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金属微纳结构的构建与表面等离激元手性光学传感

王鹏  
【摘要】:手性现象遍及从基本粒子物理到生命化学等现代科学研究各个领域。与通常的手性有机分子在紫外区的圆二色光谱不同,金属纳米颗粒的光学活性光谱表现在可见/近红外区域的表面等离激元频率。目前金属纳米材料手性光学现象基本上分为两种类型:单个颗粒的手性光学活性和颗粒组装体的集合手性光学活性。相对于手性分子环境诱导产生的单个纳米颗粒的手性现象,基于自组装方法构建的空间位置或取向排列上有序的金属微粒微纳结构,具有超强的集合表面等离激元光学活性,在分子手性传感方面展现出巨大的应用价值。 本文研究主要分为以下两个方面:(1)以预先合成的具有特定形状、尺寸、表面特性和组成成分的金纳米微粒作为构筑基元,以双亲磷脂分子为自组装模板,构建螺旋取向排列的微纳结构,研究金属微粒之间基于库仑偶极-偶极作用的集合表面等离激元光学活性。在此基础上,我们研究了金纳米棒螺旋手性超结构的表面等离激元光学活性的手性传感功能,实现了半胱氨酸分子的高灵敏探测及其不同单映体的区分。(2)以金纳米颗粒为基元构建一维寡聚体结构。在这种强耦合的表面等离激元耦合体系中,聚集体中相邻金属纳米颗粒的纳米尺度间隙处存在超强的局域电磁场增强,即热点效应。基于热点效应的手性光学转移和放大,我们实现对热点处手性小分子的高灵敏度探测和定量分析。 我们相信,以上金属微纳结构的新的表面等离激元光学活性的研究,将为人工纳/微结构功能器件在材料、生命、信息等领域的应用带来新的发展机遇。


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