化学还原法制备金纳米棒及其光学性质研究

在十六烷基三甲基溴化铵和十四烷基二甲基苄基氯化铵形成的双分子层胶体溶液中，利用种子生长的方法，控制硝酸银添加物制备纵横比不同金纳米棒．在表面活性剂作用下，金种沿着[100]方向生长，其它方向受限生长，形成各向异性的纳米结构．根据实验结果，利用时域有限差分方法模拟金纳米棒的生长，选择折射率为1．33，探索金纳米棒光学吸收谱，较好符合了实验结果．     

金属纳米颗粒增强太阳能电池光吸收效应研究

采用Mie理论,对球形纳米金属颗粒进行数值计算,研究了金属纳米颗粒在发生表面等离激元共振时表现出的散射效应.改变金属材料类型或者颗粒尺寸大小,金属纳米球的散射效率均发生不同程度的变化.这一现象表明:金属纳米颗粒的散射效应受材料类型和尺寸大小的影响显著.计算结果表明,半径为100nm的Ag纳米颗粒在发生表面等离激元共振时,散射效率最高,吸收效应最弱.     

金纳米棒的制备及其表面增强拉曼活性研究

采用种子生长法制备不同长径比金纳米棒,通过单一调控AgNO_3的用量制备了长度为(80±18)nm、长径比为2.1~4.0、长轴表面等离子体共振吸收波长为600~900 nm的金纳米棒;研究AgNO_3诱导生长剂对金纳米棒的影响,探讨金纳米棒的生长机理.以对巯基苯胺作为探针分子,运用拉曼光谱对不同长径比金纳米棒的表面增强拉曼活性进行研究.结果表明,吸收波长为790 nm的金纳米棒的表面增强拉曼活性最强,这主要是因为拉曼光谱仪的激发波长与金纳米棒的长轴表面等离子体共振吸收波长实现匹配.该研究成果为不同长径比金纳米棒的SERS活性研究提供了重要的理论基础.     

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.     

金纳米棒催化的鲁米诺-硝酸银化学发光及免疫分析应用

建立了金纳米棒-鲁米诺-硝酸银化学发光新体系,发现金纳米棒比金纳米球具有更强的催化作用.利用化学发光光谱、X射线光电子能谱(XPS)、能量散射X射线谱(EDX)对该体系进行了表征,考察了各种反应条件、纳米的形貌及保护试剂对化学发光反应的影响,提出了化学发光反应的机理.基于此新体系,将金纳米棒用于免疫标记,建立了一种测定人免疫球蛋白IgG的微孔板化学发光免疫分析新方法,线性范围为25～1 000μg/L,检测限为15.3μg/L.     

交叉纳米棒三聚体手性光学响应研究

为探究便于调节的纳米结构尺寸和几何构型对等离激元光学手性的影响及其调控手段，本文采用了耦合偶极子模型（CDM）的解析方法和时域有限差分法（FDTD）数值模拟。文章计算了一系列尺寸或间隔的交叉金纳米棒三聚体的圆二色性（CD）变化规律，找到了具有最强光学手性的几何构型。研究发现调节中间棒的尺寸可以使一些具有几何手性的结构手性光学响应为零，还可以实现在特定的转角下选择改变CD的通道，得到不同的CD变化规律。文章根据计算结果进一步探究了相互作用与几何手性在交叉金纳米棒三聚体结构中光学手性的贡献。研究结果可以应用于设计高灵敏度纳米传感器和构建手性超材料单元等方面。     

光阱中多个金纳米棒的双光子荧光效应及热熔合过程

本文利用单束、波长对应金纳米棒长轴表面等离子共振的飞秒脉冲激光对多个长度为40 nm,直径为10 nm的金纳米棒颗粒进行了光捕获,系统研究了金纳米棒颗粒在共振激光作用下的双光子荧光及光致热熔合效应.实验结果表明,在光阱捕获过程中金纳米棒颗粒会激发出明显的双光子荧光.当多个金纳米棒被光力捕获在光斑中心时,金纳米棒发生热熔化并熔合成大尺寸的金纳米团簇.利用这种单光束光镊熔合技术,我们在玻璃衬底上制备了二维有序的金纳米团簇阵列.这一研究对利用金纳米棒颗粒来制备微纳光子结构及多功能光子器件等具有重要的指导意义.     

散射电场对激光烧蚀制备纳米Si晶粒分布和尺寸的影响

在10 Pa的氩气环境下采用了脉冲激光烧蚀技术(PLA),通过引入散射电场沉积制备了纳米Si晶粒薄膜.X线衍射谱(XRD)和Raman谱测量均证实了在薄膜中已经形成了纳米Si晶粒;利用扫描电子显微镜(SEM)对所制备的薄膜进行了形貌表征.结果表明,纳米Si晶粒的分布以及其平均尺寸均相对于轴向呈对称分布,加入散射电场后纳米Si晶粒的分布范围增大,其平均尺寸最大值所对应与靶的轴向夹角变大.利用MATLAB对烧蚀颗粒在散射电场的运动过程进行数值模拟,得到与实验结果一致的规律.     

偏心纳米管结构的光学吸收和散射特性分析

利用时域有限差分法,理论研究了内核偏移量、内核材料和外界环境以及入射光入射方向对偏心金纳米管的吸收和散射强度的影响.结果表明,随着内核偏移量的增大,吸收和散射光谱均发生红移,且吸收和散射强度的比值随着内核偏移量的增大而增大,并且,当内核材料介电常数增大或外界环境介电常数减小时,该比值增大,而入射光入射方向对该强度比值影响则较复杂.利用等离激元杂化理论对该现象进行了解释.     

