单金纳米棒的光散射分析化学- 径向比与分析灵敏度的关系.docVIP

单金纳米棒的光散射分析化学: 径向比与分析灵敏度的关系 1 引言 局域表面等离子体共振(localized surface plasmonresonance, LSPR)是指入射光与比其波长小的金属纳米颗粒作用, 引起纳米颗粒表面自由电子与特定入射光相同频率的振荡. 由于 LSPR 的存在, 金属纳米颗粒显示出独特的光吸收及散射特性, 这些性质受颗粒形状、尺寸和所处环境等因素影响. 因为金属纳米颗粒表面任何细微的变化均能引起LSPR光谱的改变, 因而其常被用于物理、化学和生物学领域的分析检测. 其中, 金纳米颗粒(gold nanoparticles,AuNPs)由于具有制备简单、易于修饰、稳定性和生物相容性好等优点而成为LSPR光谱分析研究的主要对象. 金纳米棒(gold nanorods, AuNRs)是一种尺度从几十纳米到几百纳米的棒状结构. 通常, AuNRs 两端具有强的增强电场, 且等离子体共振分裂为两个带,分别对应自由电子垂直和平行于棒的长轴振荡模式. 前者为横向模式, 在 520 nm 附近显示出共振带, 与球形颗粒的等离子体带一致; 后者为纵向模式, 其共振发生红移, 且强烈依赖于 AuNRs 的长度. 随着AuNRs 的径向比增大, 横向吸收波长非线性地向短波长方向缓慢移动, 而纵向吸收波长则向长波长方向快速移动; 当径向比为 1 时, 横向与纵向吸收波长在 530 nm 附近重叠. AuNRs 独特的光学性质在分析检测、医学成像及癌症治疗等领域均具有巨大的应用潜力. 2 实验部分 2.1 仪器与试剂 所使用仪器包括 U-3010 型紫外-可见分光光度计(岛津公司, 日本)、S-4800 型扫描电子显微镜(日立公司, 日本)、奥林巴斯 BX-51 正立光学显微镜(奥林巴斯, 日本)、DP72 型彩色 CCD 相机(奥林巴斯, 日本)、成像型单色仪(MicroSpec 2300i, Roper Scientific,美国)、光谱型增强 CCD 相机(PI-MAX, PrincetonInstrument, 美国)、数显智能控温磁力搅拌器(郑州长城科工贸有限公司, 中国)和 MVS-1 型旋涡混合器(海门市其林贝尔仪器制造公司, 中国). 氯金酸(HAuCl4·3H2O, 国药集团化学试剂有限公司, 中国)、硼氢化钠(NaBH4, 阿拉丁)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB, 成都市科龙化工试剂厂, 中国)和抗坏血酸(Vc, 重庆川东化工有限公司, 中国)均为分析纯. 实验所用水为超纯水, 电阻为 18.2 M?. 2.2 金纳米棒的制备 AuNRs 参考文献[14]制备. 取洗净的 25 mL 锥形瓶, 依次加入 1.25 mL HAuCl4(2 mmol/L)溶液、4.4mL H2O、3.75 mL CTAB (0.2 mol/L)溶液、0.6 mLNaBH4(0.01 mol/L)溶液, 混合均匀, 在 25~30℃下放置 2 h 制得浅褐色金种. 取洁净的 10 mL 比色管, 依次加入 1 mL HAuCl4(2 mmol/L)溶液、0.8 mL CTAB(0.2 mol/L)溶液、7.55 mL H2O、0.6 mL Vc (0.1 mol/L)溶液、0.05 mL 金种(原液稀释 100 倍), 混匀, 在25~30℃水浴中静置 24 h 即制得 AuNRs. 2.3 金纳米棒的表征 用 U-3010 紫外-可见分光光度计测定 AuNPs 的吸收. 采用硅片作为基底, 在扫描电镜 S-4800 下对AuNPs 成像, 加速电压为 30 kV. 采用玻片作为基底,在BX-51暗场显微镜下使用100倍物镜观察, 同时对经过彩色 CCD 相机的散射光进行拍摄. 取 1 mL AuNPs 溶液于 1.5 mL 离心管中, 10000r/min 离心 10 min. 弃去上层清液, 用 1 mL 去离子水重悬, 并将重悬后的溶液置于50℃水浴中保温5 min.重复上述操作 1 次. 将盖玻片与载玻片用铬酸洗液处理 30 min, 去离子水洗净, 氮气吹干. 在载玻片(正面中部标有十字划痕)两端用胶水固定两片小的盖玻片,以形成凹槽. 取 10 mu;L 重悬后的 AuNPs 溶液, 滴加到凹槽中, 沉积约 30 s, 用大量的自来水冲洗载玻片,除去未沉积的 AuNPs, 去离子水润洗后用氮气吹干.在凹槽中滴加 60 mu;L 去离子水, 盖上盖玻片, 使用100times;物镜, 在暗场显微镜下, 选取含红色粒子的区域拍照. 根据其与划痕的相对位置, 在电镜下找到该区