球型受限空间中金纳米粒子的自组装及其光学特性研究

Self-assembly of gold nanorods with ordered structures is an important direction in the area of noble metal nanomaterials. Current research mainly focus on the self-assembly at free space (without confinement), and the resulted assembled nanostructures normally have high polydispersity and low yield. In addition, although many researchers have established lots of methods to fabricate the gold nanorods into ordered structures, the formation mechanism is still unclear. Therefore, it’s a challenge on how to find new methods to fabricate gold nanorods with ordered structures and special functions.. According to the previous work, we propose to use oil in water emulsion method, to confine the gold nanorods in a spherical space (oil droplet), and obtain the supraparticles after drying the solvent. This project includes: synthesis of highly monodisperse gold nanorods and gold nanospheres, silica coating and surface modification, oil in water emulsion and drying the solvent; The structures and optical properties of resulted supraparticles and binary supraparticles will be characterized, and molecular dynamics simulations will be performed to understand the formation mechanism. We expect to obtain the optical nanomaterials with ordered structures and special functions, and be potentially used in biomedical systems.

金纳米棒的可控、有序自组装是贵金属纳米材料研究的一个重要方向。目前研究主要集中在非受限空间中的自组装，所得纳米组装体的尺寸不易控制，而且产率较低。此外，虽然研究者已经建立了各种方法来构建金纳米棒的组装体，但还需进一步研究金纳米棒组装体形成的过程和机理。因此，如何发展新的自组装方法制备具有特殊功能结构的纳米组装体，成为这个领域具有挑战性的一项前言课题。. 本项目作者在相关研究的基础上，提出用水包油乳液的方法，在球型受限空间中对金纳米棒和金纳米球进行自组装及其光学特性的研究，研究内容包括金纳米棒/金纳米球的制备，二氧化硅包覆和表面修饰，水包油乳液和蒸干溶剂得到金纳米棒的超级粒子或金纳米球的二元超级粒子，我们将对超级粒子进行结构和光学性质表征，并通过分子动力学模拟，揭示其形成机理。预期得到具有特殊结构和功能的纳米光学材料，并应用于生物医学领域。

金纳米棒的可控自组装是贵金属纳米材料研究的一个重要方向。如何发展新的自组装方法制备具有特殊功能结构的纳米棒组装体，成为这个领域具有挑战性的一项前沿课题。本项目利用水包油乳液的方法，在球型受限空间中对金纳米棒和金纳米球进行自组装及其光学特性开展了研究，主要完成的研究内容有以下几个方面：1.在较低CTAB浓度的温和条件下制备高单分散的金纳米棒；2.利用飞秒激光研究金纳米棒的形变与重构机制；3.基于金纳米棒的双金属核壳结构及其表面拉曼增强效应；4.铂辅助下基于金纳米棒的金-银非对称结构；5.金纳米棒-银铂合金壳的三金属纳米结构用于等离子体增强光催化。6.设计“超分子”实现光子功能化：减少背散射；7.具有可控带宽和光谱形状并具有亲脂性 SERS 增强功能的超粒子平台。这些结果将应用于生物医学、传感和光催化领域。