金属纳米材料表面等离子共振吸收的表征及其应用课件

金属纳米材料表面等离子共振吸收的表征及其应用金属纳米材料表面等离子共振吸收的表征及其应用纳米材料的特异性能★

表面效应★量子尺寸效应★

小尺寸效应★宏观量子隧道效应

……

使处于表面态的原子、电子与处于内部的原子、电子行为相比有很大差别，从而导致纳米微粒具有同种宏观体材料所不具备的新的光学特性。纳米材料的特异性能★表面效应使处于表面态的原子、电F.E.Wagneretal.,Nature,2000,407,691古罗马的莱克格斯杯F.E.Wagneretal.,Nature,2

纳米尺寸的金属粒子内部自由电子按其固有频率作协同振荡，电子的运动可与一定波长的光作用发生共振，从而产生金属粒子的表面等离子体共振(surfaceplasmonresonance,SPR)，其共振频率与电子密度、粒子大小和形状等密切相关。UV-Vis

吸收光谱是表征等离子体共振的有效工具之一。纳米尺寸的金属粒子内部自由电子按其固有频率作协同振荡电磁波辐射与金属纳米材料作用的示意图球型粒子纳米棒LuisM.,Langmuir,2006,22,32电磁波辐射与金属纳米材料作用的示意图LuisM.,Lan顶部:计算的紫外可见吸收光谱底部:实验的光谱LuisM.,Langmuir,2006,22,32diameter/nm102050100aspectratio2.02.83.0Auvol%1030506070diameter/nm99922481.942.352.483.08aspectratioseparation/nm157.51.510∞金球金椭圆体金薄膜金球金纳米棒多层金薄膜顶部:计算的紫外可见吸收光谱底部:实验的光谱LuisM(a)

Au纳米棒在PVA膜上不同排列方向的照片(b)

拉伸的PVA膜上Au纳米棒优先排列的TEM图(c)

计算(d)

实验的UV-vis-NIR光谱与偏振角的关系Pérez-Juste,J.,Adv.Funct.Mater.,2005,15,1065Cext=

kIm{αT(1-cos2(θ))+αL(cos2(θ))}(a)Au纳米棒在PVA膜上不同排列方向的照片(b)拉伸H2O,n=1.333EtOH,n=1.361DMF,n=1.42653954162761841040740555765780(蓝色)和60nm(红色)的Ag纳米棱柱在不同介质中的UV-vis光谱插图是Ag纳米球相应的光谱Pastoriza-Santos,I.,NanoLett.,2002,2,903Pastoriza-Santos,I.,Langmuir,2002,18,2888H2O,n=1.333EtOH,n=1.361DMF,J.J.Mock,J.Chem.Phys.,2002,116,6755纳米粒子的形状对共振吸收的影响J.J.Mock,J.Chem.Phys.,20不同直径的Pt圆盘的吸收光谱C.Langhammer,NanoLett.,2006不同直径的Pd圆盘的吸收光谱不同直径的Pt圆盘的吸收光谱C.Langhammer,N

表面等离子体共振可导致粒子表面附近电磁场的极大增强，这种电磁场的表面增强效应是许多表面增强光谱的基础，它的一个最典型的应用就是表面增强拉曼光谱(SERS)。表面等离子体共振可导致粒子表面附近电磁场的极大增强，21903174696530JiataoZhang,

J.Phys.Chem.B2005,109,12544(a,bandc)10-8M的罗丹明B在不同形状的Ag纳米材料上的SERS谱图(d)10-8M的罗丹明B水溶液的拉曼光谱21903174696530JiataoZhang,J.6nm14nm23nm40nm57nm97nm6nm97nm57nm40nm23nm14nm1167120821801596212921802129Chung-roLee,J.ColloidInterfaceSci.,2004,271,4110-4M的PDI在不同直径的Au纳米粒子上的SERS谱图6nm14nm23nm40nm57nm97nm6nm97nmSPR检测原理SPR对附着在金属薄膜表面的介质折射率非常敏感,当表面介质的属性改变或者附着量改变时，共振角将不同。因此，SPR谱（共振角的变化vs时间）能够反映与金属膜表面接触的体系的变化。SPR检测原理SPR对附着在金属薄膜表面的介质折射率非常敏感SPR在生命科学中的应用

对生物分子进行识别及定量检测 研究生物分子间的相互作用 用SPR可获得的信息：两个分子之间结合的特异性目标分子的浓度结合以及解离过程的动力学参数结合的强度SPR在生命科学中的应用对生物分子进行识别及定量检测 用SAu@SiO2CNT/Au@SiO2-1MLCNT/Au@SiO2-2MLAu@SiO2PDDAPSS554nm600nm526nmAu@SiO2CNT/Au@SiO2-1MLCNT/Au@S纳米粒子表面原子与粒径的关系现代化学的研究进展－纳米化学,

300纳米粒子表面原子与粒径的关系现代化学的研究进展－纳米化学,a.r.:2.61a.r.:2.94a.r.:3.31(aandb)

