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基于金纳米粒子的化学传感器研究与应用

屈彩婷  
【摘要】:金纳米粒子作为一种典型的金属纳米粒子,具有许多特性如小尺寸效应、体积效应、宏观量子隧道效应、表面效应等。由于金纳米粒子其独特的光学性质和潜在的应用价值,如在光热治疗、生物成像、催化和基因传递对癌症的治疗等方面都有了很大的研究,引起了学者强烈的兴趣。核壳金纳米粒子相较于单一的金纳米粒子具有许多不同的功能,因而表现出更大的应用空间。在本文中,我们在金纳米粒子的基础上提出了化学传感器和生物传感器技术。 本文生成核壳纳米结构的技术不同于传统的技术,它的壳层的形成主要是金纳米粒子与金属离子和Na_2S_2O_3的反应,不仅核壳金纳米粒子的尺寸可以控制,且核体的厚度和壳层的尺寸均可以控制,其光谱性质可以通过可控的核壳金纳米粒子进行调节。由于金纳米粒子在可见和近红外区可以发生红移,其在光谱性质方面的应用是非常重要的。除此之外,在制备的核壳金纳米粒子结构中有Ag的存在,为高选择性和高灵敏度检测水溶液中的Ag~+浓度提供了一个平台。 在金纳米棒的表面包覆一层复合盐Au_2S/AuAgS/Ag_3AuS_2形成一种典型的核壳金纳米棒结构,该结构可以用来检测fsDNA。已制备的核壳金纳米棒由于其表面存在带正电荷的表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)而带正电荷,fsDNA和CTAB和金纳米棒可以形成fsDNA–CTAB–金纳米棒复杂体系,该复杂体系通过吸收光谱和共振光散射(RLS)光谱的观察为检测fsDNA提供了一个平台。在这个高灵敏度的核壳金纳米棒传感器中,实验得出CTAB的浓度和金纳米粒子的含量起到一个十分重要的作用,fsDNA–CTAB–金纳米棒复杂体系表明核壳金纳米棒通过RLS表征时具有更大的灵敏度,其共振光强度与fsDNA的浓度有关,达到的检测下限为10-9mg/mL。 本文通过LSPR信号表明形成了一种没有化学作用存在的自组装金纳米棒方式,并在这种自组装金纳米棒的基础上发展了一种用来检测水溶液中Hg~(2+)浓度的高选择性和高灵敏度方法。首先Na_3PO_4在金纳米棒的自组装方式中起到一个十分重要的作用,它可以通过静电作用控制和改变金纳米棒的自组装方式,导致其LSPR信号发生十分明显的变化。然后应用Au和Hg具有强烈亲和力的特性,生成汞齐使自组装金纳米棒的LSPR峰发生十分明显的蓝移,该方法优越的选择性和极高的灵敏度使其不需提前分离或者浓缩原始样品浓度即可对水溶液中的Hg~(2+)浓度进行检测。


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