单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,金属纳米材料表面等离子共振吸收的表征及其应用,金属纳米材料表面等离子共振吸收的表征及其应用,纳米材料的特异性能,表面效应,量子尺寸效应,小尺寸效应,宏观量子隧道效应,使处于表面态的原子、电子与处于内部的原子、电子行为相比有很大差别，从而导致纳米微粒具有同种宏观体材料所不具备的新的光学特性。,纳米材料的特异性能 表面效应 使处于表面态的原子、电,F.E.Wagner et al.,Nature,2000,407,691,古罗马的莱克格斯杯,F.E.Wagner et al.,Nature,2,纳米尺寸的金属粒子内部自由电子按其固有频率作协同振荡，电子的运动可与一定波长的光作用发生共振，从而产生金属粒子的表面等离子体共振,(surface plasmon resonance,SPR),，其共振频率与电子密度、粒子大小和形状等密切相关。,UV-Vis,吸收光谱是表征等离子体共振的有效工具之一。,纳米尺寸的金属粒子内部自由电子按其固有频率作协同振荡,电磁波辐射与金属纳米材料作用的示意图,球型粒子,纳米棒,Luis M.,Langmuir,2006,22,32,电磁波辐射与金属纳米材料作用的示意图Luis M.,Lan,顶部,:,计算的紫外可见吸收光谱,底部,:,实验的光谱,Luis M.,Langmuir,2006,22,32,diameter/nm,10,20,50,100,aspect ratio,2.0,2.2,2.4,2.6,2.8,3.0,Au vol%,10,30,50,60,70,diameter/nm,9,99,22,48,1.94,2.35,2.48,3.08,aspect ratio,separation/nm,15,7.5,1.5,1,0,金球,金椭圆体,金薄膜,金球,金纳米棒,多层金薄膜,顶部:计算的紫外可见吸收光谱底部:实验的光谱Luis M,(a),Au,纳米棒在,PVA,膜上不同排列方向的照片,(b),拉伸的,PVA,膜上,Au,纳米棒优先排列的,TEM,图,(c),计算,(d),实验的,UV-vis-NIR,光谱与偏振角的关系,P,rez-Juste,J.,Ad,v,.Funct.Mater.,2005,15,1065,C,ext,=,k Im,T,(1-cos,2,(,)+,L,(cos,2,(,),(a)Au纳米棒在PVA膜上不同排列方向的照片(b)拉伸,H,2,O,n=1.333,EtOH,n=1.361,DMF,n=1.426,539,541,627,618,410,407,405,557,657,80(,蓝色,),和,60nm(,红色,),的,Ag,纳米棱柱,在不同介质中的,UV-vis,光谱,插图是,Ag,纳米球,相应的光谱,Pastoriza-Santos,I.,Nano Lett.,2002,2,903,Pastoriza-Santos,I.,Langmuir,2002,18,2888,H2O,n=1.333EtOH,n=1.361DMF,J.J.Mock,J.Chem.Phys.,2002,116,6755,纳米粒子的形状对共振吸收的影响,J.J.Mock,J.Chem.Phys.,20,不同直径的,Pt,圆盘的吸收光谱,C.Langhammer,Nano Lett.,2006,不同直径的,Pd,圆盘的吸收光谱,不同直径的Pt圆盘的吸收光谱C.Langhammer,N,表面等离子体共振可导致粒子表面附近电磁场的极大增强，这种电磁场的表面增强效应是许多表面增强光谱的基础，它的一个最典型的应用就是表面增强拉曼光谱,(SERS),。,表面等离子体共振可导致粒子表面附近电磁场的极大增强，,21903,17469,6530,Jiatao Zhang,J.Phys.Chem.B,2005,109,12544,(a,b and c)10,-8,M,的罗丹明,B,在,不同形状的,Ag,纳米材料上的,SERS,谱图,(d)10,-8,M,的罗丹明,B,水溶液的,拉曼光谱,21903174696530Jiatao Zhang,J.,6nm,14nm,23nm,40nm,57nm,97nm,6nm,97nm,57nm,40nm,23nm,14nm,1167,1208,2180,1596,2129,2180,2129,Chung-ro Lee,J.Colloid Interface Sci.,2004,271,41,10,-4,M,的,PDI,在,不同直径的,Au,纳米粒子上的,SERS,谱图,6nm14nm23nm40nm57nm97nm6nm97nm,SPR,检测原理,SPR,对附着在金属薄膜表面的介质折射率非常敏感,当表面介质的属性改变或者附着量改变时，共振角将不同。因此，,SPR,谱（共振角的变化,vs,时间）能够反映与金属膜表面接触的体系的变化。,SPR检测原理SPR对附着在金属薄膜表面的介质折射率非常敏感,SPR,在生命科学中,的应用,对生物分子进行识别及定量检测,研究生物分子间的相互作用,用,SPR,可获得的信息：,两个分子之间结合的特异性,目标分子的浓度,结合以及解离过程的动力学参数,结合的强度,SPR在生命科学中的应用 对生物分子进行识别及定量检测用S,AuSiO,2,CNT/AuSiO,2,-1ML,CNT/AuSiO,2,-2ML,AuSiO,2,PDDA,PSS,554nm,600nm,526nm,AuSiO2CNT/AuSiO2-1MLCNT/AuS,纳米粒子表面原子与粒径的关系,现代化学的研究进展纳米化学,300,纳米粒子表面原子与粒径的关系现代化学的研究进展纳米化学,a.r.:2.61,a.r.:2.94,a.r.:3.31,(a and b),Au,纳米棒,-,MWNT,复合物,的示意图和,TEM,照片,(c)Au,纳米棒,(,虚线,),和,Au,纳米棒,-,MWNTs,复合物,(,实线,),的,UV-vis,光谱,Correa-Duarte,M.A.,Angew.Chem.Int.Ed.,2005,44,4375,a.r.:2.61a.r.:2.94a.r.,