金及金银核壳纳米棒在玻璃表面的组装及其局域表面等离子体共振传感性能研究

【摘要】贵金属纳米粒子具有独特的局域表面等离子体共振（LSPR）的特性，该特性显示在可见-近红外光谱图中有特征吸收带。贵金属纳米粒子的LSPR吸收峰与纳米粒子的组成、形貌、大小以及周围介质的介电常数等因素密切相关。棒状金纳米颗粒在吸收光谱上有两个吸收峰，一个位于510-530nm范围内，称为横向SPR吸收，另一个位于波长更长范围，称为纵向SPR吸收。纵向SPR吸收峰易受周围介质影响而在较宽波长范围移动，由此可建立灵敏的LSPR传感响应。因此，棒状纳米粒子的合成及其LSPR的分析应用成为人们的研究热点。本文以金纳米棒组装体为研究主体，通过改变组装方式、纳米棒纵横比大小以及金纳米棒表面覆盖不同厚度的银薄层，考察纳米棒组装膜的LSPR性能，旨在能主动调控纳米棒组装体的LSPR传感行为，构建基于纳米棒组装体的LSPR生物传感器，获得灵敏度高、稳定性好、简便快速的无标记生物分析方法。主要研究内容及研究结果如下：第一部分，金银纳米棒膜的构建采用晶种直接生长法和自组装法两种组装方式，将不同纵横比的金纳米棒及金银核壳纳米棒组装到玻璃表面。通过透射电镜、扫描电镜以及吸收光谱等技术，考察了纳米棒及其组装膜的形貌及LSPR行为。实验结果表明，晶种生长法可以在玻璃表面直接得到棒状纳米颗粒，且分散性好，但纳米棒的产率较低；而采用自组装方法获得的纳米棒组装体颗粒分布均匀，分散性好，粒子间很少偶联现象；由纳米棒自组装膜的吸收光谱曲线可知，其纵向LSPR吸收峰的峰形尖锐、吸收强度大；比较纵横比为2.8和4.5两种纳米棒自组装体表明，纵横比越大，其纵向LSPR吸收峰越是红移；考察金银核壳结构纳米棒表面银壳厚度对LSPR影响发现，随着表面银层厚度的增大，其纵向LSPR吸收峰表现为蓝移。研究结果为纳米棒组装体应用于生物传感器打下了基础。第二部分，基于纳米棒自组装膜LSPR传感研究及其性能比较将金纳米棒以及金银核壳结构纳米棒自组装体用于构建生物传感器，考察了蛋白质分子BSA对纳米棒自组装膜LSPR吸收峰的影响，同时以高选择性的Streptavidin-Biotin分子识别体系作为生物传感器探测物，考察和比较了不同材料或不同纵横比纳米棒对纳米组装体分子识别以及生物传感性能的影响。研究结果表明：（1）纳米棒自组装膜对蛋白质分子有良好的LSPR响应；（2）金银核壳结构纳米棒自组装膜的灵敏度比它的核（即金纳米棒）的灵敏度提高了近30%，达287nm/RIU；（3）基于纳米棒自组装体制得的Biotin功能膜，对streptavidin（SA）有灵敏的分子识别作用，其LSPR吸收峰随着SA浓度增大而红移。以金银核壳结构纳米棒为基底制得的传感器，对SA浓度响应的线性范围为：9.46×1011~1.72×10-6mol/L，检测限为3.5×10-11mol/L（S/N=3）。说明核壳结构双金属纳米粒子具有协同作用，可以有效提高LSPR对周围介质响应灵敏度，获得良好的生物传感性能，研究结果对金银纳米棒组装膜应用于LSPR生物传感器有积极的指导作用。
【作者】孙丽；
【导师】吴莹；
【作者基本信息】苏州大学，分析化学，2014，硕士
【关键词】金银核壳纳米棒；金纳米棒；局域表面等离子体共振（LSPR）；自组装技术；灵敏度；生物传感器；

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