DNA辅助的纳米金三角片分离纯化及相关性质研究

发布时间：2022-08-08 19:31

　　在纳米材料中,贵金属纳米颗粒具有特异的表面等离子共振的特性（Surface Plasmon Resonance,SPR）,特别是具有各向异性的纳米颗粒,其颗粒尖端附近的电磁场强度极大的增强,从而产生非常显著的信号增强,能够显著降低检测限,在生物化学检测等领域具有广阔的应用前景。DNA作为天然的纳米材料,具有序列特异识别的特性,不仅能够通过自组装形成DNA折纸等微纳米结构,还可以通过设计DNA序列调控及构建其他纳米材料的高级结构,目前DNA纳米技术已经逐渐发展成为一门成熟有效的纳米操纵技术。本论文的主要研究内容是利用DNA辅助分离多分散的金纳米颗粒,实现不同形貌的金纳米颗粒的高效分离和保护;并利用DNA的可编程性实现金纳米颗粒的精确组装。具体内容如下:（一）利用DNA辅助的电泳分离技术成功实现了不同形状尺寸的金纳米颗粒的有效分离,获得了单分散的各向异性的纳米颗粒;该方法具有普适性,有望作为一种通用的分离纯化贵金属纳米颗粒的方法。（二）利用离心加速的耗散作用,对纳米金三角片粗产物进行纯化,快速获得尺寸形貌均一且顶角保持尖锐的不同尺寸的三角形金纳米颗粒。此方法简便高效地实现了纳米金三角片的分... 

【文章页数】：201 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 胶体
        1.1.1 贵金属纳米颗粒表面等离子体共振
        1.1.2 各向异性纳米颗粒的合成
        1.1.3 胶体的多分散性与自组装
        1.1.4 胶体纳米颗粒的表征方法
    1.2 DNA纳米技术介导纳米颗粒组装
    1.3 课题的提出
第2章 纳米颗粒的DNA辅助电泳分离
    2.1 引言
        2.1.1 胶体的多分散性
        2.1.2 纳米颗粒的分离方法
        2.1.3 电泳理论
        2.1.4 主成分分析
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 实验方法
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 合成产物的表征（混合颗粒）
        2.3.2 DNA辅助纳米颗粒的分离纯化
        2.3.3 DNA辅助纯化方法的普适性
        2.3.4 DNA编码纳米金三角的组装
        2.3.5 拉曼增强
        2.3.6 各个成分的形貌讨论
        2.3.7 混合颗粒的光谱
        2.3.8 各种尺寸各种形状的纳米颗粒的电泳
        2.3.9 各种纳米颗粒的尺寸、DNA吸附量与zeta电势
        2.3.10 PCA
        2.3.11 正交识别
    2.4 小结
第3章 纳米颗粒的离心加速耗散作用分离
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验材料
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 实验方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 三角形金纳米颗粒的合成
        3.3.2 基于耗散作用的三角形金纳米颗粒的纯化
        3.3.3 纯化过程对三角形金纳米颗粒形貌和光谱性质的影响
        3.3.4 离心加速纯化以减少颗粒形貌的变化
        3.3.5 离心加速纯化各个成分
    3.4 小结
第4章 纳米金三角的刻蚀
    4.1 引言
        4.1.1 整体上的分散稳定性的问题
        4.1.2 细节上的颗粒形貌稳定问题
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验材料
        4.2.2 实验仪器
        4.2.3 实验方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 自然钝化——原子迁移+卤素刻蚀
        4.3.2 HS-DNA组装可以有效抑制颗粒的形貌变化
        4.3.3 加HAuCl_4钝化——中间态保护
        4.3.4 HAuCl_4刻蚀反应原理
        4.3.5 MATLAB模拟刻蚀过程
        4.3.6 拉曼增强
        4.3.7 加HAuCl_4钝化——形貌振荡变化
    4.4 小结
第5章 金三角纳米颗粒-DNA折纸的连接方向问题
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验材料
        5.2.2 实验仪器
        5.2.3 实验方法
        5.2.4 实验设计
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 五种有不同伸出链位置的三角形DNA折纸结构
        5.3.2 三种尺寸的三角形金纳米颗粒
        5.3.3 金纳米颗粒与DNA折纸的连接结果
        5.3.4 金纳米颗粒-DNA折纸组装体的产率统计-人工识别
        5.3.5 金纳米颗粒-DNA折纸组装体的产率统计-MATLAB软件识别
    5.4 小结
第6章 总结与展望
参考文献
附录 MATLAB代码
    一、SEM/TEM/AFM表征结果图片的测量
        1. 三角纳米颗粒尺寸的测量(SEM)
        2. 三角纳米颗粒的尺寸及钝角程度的测量(TEM)
        3. 三角纳米颗粒与三角形DNA折纸结构连接方向的测量(AFM)
    二、三角纳米颗粒的原子结构模型
        1. 三角纳米颗粒的原子结构模型的生成
        2. 三角纳米颗粒刻蚀过程的模拟
致谢
作者简历及攻读学位期间的论文与研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]pH对DNA折纸纳米结构折叠与溶液稳定性的影响[J]. 方维娜,樊春海,柳华杰.  高分子学报. 2017(12)
[2]纳米金三角片的合成及应用[J]. 方维娜,鲁爽,王丽华,樊春海,柳华杰.  化学进展. 2017(05)
[3]DNA纳米技术研究进展[J]. 李志豪,袁荃.  分析科学学报. 2015(02)
[4]胶体粒子间的相互作用[J]. 关银燕,李溱,邱东.  化学教育. 2012(09)
[5]软凝聚态物质物理学[J]. 马红孺,陆坤权.  物理. 2000(09)
[6]五次对称与准晶态[J]. 郭可信.  物理. 1985(08)

博士论文
[1]银纳米三角片的制备及其表面增强拉曼光谱的应用[D]. 薛彬.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[2]银纳米粒子的形貌控制合成及其SERS活性研究[D]. 安静.吉林大学 2007

硕士论文
[1]贵金属纳米粒子散射性质的研究[D]. 张丽.吉林大学 2009
[2]几何约束下胶体排空作用的模拟研究[D]. 郭纪源.湖南师范大学 2005
[3]带电胶体的有效相互作用[D]. 杨涛.宁夏大学 2005
[4]电光开关等离子体电极研究[D]. 郑建刚.四川大学 2002



本文编号：3672095