金属材料介电特性对其纳米粒子消光光谱的影响

本文采用离散偶极子近似理论，研究金、银两种金属的球形和棒状纳米粒子的消光光谱．计算结果表明：金、银两种材料的纳米粒子，其消光光谱的强度和峰住存在一定的差异．该研究将为纳米粒子在光电器件、化学传感元件等领域中的应用提供有益的理论参考     

2种晶型纳米二氧化钛材料对A549细胞的毒性效应

利用LDH活性检测的分子生物学手段结合TEM技术研究金红石型和锐钛矿型纳米TiO2材料对人肺腺癌细胞(A549)的作用及可能的机制.LDH活性检测发现:与对照组相比,金红石型300μg/mL浓度组对细胞膜的损伤最大.TEM显示,在细胞内或周围发现一些纳米TiO2颗粒,但2种晶型纳米TiO2的存在形式有所不同,并且金红石型实验组中,板层体数量明显增多,部分纳米颗粒缠绕于板层体中.这说明,2种晶型纳米TiO2材料对细胞的细胞膜及其它细胞器造成了一定的影响,且纳米TiO2材料的晶体构象不同,引起的毒性效应存在着显著差异.     

球形银纳米颗粒及氧化硅/银纳米壳层的消光性能模拟

采用离散偶极近似理论,对球形银纳米颗粒和氧化硅/银纳米壳层在紫外-可见-近红外波段的消光性能进行模拟计算研究.研究结果表明:随着粒径的增加球形银纳米颗粒的偶极消光峰逐渐红移,四极消光峰开始出现且逐步红移,散射作用增强而吸收作用减弱.粒径和核壳比对氧化硅/银纳米壳层的消光性能均有很大影响,随着核壳比增大,主要消光峰发生规律性红移:当核壳比相同时,较大粒径的纳米壳层其消光峰位于较长波长处.当银壳层厚度超银的电子平均自由程时,纳米壳层的消光特征与同粒径银纳米颗粒的完全一致.     

基于铝片生长的金颗粒膜的表面增强拉曼光谱活性研究

文章探讨了一种新的利用表面增强拉曼光谱活性衬底制备金颗粒膜的方法．用AuCl3水溶液在金属铝表面浸镀金镀层,制得金衬底,然后将金镀层放置在AuCl3和盐酸羟氨水溶液中使之还原生长,获得一定尺寸的金颗粒膜．通过紫外可见光谱研究该基底纳米粒子薄膜的光学特性,发现该金颗粒膜的吸收峰发生红移现象,并通过对结晶紫的表面增强拉曼光谱的峰位置和峰强度进行比较和分析,发现采用这种方法制备的金颗粒层具有显著的增强效应．     

空心方形银纳米结构的光学性质

应用离散偶极子近似方法计算了空心方形银纳米结构的消光光谱及其近场电场分布,并与U形银纳米结构的计算结果进行了比较. 结果发现, 空心方形纳米结构和U形纳米结构具有不同的电子振动模式; 在主共振峰波长入射时, 空心方形纳米结构拥有更强的电场增强和更大面积的强电场分布. 这些结果表明空心方形纳米结构更适合于作为表面增强拉曼散射的基底, 并用于生物分子或者化学分子的探测. 另外, 可以通过改变空心方形纳米结构的边长和尺寸来调节其等离子体共振峰的位置, 以满足其在表面增强拉曼散射等等离子体光子学方面的应用.     

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。     

金纳米棒的制备及表征

通过种子生长法制备金纳米棒,并采用暗场系统检测其局域表面等离激元共振(LSPR)消光峰,最后使用原子力显微镜进行验证.实验证明了AgNO₃的增加和pH值的减少会使金纳米棒的长径比增大,LSPR消光峰红移.从而为控制金纳米棒的长径比提供了一些方法,并为暗场系统提供合适的样品.     

银纳米粒子的消光光谱与粒子形状的关系

先利用离散偶极子近似(Discrete Dipole Approximation,DDA)的方法,分别计算置于空气中的球形、不同长径比的椭球形和棒形银纳米粒子的消光光谱.计算结果表明:球形纳米粒子仅存在单个等离子体共振尖峰;而椭球状和棒状粒子则存在横向和纵向两个等离子体共振峰;并且横向峰的变化不甚明显,而纵向峰会随粒子长径比的增大而线性地红移.再结合Gans的解析理论,分析等离子体共振的机理,并研究纵向等离子体共振峰随着粒子长径比的增大而红移的现象.     

