贵金属/有机荧光分子核壳结构的构建与光学性能研究

贵金属纳米颗粒具有特殊的金属等离子体效应，表现出强烈的等离子体共振吸收（SPR），基于金属SPR峰对周围介质折射率的敏感，使其在诸多方面有着巨大的应用潜力，已经成为生物监测应用的一个重要手段，其等离子体共振特性在荧光增强、表面增强拉曼方面也有着显著的效果。目前贵金属与功能材料的复合结构引起了极大的关注，其中作为典型的贵金属Ag，Au纳米颗粒与有机荧光分子的核壳结构将实现荧光和拉曼的多重光信号输出，是当前的研究热点问题。本项目拟采用一种原位化学反应法在一系列单分散Ag，Au纳米粒子表面直接包覆有机荧光分子，实现贵金属/有机荧光分子的核壳复合纳米结构，通过控制核壳组分、结构和壳层厚度调控光学性质，研究其纳米结构对光学行为调制的内在机制进而为研制新型光学发光材料及生物方面的应用起到理论和实验的指导意义。

贵金属纳米颗粒具有特殊的金属等离子体效应，表现出强烈的等离子体共振吸收（SPR），基于金属SPR峰对周围介质折射率的敏感，使其在诸多方面有着巨大的应用潜力，已经成为生物监测应用的一个重要手段，其等离子体共振特性在荧光增强、表面增强拉曼方面也有着显著的效果。目前贵金属与功能材料的复合结构引起了极大的关注，其中作为典型的贵金属Ag，Au纳米颗粒与有机荧光分子的核壳结构将实现荧光和拉曼的多重光信号输出，是当前的研究热点问题。本项目主要分三个方面，(1)通过密度梯度离心分离的方法获得一系列单分散的贵金属纳米材料及贵金属组装结构。结合密度梯度离心分离，我们不仅可以实现贵金属纳米材料通过尺寸、形貌等分离纯化，还结合化学反应，如银三角片与HAuCl4的置换反应为目标反应，提出了“纳米反应器”的概念，可用于捕捉快速反应中的中间体，用于观察贵金属间反应的历程、位点等，深入理解反应机理；同样结合密度梯度离心分离，还实现了贵金属纳米材料的一维组装和分离，可用于双光子荧光增强结构；(2)结合密度梯度离心分离方法对经典发光材料，如稀土材料NaYF4的生长、相转变、和成分差异进行观察，首次发现了该材料在生长过程中存在的Y3+经历着高于投料比到等于投料比的过程，期间影响了材料发光性能。(3)开发了“原位化学反应法”，一种较为通用的贵金属/有机荧光分子的核壳复合纳米结构制备方法，获得了一系列复合结构，并可通过控制核壳组分、结构和壳层厚度调控光学性质，同时获得荧光增强和拉曼双增强信号，用于细胞成像等生物应用。通过本项目的研究，对贵金属纳米材料调制的光学内在机制及研制新型光学发光材料方面的应用起到了理论和实验的指导意义。在基金委的支持下，本项目发表国际学术SCI论文13篇，其中本人作为通讯作者6篇，专利申请1项，培养研究生8名。