水解法在阳极Al2O3模板的有序孔洞中生长了纳米量级的ZnO颗粒,并用扫描电子显微镜（SEM）和高分辨电子显微镜（HRTEM）对其形貌进行观察。对纳米ZnO/多孔阳极Al2O3模板组装体的光致发光谱进行测量,将组装体中ZnO颗粒的发光强度与常规方法制备的纳米ZnO颗粒发光强度做了比较,就发光强度提高的原因进行了讨论。     

基于自组装纳米探针的氯化乙基汞的特异性检测

双硫腙作为可以特异性检测重金属的指示剂,利用双硫腙与脂质体磷脂双分子层不易溶于水的特性制备自组装水溶性纳米探针。氯化乙基汞作为一种剧毒重金属,也具备不易溶于水的特性,因此我们可以通过自组装水溶性纳米探针检测氯化乙基汞的存在。通过实验可以看出,水溶性纳米探针与氯化乙基汞溶液反应之后的紫外可见吸收光谱会发生明显的红移现象,而其他重金属不具备这种特性,从而证明所制备的水溶性纳米探针可以特异性检测氯化乙基汞的存在。