羊毛角蛋白基金纳米团簇的制备及其打印成像的应用

利用羊毛角蛋白作为还原剂和稳定剂合成金纳米团簇溶液,通过可见光和紫外光的对比图像以及荧光光谱对pH值、反应温度和反应时间3个影响因素进行分析,确定金纳米团簇合成的最优方案。采用透射电子显微镜观察金纳米团簇的尺寸及分布,并将羊毛角蛋白基金纳米团簇用作打印墨水绘制荧光图案。试验结果表明:羊毛角蛋白和氯金酸的混合溶液调节为碱性(即NaOH浓度为1mol/L)、温度为37℃、反应时间为12h条件下所制备的羊毛角蛋白基金纳米团簇溶液在690nm处发射强烈荧光,所得的金纳米团簇颗粒的尺寸约为2.5nm且均匀分布,制得的打印墨水可以获得清晰的荧光图像。     

金纳米团簇荧光探针的合成与生物检测应用

近年来,纳米技术发展迅速。荧光金纳米材料展现出的独特光学特性使其在生物检测和医学诊断中表现出了很好的应用前景。通过改变配体或者生物支架合成的各种荧光金纳米团簇(gold nanocluster,Au NCs),在传感检测、医学成像和光电子学等领域具有潜在的应用前景。就荧光和共振光散射技术和方法对水溶性的荧光金纳米团簇的合成以及检测机理作出介绍,并简单总结了金纳米团簇作为荧光探针在生物检测,包括金属离子、阴离子、有机小分子、蛋白质和核酸等各种分析物检测中的应用。同时,评述和展望了荧光金纳米团簇研究的发展方向和应用前景。     

表面修饰的金纳米棒的生物相容性和细胞摄取研究

制备了棒状纳米金颗粒并对其表面进行了修饰,研究了其生物相容性以及运载荧光物质进入细胞的功能.所制备的材料通过聚乙二醇稳定、采用双修饰的方法获得了具有活性-NH2基团存在、稳定性好且生物相容性高的表面修饰的金纳米棒.采用透射电子显微镜和紫外可见吸收光谱对表面修饰的金纳米棒进行了表征,运用MTT比色分析法通过细胞毒性研究了表面修饰的金纳米棒的生物相容性,用流式细胞仪和激光共聚焦显微镜考察了其运载荧光物质进入细胞的功能.结果表明,表面修饰的金纳米棒具有良好的生物相容性,具有作为荧光物质或药物载体的应用前景,可应用于疾病的诊断治疗.     

CuSe纳米片、纳米棒簇的水热合成研究

使用Cu2+-EDTA配合物和不同浓度的Na2SeSO3溶液,利用水热法制得了粒径均匀(边长约为700 nm,厚度约为200 nm)的六方相CuSe纳米片和纳米棒簇.在XRD,SEM,TEM表征结果的基础上,对CuSe纳米片和纳米棒簇形成机理进行了研究.通过对比,我们发现Cu2+-EDTA的使用对纳米片的形成有重要作用.为了研究产品的光学性质,使用了紫外可见光谱(UV-vis)和荧光光谱(PL)对样品进行了性能表征.结果表明其Eg=2.5e V,在λ=249 nm的激光激发下,在306 nm出现了明显的荧光发射峰.     

金纳米棒对β-NaYF_4:Er~(3+),Yb~(3+)@SiO_2纳米颗粒上转换发光的表面等离子增强

采用晶种法合成了金纳米棒和共沉淀法制备了β-NaYF_4:Er~(3+),Yb~(3+)@SiO_2上转换纳米发光材料,并利用St9ber法制备了可溶于水的β-NaYF_4:Er~(3+),Yb~(3+)@SiO_2@SiO_2纳米颗粒.利用上转换荧光光谱研究了不同浓度的金纳米棒对β-NaYF_4:Er~(3+),Yb~(3+)@SiO_2上转换红光(655 nm)和绿光(540,520 nm)发射的影响.得到当金纳米棒颗粒的掺杂浓度为0.03%时,对β-NaYF_4:Er~(3+),Yb~(3+)@SiO_2的上转换发光增强最大.红光和绿光的最大增强因子分别为2.75和1.66.通过调控金纳米棒加入量,可以调节材料的上转换红绿光比.因此,这种纳米复合材料可以作为生物荧光标记,在很大程度上提高生物鉴定准确性,在生物医学检测等方面有着重要的应用前景.     

