基于暗场显微成像的金纳米颗粒界面组装行为研究

发布时间：2017-06-24 22:10

  本文关键词：基于暗场显微成像的金纳米颗粒界面组装行为研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,贵金属纳米金材料由于其独特的局部表面等离激元共振性质,具有光稳定性好、光学信号强、易于修饰、生物相容性好等优势,使得它们在催化、传感、光学成像及生物医学等领域均受到了广泛的关注。自组装是指体系中的基本结构单元(分子、纳米材料、微米或更大尺度的物质)自发形成有序结构的一种技术。研究金纳米颗粒在两相界面处的组装,实时原位去监测有序结构的组装过程,对于金纳米颗粒界面组装行为的机制探究是十分必要的。这里,基于暗场显微成像技术,利用金纳米颗粒独特的光学性质,通过简单的溶剂蒸发作用使得两相界面处的金纳米颗粒发生有序的自组装。由此我们开展了以下几个工作,具体内容如下：(1)利用大尺寸金纳米棒较强的光学吸收和散射性质,使其可直接在暗场视野内被观察到。采用表面改性方法构建一种疏水基底,实验探究发现通过溶剂蒸发作用,金纳米棒在疏水基底上可组装形成有趣的多环结构。此外,本节内容还分别从金纳米棒的表面化学性质、液滴浓度、基底的润湿性及颗粒形状等角度探究了多环结构的调控形成因素。结果得知多环结构形成与否主要由金纳米棒溶液浓度,液滴与基底间的接触角和棒状纳米颗粒三个因素决定。(2)因为这是首次利用简单的溶剂蒸发作用将各向异性且浓度极低的金纳米棒在疏水基底上组装形成了多环结构,以往报道的关于多环结构的stick-slip形成机制并不能完全解释本实验体系中所观察到的现象。这一章节通过对整个液滴蒸发组装过程中纳米颗粒的动态运动行为进行了实时监测,分别从力学角度、多环结构形成的影响因素角度及颗粒-颗粒和颗粒-基底间的相互作用角度对组装机制进行阐述并验证了实验现象的合理性。(3)通过构建一种微型的封闭装置,基于暗场显微成像发现随着溶剂极缓慢的蒸发,球形金纳米颗粒在液气界面处可逐渐组装形成网格结构,通过对网格结构的形成过程进行实时原位的监测后发现网格结构上的颗粒彼此间距较远颗粒与颗粒之间没有耦合作用发生,再加之颗粒的不断运动及界面的不平衡,网格结构很快就会变形直至边上所有的颗粒聚集在一起形成一个稳定的结构。这一新颖的组装动态行为将为纳米材料的界面组装提供新的研究视角。
【关键词】：金纳米颗粒 暗场显微成像 溶剂蒸发 界面自组装 实时监测
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O614.123;TB383.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-26
• 1.1 引言10
• 1.2 纳米材料简述10-14
• 1.2.1 金纳米颗粒的制备和调控11-12
• 1.2.2 金纳米棒的光学吸收和散射特性12-14
• 1.3 纳米粒子在溶液或两相界面上的组装14-20
• 1.3.1 自组装14-15
• 1.3.2 诱导有序组装15-20
• 1.4 显微镜简介20-23
• 1.4.1 显微镜的分类20-21
• 1.4.2 电子显微镜的工作原理及应用21-22
• 1.4.3 光学显微镜的分类及成像原理22-23
• 1.5 暗场成像技术的优势23-24
• 1.6 本论文的构想24-26
• 第2章 溶剂蒸发作用致使金纳米棒在疏水基底上的多环组装结构研究26-40
• 2.1 前言26-27
• 2.2 实验部分27-30
• 2.2.1 仪器与试剂27-28
• 2.2.2 种子的合成28
• 2.2.3 小粒径金纳米棒的合成28
• 2.2.4 大粒径金纳米棒的合成28-29
• 2.2.5 疏水基底的构建29-30
• 2.2.6 实验光路图及样品准备30
• 2.3 结果与讨论30-39
• 2.3.1 预实验尝试30-31
• 2.3.2 浓度对多环结构的影响31-33
• 2.3.3 不同表面化学修饰对多环结构的影响33-36
• 2.3.4 基底的亲疏水性对多环结构的影响36-38
• 2.3.5 纳米粒子形状对多环结构的影响38-39
• 2.4 小结39-40
• 第3章 金纳米棒在疏水基底上组装成多环结构机制研究40-52
• 3.1 前言40-41
• 3.2 实验部分41-44
• 3.2.1 仪器与试剂41
• 3.2.2 金纳米棒在疏水基底上的实时组装过程41-44
• 3.3 机制讨论44-51
• 3.3.1 力学角度44-47
• 3.3.2 影响因素角度47-49
• 3.3.3 粒子间相互作用角度49-51
• 3.4 小结51-52
• 第4章 基于暗场成像的金纳米颗粒液气界面网格组装结构研究52-62
• 4.1 前言52-53
• 4.2 实验部分53-55
• 4.2.1 仪器与试剂53
• 4.2.2 18nm金种的合成53-54
• 4.2.3 50nm金纳米颗粒的合成54
• 4.2.4 成像装置及样品准备54-55
• 4.3 结果与讨论55-61
• 4.3.1 不同表面化学性质对液气界面颗粒组装的影响55-56
• 4.3.2 溶剂蒸发速度对液气界面组装影响56-57
• 4.3.3 基底的润湿程度对液气界面颗粒组装影响57-58
• 4.3.4 溶液PH值及离子强度影响58-60
• 4.3.5 实时原位监测液气界面处颗粒组装的动态过程60-61
• 4.4 小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-74
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录74-75
• 致谢75

  本文关键词：基于暗场显微成像的金纳米颗粒界面组装行为研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：479696