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纳米贵金属组装体表面增强荧光效应

内容简介

前言

1 荧光光谱概述

2 局域表面等离子体共振效应

3 表面增强荧光效应

4 用于表面荧光增强的贵金属纳米颗粒及其组装体制备

5 贵金属纳米颗粒组装体表面增强荧光效应

6 贵金属纳米颗粒组装体表面增强荧光效应的应用研究

封底

本书对表面增强荧光效应作了较为全面的介绍。从荧光分析法基本概念和原理入手，阐述了表面荧光增强现象、机理、理论基础；特别关注了能够作为具有优良表面增强荧光效应贵金属纳米颗粒组装体组件的金、银纳米颗粒制备，着眼于不同尺寸和形貌金、银纳米颗粒的制备方法，探讨了不同构造子以不同组装方式构建不同结构组装体；阐述了拥有多级结构和形貌的贵金属纳米颗粒组装体能够有效调控其局域表面等离子体共振的典型实例，展现了表面增强荧光效应的多样性应用。

通过表面修饰，制备具有荧光增强效应的金属纳米粒子，研究金属纳米粒子对生物染料小分子荧光表面增强效应的基本问题，了解表面增强荧光效应的本质，据此优化金属纳米粒子对荧光的表面增强效应。在此基础上，进行电极表面金属纳米粒子的二维修饰，研究固定于电极表面的金属纳米粒子对生物电催化过程中所涉化学发光分子荧光的增强，实现表面增强荧光技术在电化学发光生物分析中的应用。同时，在金属纳米粒子的二维组装结构中植入免疫和生物芯片识别生物分子，制备表面增强荧光检测基底，研究金属纳米粒子对探针分子荧光的增强效应,以提高荧光免疫检测和生物芯片检测的灵敏度。本项目研究不仅为更全面理解金属纳米粒子的特异光学性质提供信息，也为发展新的生物分析、免疫检测和生物芯片检测方法和技术进行必要的基础探索。

金属增强荧光(Metal-Enhanced Fluorescence)效应，是指当荧光分子分布在金属表面或其纳米结构附近时，其荧光发射强度相对于自由态的荧光发射强度大大增加的现象。这种增强效应在生物分子(尤其是DNA)无损检测、荧光共振能量转移免疫分析等生物检测领域都有着广阔的应用前景。基于金属增强荧光效应对荧光分子与金属表面之间的距离的灵敏响应性，本课题将金属增强荧光效应与功能聚合物多层膜体系相结合，首先设计与合成一系列含有响应性基团的功能高分子，并利用层层自组装等方法修饰在金/银纳米结构的表面以作为厚度可调的中间层，以此实现对荧光分子与金/银纳米结构之间距离的精确调控。例如，采用温度和pH响应的聚丙烯酸/聚异丙基丙烯酰胺多层膜作为中间层时，吸附于其表面的荧光分子的荧光强度可随温度或pH值的变化而调节；而采用具有葡萄糖敏感性的苯硼酸聚合物作为中间层时，则体系的荧光强度可体现出对葡萄糖浓度的灵敏响应。在项目的实施过程中，我们一方面在平面基底上制备了一系列金属纳米颗粒/功能聚合物复合结构的响应性薄膜，并通过外界刺激调节聚合物薄膜的厚度，以实现荧光分子与金属纳米颗粒之间距离的有效调控；另一方面，我们也在溶液相中在金属纳米结构表面通过原位聚合等方法，制备了具有核壳结构的复合纳米颗粒，其聚合物壳层的厚度也可以随外界物理或化学环境的改变而发生变化，从而实现对金属增强荧光效应的调节。通过本项目的实施，我们实现了一种通过简单的外部操作来调节金属纳米结构的增强荧光效应的新方法，进一步拓展了金属增强荧光效应的应用范围。