原位还原的金纳米簇抑制β乳球蛋白淀粉样纤维形成

在碱性条件下,以β乳球蛋白(β-LG)为还原剂,直接原位还原氯金酸制备了荧光金纳米簇.通过调控氯金酸的用量,获得了红色和黄色两种荧光金纳米簇,并对其光学性质和形貌进行了表征.进一步,利用荧光光谱、圆二色光谱、动态光散射和透射电子显微镜等分析手段系统考察了这两种金纳米簇对β-LG聚集的抑制作用.研究发现:在这两种体系中,被吸附在金纳米簇表面的β-LG蛋白量不同,导致其对β-LG聚集的抑制作用也不同,即红色荧光金纳米簇可抑制β乳球蛋白聚集生长期,而黄色荧光金纳米簇则可抑制其成核期.     

荧光银纳米团簇在生物化学传感分析中的应用

银纳米团簇(silver nanoclusters,Ag NCs)是一种新型的荧光纳米材料,一般由几个到上百个原子组成,近些年来得到了广泛的关注.银纳米团簇具有尺寸小(2nm)、比表面积大、光物理性质好、表面易于修饰及荧光性质可调节等优点.作为新型荧光探针,荧光银纳米团簇已成功用于对金属离子(如Hg2+、Cu2+)及重要的生物活性物质如过氧化氢、葡萄糖、半胱氨酸和抗坏血酸等小分子化合物的检测.本文结合当前的研究现状,综述了银纳米团簇在生物化学传感分析中的应用,并对银纳米团簇的研究方向和发展前景进行了展望.     

基于纳米金表面等离子体共振光散射法测定视黄醇结合蛋白

采用柠檬酸钠还原法制备了粒径约为12nm的纳米金颗粒,并用其标记视黄醇结合蛋白抗体(anti-RBP).在pH=5.29的KH_2PO_4-Na_2HPO_4缓冲溶液中,纳米金标记anti-RBP可与视黄醇结合蛋白(RBP)发生特异性结合使纳米金颗粒凝集成网格结构,由于纳米金颗粒的表面等离子体共振效应,使其在620nm处共振光散射信号显著增强.C_(RBP)在0.1~60ng·mL~(-1)范围内与共振光散射增强值ΔI_(620nm)线性相关,检出限为0.02ng·mL~(-1),用于定量分析人血清中的RBP,方法简单、灵敏,结果满意.     

ZnO∶Ga和ZnO∶Co纳米结构双光子荧光特性

利用化学气相沉淀法(CVD),以Au为催化剂,在硅片衬底上制备出了纯ZnO与Ga掺杂ZnO和Co掺杂ZnO的纳米结构产物.对产物进行了物相分析与微观表征,并研究了双光子荧光特性.结果表明:样品均体现了较好的双光子光致发光性能;与纯ZnO纳米棒相比,Ga掺杂ZnO纳米棒在385nm波长处具有很强的紫外发射峰,在520nm波长处具有较强的绿光发射峰;Co掺杂ZnO纳米片在540nm波长处具有很强的绿光发射峰,在385nm波长处具有非常弱的紫外发射峰,且可见光发射强度增高.     