双金属纳米结构光学特性分析

利用有限元法对菱形银金核壳结构纳米颗粒的光学特性进行仿真计算,结果表明,在研究的光谱范围内,消光截面图上仅存在一个明显的共振峰,并且随着壳厚度的改变而发生移动。与其他结构的纳米粒子作对比之后发现,双金属核壳结构具有较理想的共振吸收波长和较强的光学吸收,可以作为理想的表面增强拉曼散射基底。     

基于亚甲基蓝二氧化硅纳米颗粒的细胞与活体成像

采用反相微乳液法,制备了以亚甲基蓝为内核材料的亚甲基蓝二氧化硅纳米颗粒,通过优化亚甲基蓝的包裹浓度获得荧光信号较强的纳米颗粒,并初步考察了其用于He-la细胞标记与体内示踪的可行性.通过MTT实验考察了颗粒对细胞的毒性影响以及较为适宜的标记细胞的浓度,结果表明:当颗粒浓度为1mg/mL时,细胞的存活率仍有80%左右.利用激光共聚焦显微镜考察了Hela细胞对颗粒的吞噬情况以及颗粒在细胞内的分布情况,结果表明,该颗粒能被Hela细胞吞噬且主要分布在溶酶体内.活体荧光成像结果显示,尾静脉注射该颗粒后,裸鼠全身都发射出近红外荧光信号,随着血液的循环,颗粒慢慢聚集在肝脏等器官中.以上结果表明,包裹亚甲基蓝的二氧化硅纳米颗粒可以用于细胞的标记和体内示踪成像.     

金属双纳米棒表面等离子体耦合共振特性研究

本文利用离散偶极子近似法,研究金纳米棒双体结构之间的表面等离子体耦合共振特性,发现当金属双纳米棒之间的排列方式和间距改变时,其表面等离子体共振消光峰发生红移或者蓝移,适当间距的金纳米棒双体结构可以产生更强的局域表面增强电场. 本文对于金纳米棒双体结构的计算结果对于金纳米棒在生物传感方面应用具有一定的参考价值.     

玉米精细胞质膜特异糖蛋白胶体金免疫定位

用亲和层析,SDS-PAGE及印迹技术,从玉米精细胞中分离纯化质膜蛋白。用ConA-HRP检测获得分子量为37和39kD两种糖蛋白特异成分。用它们分别免疫小鼠得到多克隆抗体,以兔抗鼠IgG胶体金(15nm)为探针,检查此两种蛋白在精细胞质膜上的分布。免疫定位表明,37kD, 39kD多肽是玉米精细胞质膜所特异的。有关此多肽的功能有待进一步研究。     

Near-field coupling and SERS effects of palladium nanoparticle dimers

The linear optical properties and the surface-enhanced Raman scattering (SERS) effect of spherical palladium nanoparticle dimers are analyzed theoretically using generalized Mie theory. The calculation results demonstrate that the near-field coupling effect greatly influences the absorption, scattering and extinction spectra of nanoparticle dimers. The surface plasmon resonance wavelength red-shifts dramatically as the separation between nanoparticles decreases. Because of the near-field coupling between nanoparticles and the size effect, the maximum SERS enhancement factor at the ‘hot spot’ between palladium nanoparticle dimers is as high as 10⁷–10⁸, while the averaged SERS enhancement factor over the entire nanoparticle surface is in the range of 10⁵–10⁶. The deviation between the position of the peak in the extinction spectrum and the wavelength for maximum surface-averaged enhancement for the Pd nanoparticle dimers indicates that localized surface plasmon resonance has different influences on the far and near fields. These theoretical results may help to reveal the relationship between the far and near fields, as well as understand the mechanism of electromagnetic enhancement in the surface-enhanced scattering of transition metals.     

