银纳米三角片的制备及其表面增强拉曼光谱的应用

发布时间：2019-06-10 16:17

【摘要】：贵金属纳米粒子由于其独特的光学、电子学、化学性质,在诸多领域得到了广泛的应用。作为一种经典的贵金属纳米粒子,银纳米三角片(TSNPRs)由于其与其它金属纳米粒子相比具有更为独特的光学性质,在很多领域展现出诱人的应用潜力,诸如表面增强拉曼光谱(SERS),太阳能电池,生物医学检测。这些应用不仅依赖于TSNPRs强的、可调节的局域表面等离子体共振带,而且十分依赖于其独特光学性质的3个尖锐的尖端。一方面,这种尖端可以放大电局域场,特别是其形成尖端对尖端的蝴蝶结结构的“hot spots”,最近已被证明在这两个尖端之间可以产生极强的电场。另一方面,TSNPRs的局域表面等离子共振峰对于其与环境分子或生物分子的相作用十分敏感。TSNPRs尖端的这种敏感可以用于各种化学/生物检测信息的传感。然而,目前制备TSNPRs的方法非常复杂,特别是很难制备出高质量完整尖端的TSNPRs。因此,发展制备方法简便的合成高质量TSNPRs的新技术与方法具有重要的研究价值和实际应用意义。众所周知,SERS对于材料或分子结构分析的强有力的工具,其具有超高的指纹识别性、窄的光谱线宽、低光漂白等优点,因此,其在生物/化学检测领域具有极大的应用前景。综上所述,如何应用简便的制备方法获得高质的TSNPRs,如何应用TSNPRs的尖端极强的敏感电场实现诸如SERS高灵敏的分析检测应用以及扩展其新的应用等一直是贵金属纳米技术研究领域的热点问题。针对上述存在的问题,本论文针对发展TSNPRs的简便合成方法、TSNPRs的控制合成、高质量TSNPRs的评价及其应用扩展等方面开展了以下研究工作:第一,发展了简便的、应用plasmon调节策略的制备高质量的银纳米三角片的方法。在此方法研究中,柠檬酸钠作为唯一的表面活性剂。所使用的氢氧根离子有效地改善了银纳米种子的多分散性,并利用氢氧根离子对银种子的氧化过程的抑制效应实现了良好地动力学控制生长。通过研究局域表面等离子体峰位随着折射率变化规律及其两者之间的关系,表明高质量的TSNPRs吸收峰位移动对溶液折射率变化具有非常高的灵敏度和响应性,(413 nm·RIU-1 or 1.24 e V·RIU-1,品质因子(FOM)=4.59)。第二,研究银纳米三角片的表面增强拉曼特性。通过对比分析低质量和高质量TSNPRs的SERS增强因子的研究,表明尖端完整的高质量TSNPRs具有更强的拉曼光谱增强能力。研究发现,高激发功率(250 m W)可以引起纳米粒子聚集,实现了强电场增强。特别是,利用高质量TSNPRs作为组装基元,首次实现了TSNPRs的结构自组装。这些自组装结构均由六个TSNPRs的尖端构成的纳米区域(hot spots),具有极强的局域电场,实现了极高倍的拉曼信号放大(107)。第三,实现基于银纳米三角片的抗原、抗体无标记SERS检测及光纤在体标记SERS检测的原理性应用。一方面,基于TSNPRs的自组装结构实现了抗体、抗原的无标记SERS检测。TSNPRs的自组装结构首先被成功制备,并对其进行了详细表征。基于这种自组装结构,抗原,抗体及其免疫反应产物的SERS检测被实现,并对相应的拉曼峰位进行归属。另一方面,应用银纳米三角片探索了在体SERS生物检测的应用研究。首先将银纳米三角片组装修饰在光纤生物传感器的一个端面,并与抗体anti-Ig G结合构建成光学光纤SERS生物传感器,并将此光纤生物传感器与拉曼分析检测系统耦合。将拉曼探针标记的抗原复合体注入到鼠尾静脉后,由抗体-TSNPRs-光纤构建的光纤生物传感器自鼠尾静脉介入鼠体内,利用植被于光纤端面TSNPRs上的anti-Ig G与拉曼探针标记的抗原之间特异性结合的结果进行在体SERS的免疫检测,初步探索和建立了基于TSNPRs光纤SERS生物传感在体免疫检测新技术与新方法。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.1;O614.122

【相似文献】