纳米金标记细胞的荧光寿命成像及其三维重建

为了研究在基于纳米金的肿瘤光动力学疗法以及肿瘤热疗中纳米金在细胞中的分布及代谢,利用多光子荧光显微镜技术对在热疗中纳米金结合的肿瘤细胞进行了多次扫描成像,并采用一种基于区域的活动轮廓模型图像分割算法,对与纳米金结合的细胞的多光子荧光显微图像进行处理,在一幅具有多个细胞的图像中分割出单个细胞的轮廓。根据细胞断层切片图像的轮廓采用移动立方体算法,对细胞进行三维重建,绘制出细胞表面的三维模型,再利用纳米金的荧光寿命和光强来标定纳米金在细胞具体位置的分布。结果表明,在一定时间内,纳米金会进入细胞并在不同的区域内呈现一定的分布。这与抗原抗体结合会导致抗体的内化,从而使纳米金进入细胞内的事实相符。这种技术将会为更加直观、全面地研究纳米金与细胞的相互作用以及纳米金在细胞内具体位置(比如某个细胞器内的分布)提供一种可行的方法。     

水溶液中聚苯乙烯小球的单光束光操纵及有序结构的形成

利用单束强聚焦激光对悬浮于水中的聚苯乙烯小球进行了二维的光操纵,并研究了聚苯乙烯小球在光阱中的动力学过程。实验果表明:在切向光梯度力的作用下,聚苯乙烯小球会在样品盒的衬底上发生自组装行为形成二维有序的六角密排的周期性结构。利用这种单光束光组装的方法,在玻璃基底上制备了聚苯乙烯小球二维有序周期性结构。该研究结果将为利用单光强聚焦激光来制备微纳光子多功能器件提供理论依据及实验参考。     

Near-infrared absorption imaging and processing technologies based on gold nanorods

Noble metal nanoparticles with localized surface plasmon resonance (LSPR) properties are widely used as optical sensors in biochemical detection and medical diagnosis. In this paper, we propose an effective determination method to measure the LSPR absorption intensity of gold nanorods (GNRs). A near-infrared (NIR) imaging system is established, and an NIR absorption image of the multiple samples of the colloidal GNRs is captured. Then, the LSPR absorption intensities of these samples are obtained by calculating the average grayscale of the target areas based on the NIR image processing technology. By using this method, the LSPR absorption intensities of the multiple samples are determined all at once, and their accuracy is as high as that obtained by using spectrophotometry. These results suggest that this method is an efficient multi-channel determination technique with high-throughput sensing applications.     

Optical frequency standard based on a single 40Ca+

Research on the development of the optical frequency standard based on trapped and cold 40 Ca+ with the 4s2S1/2-3d2D5/2 clock transition at 729nm is reported. A single calcium ion was trapped and laser cooled in the Paul trap and stay in trap for more than 15 days. The linewidth of a 729nm laser was reduced to less than 10Hz by locking to a cavity for longer than 50 hours uninterruptedly. The overall systematic uncertainty of the clock transition has been characterized to be better than 6.5×10 16 . The absolute frequency of the clock transition was measured at 10 15 level using an optical frequency comb referenced to a Hydrogen maser, which was calibrated to the SI second through the global positioning system (GPS). The frequency value was 411042129776393.0(1.6)Hz after the correction of the systematic shifts.     

飞秒脉冲激光产生及捕获微气泡的实验研究

采用高速光学摄像及高频超声成像技术对飞秒脉冲激光在介质水中发生光学诱导击穿的过程进行实验研究.结果表明,光学诱导击穿产生后,在高能激光自聚焦的焦点处产生一系列微气泡,最后只有一个微气泡可以被激光束稳定地捕获,并且这个微气泡可以在超声作用下进行非接触式三维操控.进一步分析了沿激光束产生和捕获的微气泡的时空特性以及激光束捕获微气泡的力学特性.实验结果为应用微气泡进行分子水平的靶向性治疗提供了全新的技术手段.     