Minimizing the effect of near-distance dielectric sensitivity on retrieving average aspect ratio of gold nanorod by optical extinction spectroscopy: in the case of CTAB adsorption

The aspect ratio （AR） is one of the most intriguing parameters of gold nanorods （GNRs）, which plays an important role in determining localized surface plasmon （LSPR） properties. Instead of conventional imaging techniques, the optical extinction spectroscopy （OES） method has been developed for allowing fast sta-tistically measuring the average AR under static approxi- mation. In this work, combining with the previous achievements in spectroscopic technique, we further ana-lyze the effects of gold dielectric function and near dis-tance dielectric sensitivity. The former may reflect possible dielectric loss of real Au samples from ideal single crys- talline. The latter reflects the cetyltrimethylammonium bromide （CTAB） adsorption on the surface of GNR indu- ces different LSPR shifts below and above critical micelle concentration （CMC）. However, their effect on the deter-mination of AR has not been evaluated in OES method. The average AR measurements as a function of absorbance of CTAB-GNRs and LSPR maximum below the CMC were studied. Our results indicate that after considering these factors, the mean ARs obtained from spectroscopic techniques are closer to those obtained from imaging techniques.     

基于局域表面等离子体共振特性的高灵敏度凝血酶检测

用核酸适体修饰的纳米金共振散射光谱探针可实现对微纳空间内凝血酶的特异性识别与检测.提出了一种基于局域表面等离子体共振-暗场显微光谱联用技术的分析方法,研究了局域在金纳米粒子表面的生物分子的识别过程对局域表面等离子体共振散射光谱的影响.研究了单颗粒纳米粒子的形貌特征,实现了单分子层面上生物分子识别过程的追踪.     

基于SnO2/TiO2/Au NPs纳米复合材料发展光电化学方法特异性检测唾液酸

制备了氧化铟锡（ITO）/二氧化锡（SnO₂）/二氧化钛（TiO₂）/金纳米粒子（Au NPs）纳米复合电极（ITO/SnO₂/TiO₂/Au NPs）,并利用它发展了可以选择性检测唾液酸（SA）的光电化学（PEC）法.采用旋涂法制备了ITO/SnO₂电极,并通过静电纺丝和磁控溅射技术在ITO/SnO₂表面原位合成了TiO₂纳米纤维和Au NPs.与单纯SnO₂比,ITO/SnO₂/TiO₂/Au NPs纳米复合电极的光电性能显著提高.这可能与Au NPs的局域表面等离子体共振效应（LSPR）和TiO₂/SnO₂异质结之间的协同作用密切相关.之后,通过金硫键（Au-S）将四巯基苯硼酸（4-MPBA）修饰在ITO/SnO₂/TiO₂/Au NPs电极表面,利用4-MPBA和SA之间的非特异性酯化反应,发展了可以特异性检测SA的PEC传感平台.     

基于纳米粒子链的表面等离子体的数值模拟

从电磁基本理论出发,深入研究了金膜上基于纳米粒子抛物链的表面等离子体的相互作用,由并矢格林函数求解波动方程,建立分层参考系统的电磁场模型.将纳米粒子抛物链划分为一系列立方单元,并利用耦合偶极子法将该积分方程转化为矩阵方程,从而计算出空间任意点的电场.此外,还给出了计算实例,并与国外的结果进行分析对比,证明运用的计算方法结果正确,算法快速.     

Plasmonic coupling in single flower-like gold nanoparticle assemblies

Localized surface plasmon resonance (LSPR) arises when light interacts with metallic nanoparticles (NPs). When nanoparticles (NPs) assemble together, the plasmon coupling effect between the NPs often leads to new features in the LSPR of the assembled structure. Understanding the plasmon coupling in the complex assemblies will greatly benefit the development of new plasmonic devices. Here we demonstrate the fabrication of a 3D structure using two different sized Au NPs as building blocks. This 3D structure was achieved by manipulating the binding efficiency of ligands linking the NPs, and proper choice of the NP size. The assembled structure is flower-like structure, with one 130 nm Au NP in the center, and several 40 nm Au NPs attaching as “petals”. Single particle dark-field scattering measurements of the individual assemblies were performed, together with electrodynamics simulations. The experimental and theoretical studies show that, the plasmonic coupling lead to broadening of the LSPR and additional peaks, depending on the number and 3D arrangement of the 40 nm NPs around the center 130 nm NP.