Au纳米棒-MWNT复合物的示意图和TEM照片(c)Au纳米棒(虚线)和Au纳米棒-MWNTs复合物(实线)的UV-vis光谱Correa-Duarte,M.A.,Angew.Chem.Int.Ed.2005,44,4375a.r.:2.61a.r.:2.94a.r.金属纳米材料表面等离子共振吸收的表征及其应用金属纳米材料表面等离子共振吸收的表征及其应用纳米材料的特异性能★

表面效应★量子尺寸效应★

小尺寸效应★宏观量子隧道效应

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使处于表面态的原子、电子与处于内部的原子、电子行为相比有很大差别，从而导致纳米微粒具有同种宏观体材料所不具备的新的光学特性。纳米材料的特异性能★表面效应使处于表面态的原子、电F.E.Wagneretal.,Nature,2000,407,691古罗马的莱克格斯杯F.E.Wagneretal.,Nature,2

纳米尺寸的金属粒子内部自由电子按其固有频率作协同振荡，电子的运动可与一定波长的光作用发生共振，从而产生金属粒子的表面等离子体共振(surfaceplasmonresonance,SPR)，其共振频率与电子密度、粒子大小和形状等密切相关。UV-Vis

吸收光谱是表征等离子体共振的有效工具之一。纳米尺寸的金属粒子内部自由电子按其固有频率作协同振荡电磁波辐射与金属纳米材料作用的示意图球型粒子纳米棒LuisM.,Langmuir,2006,22,32电磁波辐射与金属纳米材料作用的示意图LuisM.,Lan顶部:计算的紫外可见吸收光谱底部:实验的光谱LuisM.,Langmuir,2006,22,32diameter/nm102050100aspectratio2.02.83.0Auvol%1030506070diameter/nm99922481.942.352.483.08aspectratioseparation/nm157.51.510∞金球金椭圆体金薄膜金球金纳米棒多层金薄膜顶部:计算的紫外可见吸收光谱底部:实验的光谱LuisM(a)

Au纳米棒在PVA膜上不同排列方向的照片(b)

拉伸的PVA膜上Au纳米棒优先排列的TEM图(c)

计算(d)

实验的UV-vis-NIR光谱与偏振角的关系Pérez-Juste,J.,Adv.Funct.Mater.,2005,15,1065Cext=

kIm{αT(1-cos2(θ))+αL(cos2(θ))}(a)Au纳米棒在PVA膜上不同排列方向的照片(b)拉伸H2O,n=1.333EtOH,n=1.361DMF,n=1.42653954162761841040740555765780(蓝色)和60nm(红色)的Ag纳米棱柱在不同介质中的UV-vis光谱插图是Ag纳米球相应的光谱Pastoriza-Santos,I.,NanoLett.,2002,2,903Pastoriza-Santos,I.,Langmuir,2002,18,2888H2O,n=1.333EtOH,n=1.361DMF,J.J.Mock,J.Chem.Phys.,2002,116,6755纳米粒子的形状对共振吸收的影响J.J.Mock,J.Chem.Phys.,20不同直径的Pt圆盘的吸收光谱C.Langhammer,NanoLett.,2006不同直径的Pd圆盘的吸收光谱不同直径的Pt圆盘的吸收光谱C.Langhammer,N

表面等离子体共振可导致粒子表面附近电磁场的极大增强，这种电磁场的表面增强效应是许多表面增强光谱的基础，它的一个最典型的应用就是表面增强拉曼光谱(SERS)。表面等离子体共振可导致粒子表面附近电磁场的极大增强，21903174696530JiataoZhang,

J.Phys.Chem.B2005,109,12544(a,bandc)10-8M的罗丹明B在不同形状的Ag纳米材料上的SERS谱图(d)10-8M的罗丹明B水溶液的拉曼光谱21903174696530JiataoZhang,J.6nm14nm23nm40nm57nm97nm6nm97nm57nm40nm23nm14nm1167120821801596212921802129Chung-roLee,J.ColloidInterfaceSci.,2004,271,4110-4M的PDI在不同直径的Au纳米粒子上的SERS谱图6nm14nm23nm40nm57nm97nm6nm97nmSPR检测原理SPR对附着在金属薄膜表面的介质折射率非常敏感,当表面介质的属性改变或者附着量改变时，共振角将不同。因此，SPR谱（共振角的变化vs时间）能够反映与金属膜表面接触的体系的变化。SPR检测原理SPR对附着在金属薄膜表面的介质折射率非常敏感SPR在生命科学中的应用

对生物分子进行识别及定量检测 研究生物分子间的相互作用 用SPR可获得的信息：两个分子之间结合的特异性目标分子的浓度结合以及解离过程的动力学参数结合的强度SPR在生命科学中的应用对生物分子进行识别及定量检测 用SAu@SiO2CNT/Au@SiO2-1MLCNT/Au@SiO2-2MLAu@SiO2PDDAPSS554nm600nm526nmAu@SiO2CNT/Au@SiO2-1MLCNT/Au@S纳米粒子表面原子与粒径的关系现代化学的研究