ZnCoO和ZnO纳米棒阵列的结构及发光特性

高浓度排列的ZnCoO、ZnO纳米棒在70℃下水热反应垂直生长在含ZnO薄膜涂层的玻璃上,这些阵列的形貌、结构和发光机理分别用场射扫描电子显微镜、X-ray衍射、光致发光来研究,显示出纳米棒直径为150 nm,沿着[0001]方向生长,氨水浓度和ZnO缓冲层在ZnCoO纳米棒成核和生长中起着重要的作用.用波长为325 nm的激光激发样品,测量了光致发光谱,光致发光表明PL光谱是由宽紫外光和可见光构成,并进一步观察发光谱随激发光功率密度的变化关系,对谱线强度、峰值波长进行了测量,同时对发光谱产生的机理、强度饱和值存在的原由、强度随激发光功率密度变化及紫光峰红移的起因进行了分析.     

具有中空分级结构的花菜状ZnO制备及发光性能研究

以乙酸锌、氨水和海藻酸钠为原料,采用水热法合成了具有分级结构的中空花菜状ZnO.利用SEM、XRD对样品进行了表征,并研究了样品的光致发光性能.结果表明:空分级结构花菜状ZnO由直径约为50 nm纳米棒组装而成的,组装体的直径约为1μm,为六角纤锌矿结构;海藻酸钠的存在对形成花菜状结构起着关键性的作用;室温光致发光光谱表明样品在380 nm处存在弱的紫外发光峰,而在可见光区(600 nm左右)有很强的发光峰.     

光纤表面等离子体共振传感器敏感膜的仿真研究

为了研究光纤表面等离子体共振传感器的传感特性,利用TFCalc软件仿真研究光纤表面等离子体共振(SPR)传感器的反射光谱特性,分别考查敏感膜为Au膜、Ag膜、Al膜和Cu膜对反射光谱特性的影响。仿真结果表明,Au膜和Ag膜有较高的灵敏度,Al膜和Cu膜厚度分别在10 nm和30 nm有较明显的共振现象。     

冷却囚禁原子的基本方法——磁光阱

 讨论了磁光阱的基本原理——光作用力理论和实验方法:用1对反向电流线圈和3对相互垂直的(上下左右前后)的圆偏振激光束照射气体原子,使原子受到耗散力被冷却,而且还会因受到非均匀光电场的梯度力作用而被囚禁与光束交汇中心,从而达到冷却囚禁原子的目的,为实现玻色-爱因斯坦凝聚奠定了基础.     

Simultaneous micromanipulation in multiple planes using a self-reconstructing light beam

Optical tweezers are commonly used for manipulating microscopic particles, with applications in cell manipulation, colloid research, manipulation of micromachines and studies of the properties of light beams. Such tweezers work by the transfer of momentum from a tightly focused laser to the particle, which refracts and scatters the light and distorts the profile of the beam. The forces produced by this process cause the particle to be trapped near the beam focus. Conventional tweezers use gaussian light beams, which cannot trap particles in multiple locations more than a few micrometres apart in the axial direction, because of beam distortion by the particle and subsequent strong divergence from the focal plane. Bessel beams, however, do not diverge and, furthermore, if part of the beam is obstructed or distorted the beam reconstructs itself after a characteristic propagation distance. Here we show how this reconstructive property may be utilized within optical tweezers to trap particles in multiple, spatially separated sample cells with a single beam. Owing to the diffractionless nature of the Bessel beam, secondary trapped particles can reside in a second sample cell far removed ( approximately 3 mm) from the first cell. Such tweezers could be used for the simultaneous study of identically prepared ensembles of colloids and biological matter, and potentially offer enhanced control of 'lab-on-a-chip' and optically driven microstructures.     

Optical frequency metrology

Extremely narrow optical resonances in cold atoms or single trapped ions can be measured with high resolution. A laser locked to such a narrow optical resonance could serve as a highly stable oscillator for an all-optical atomic clock. However, until recently there was no reliable clockwork mechanism that could count optical frequencies of hundreds of terahertz. Techniques using femtosecond-laser frequency combs, developed within the past few years, have solved this problem. The ability to count optical oscillations of more than 1015 cycles per second facilitates high-precision optical spectroscopy, and has led to the construction of an all-optical atomic clock that is expected eventually to outperform today's state-of-the-art caesium clocks.