银立方-二氧化硅核-壳纳米结构的制备及其光吸收特性.docVIP

  银立方-二氧化硅核-壳纳米结构的制备及其 光吸收特性# 祝杰，石俊俊，潘玥玥，周利** 5 10 15 20 25 30 35 40 （武汉大学物理科学与技术学院） 摘要：本文以三氟醋酸银为银源，采用多元醇法制备出边长为 45 nm 左右的银纳米立方。以 此银纳米立方为核，通过正硅酸四乙酯水解的方法在银表面包覆一层二氧化硅壳，二氧化硅 壳层的厚度可以通过正硅酸四乙酯的量来调节。与一般的银纳米颗粒不同，除了偶极等离激 元共振，银纳米立方的吸收谱上出现多个高阶等离激元共振吸收峰。由于二氧化硅壳层的包 裹，银纳米立方的吸收峰发生红移。 关键词：光学；表面等离激元；银纳米立方；二氧化硅；核壳结构 中图分类号：O433.1，O648.1 Synthesis and Optical Properties of Ag Nanocube-Silica Core-Shell Nanostructures ZHU Jie, SHI Junjun, PAN Yueyue, ZHOU Li (School of Physics and Technology, Wuhan University, Wuhan 430072) Abstract: In this paper, Ag nanocubes with edge length of ~ 45 nm are synthesized by polyol method using CF3COOAg as precursor. Silica shells are growth on the Ag nanocubes through ammonia-catalyzed hydrolysis of tetraethyl orthosilicate (TEOS). The thickness of silica shell could be adjusted by the amount of TEOS. Ag nanocubes exhibit multiple plasmon resonance peaks on the extinction spectra. The plasmon peaks red shift due to the silica coating and the shift is dependent on the thickness of silica. Key words: optics; surface plasmon; Ag nanocubes; silica; core-shell structures 0 引言 金属纳米结构中自由电子在外界光场的激发下会发生集体振荡，这被称为表面等离激元 共振，表面等离激元共振会带给金属纳米结构很多奇特的光学性质。等离激元共振具有极大 的光吸收和光散射截面，同时由于将电磁场集中在很小的体积内，从而产生很大的局域场增 强，可以极大增强纳米尺度下光与物质的相互作用。表面等离激元共振性质决定于其材料的 组成、形状、尺寸、环境介质等许多因素。近年来，金属纳米结构因为其独特的光学、电学 性质受到了广泛而持续的关注，在很多领域如表面增强拉曼散射(SERS)、催化、传感、生物 医学等方面具有广泛应用[1-4]。 立方形状的银纳米颗粒，由于其形状规则、大小均一、有尖锐的棱角和边缘，使其具有 与普通球形纳米颗粒不同的光吸收和散射特性[5,6]；银纳米立方容易激发出高阶多极等离激 元共振模式，高阶共振峰通常具有高的品质因子，也就是其吸收带宽度较窄，实验和模拟显 示银纳米立方的偶极共振对折射率非常敏感，使得银纳米立方可作为高灵敏度的等离激元传 感器[7]；银纳米立方上的尖锐棱角具有的极大局域场增强，使其可以用于SERS应用[8,9]；银 纳米立方还可作为模板制备中空的纳米结构，可用于催化、生物医学成像、光热治疗和药物 基金项目：国家自然科学基金；高等学校博士学科点专项科研基金（20100141120041） 作者简介：祝杰（1990-），男，硕士研究生，主要研究方向：纳米材料 通信联系人：周利（1977-），男，讲师，主要研究方向：微纳光子学. zhouli@whu.edu.cn -1-   输送等诸多领域[10]。 二氧化硅壳层包覆的纳米颗粒在应用领域具有许多优点，比如二氧化硅层可以保护纳米 颗粒，避免光氧化和各种化学腐蚀；二氧化硅层可以提高纳米颗粒生物相容性，减少生物毒 性；二氧化硅表面容易进行各种化学修饰，提高纳米颗粒的水溶性，容易偶联各种分子，对 45 50 于纳米颗粒进行各种功能化修饰[11,12]。 本文中利用以三氟醋酸银（CF3COOAg）为银源的多元醇法制备银纳米立方，在银纳米 立方的制备过程中，采用聚乙烯