粗糙化金纳米棒SERS探针用于生物成像研究

金纳米棒(AuNR)是制备近红外表面增强拉曼散射(SERS)探针最为经典的纳米材料,但存在拉曼信号增强能力弱等缺点.本研究通过在巯基-聚乙二醇修饰的AuNR表面原位还原、生长金纳米颗粒的方法,制备了一种新型的表面粗糙化金纳米棒(R-AuNR),并以此构建SERS纳米探针用于生物成像研究.金纳米颗粒的生长使Au NR表面生成了大量的纳米间隙(即"热点"区域),提高了AuNR表面粗糙度,因此其SERS增强能力显著提高.基于R-AuNR的SERS探针的灵敏度较基于Au NR的探针提高2～8倍,细胞与活体小鼠的成像实验表明R-AuNR SERS探针具有很好的生物成像能力.     

Size-dependent optical properties of Au nanorods

In the fast evolving field of nanoscience and nanotechnology,where size and shape are crucial in deciding the optoelectronic properties of nanomaterials,the understanding of size and shape dependent behavior is of direct relevance to device applications.Present study reports the synthesis of Au nanorods with well controlled aspect ratios,and the influence of the aspect ratio on the surface enhanced Raman scattering(SERS) activity using crystal violet(CV) as the probe molecule.The influence of pH and the concentrations of reducing agent and Ag ions in controlling the aspect ratio of gold nanorods are also investigated.The structural and optical properties of the synthesized samples have been characterized by transmission electron microscopy(TEM) and UV-visible absorption spectroscopy.The nonlinear optical(NLO) transmission of the Au nanorods investigated using the open aperture Z-scan technique revealed the absorption saturation followed by an optical limiting behavior,which may find potential applications in optoelectronic nanodevices.     

外混合微粒的消光效率因子的特征及一种简单近似

基于M ie散射理论,在已有的单微粒消光效率因子(EEF)的基础上,建立了由不同尺寸、不同折射率微粒外混合的多微粒系EEF的计算方法,并就其特征进行了分析.计算表明:外混合微粒的EEF随粒度变化总是先快速增加,然后整体减小并趋向于定值;随着分布宽度或折射率虚部的增加,消光曲线的震荡逐步减弱直至消失,这样EEF将更易确定,而随着折射率实部的增加,其极大值位置或震荡特征向着粒度减小的方向移动.研究表明,对强吸收或宽分布的微粒及其混合体,消光曲线不会震荡,且在粒度达到一定值后,曲线几乎重合并随粒度缓慢下降而最终趋于定值.对此,提出了一种简单而实用的近似式,该式与理论值的平均和最大相对误差分别不超过1.0%和2.0%,说明了该近似公式的准确性.由于在实际工程及应用中,往往面对的是外混合的多微粒系,因此本研究具有较强的实际指导价值.     

三维TiO2纳米材料的制备及其光电性能的研究

采用溶剂热法,在环己烷-水体系中通过控制温度,在环己烷-水的液-液界面获得了由一维纳米棒组装而成的3种不同形貌的三维（3D）TiO2纳米材料,并对其组装的染料敏化太阳能电池（DSSC）的光电性能进行了分析。研究结果表明,温度对3DTiO2纳米材料的形貌有很大的影响,在60℃时,一维（1D）纳米棒只是组装成简单的3D球状结构;当温度升高至90℃和120℃时,形貌发生了明显的变化,球状结构转变为花状结构;当温度升高至150℃时,获得了海胆型形貌。由于形貌和粒径的影响,3DTiO2纳米材料对光的吸收能力以及比表面积均有明显地变化,从而导致其组装的DSSC的总光电转换效率差异很大,3D海胆型TiO2纳米材料组装的DSSC的总光电转换效率最大。     

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.     

具有核壳结构球形微粒的电磁波散射与吸收

基于核壳双层结构球形微粒的电磁波散射与吸收理论,对空心核壳、实心核壳的电磁波散射、吸收特性进行分析,讨论了电磁波波长与微粒粒径不同比例下的核壳结构几何参数、物理参数对入射电磁波散射和吸收的影响.     

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.     

不同聚合物修饰的金纳米棒及其生物相容性研究

十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)在制备金纳米棒时常常作为一种阳离子表面活性剂,但CTAB本身对细胞有毒害作用,降低其偶联的金纳米棒(GNR)的毒性是很必要的.通过层层组装的方法合成了不同聚合物修饰的金纳米棒,并采用TEM、UV-vis吸收光谱、Zeta电位和MTT比色法进行了表征.结果表明:通过聚合物修饰,金纳米棒细胞毒性明显降低,具有良好的生物相容性.     

溶胶-凝胶-水热法制备Na0.5Bi0.5TiO3单晶纳米棒的研究

采用溶胶-凝胶-水热法在一定条件下合成单晶Na0.5Bi0.5TiO3纳米棒.该方法能够很好地控制产物的组分,避免高温晶化过程中Na或Bi离子的挥发.利用XRD、SEM、TEM和紫外/可见吸收光谱等分别对产物的物相、形貌、微结构以及光吸收等性质进行表征.结果表明获得的产物为三方相钙钛矿结构,NBT纳米棒与NBT粗晶材料...