Au, Ag纳米结构对稀土纳米晶发光增强的研究

金属诱导的荧光增强(MEF)是近年来发现的一种十分新颖且具重要应用潜力的现象，已吸引众多研究组投入工作。然而，迄今人们对该现象的机理依然模糊，甚至存在矛盾的解释。为此，申请者拟在前期工作积累和初步探索的基础上，将实验研究和计算模拟相结合，以Au或Ag为典型金属、稀土纳米晶为荧光体，研究金属纳米颗粒及其耦合结构的等离子激元共振(SPR)吸收和散射，从而认识SPR对MEF的影响机理。研究中，将在Au、Ag纳米颗粒控制合成的基础上，通过自组装或生物分子的识别作用构建Au或Ag的耦合纳米结构，以光谱测试和计算模拟研究其表面局域电场的分布，调控其SPR散射以达到与稀土纳米晶的发光谱带匹配，实现Au或Ag纳米颗粒或其耦合结构对稀土纳米晶发光的增强，进而研究Au或Ag的耦合结构对单个稀土纳米晶的发光增强效应，通过光谱测试、发光寿命的分析、SPR及空间局域电场分布的计算模拟等阐明MEF的机理。

本项目中，以Au 或Ag 为典型金属、稀土纳米晶为荧光体，通过构筑以氧化硅为间隔层的复合结构，研究了Ag纳米晶对稀土纳米晶发光的影响，其中SPR通过与发光的共振猝灭了特定波长的发光，且猝灭程度与金属纳米颗粒的浓度密切相关；通过Au-Ag核壳结构调整了SPR的位置，验证了SPR通过共振猝灭特定波长发光的结论。研究中，Ag纳米线的耦合可以通过与激发波长的共振模式与稀土纳米颗粒作用，增强纳米颗粒的发光。金属纳米颗粒与稀土纳米晶的距离是另一个重要的因素，通过调节氧化硅层的厚度及上述纳米结构自组装的二元超晶格调节了二者间的距离。原位上转换发光的测试表明，稀土纳米晶的上转换发光行为与尺寸密切相关。