金纳米棒表面的聚合物修饰和荧光增强研究

摘要

当荧光发色团不直接吸附于纳米颗粒表面，而距纳米颗粒有一定的临界距离(3～5 nm)时，金属表面的等离共振激元通过跨空间的长程作用显著增强其荧光，这种现象称为表面增强荧光。金属纳米材料的表面增强荧光可能是提高荧光检测灵敏度的有效途径。
　　理论上，荧光强度可被金属纳米结构表面增强10-103倍。至今为止，实验研究只观察到几十倍的增强，究其原因主要归结于有机空间绝缘层(spacer)的结构不致密，导致荧光被电子迁移等机制猝灭。本研究拟通过自组装法在金纳米棒表面组装结构致密的聚合物多层来提高表面增强因子。以金纳米棒为荧光增强基质，以荧光素和罗丹明B为荧光发光体，研究金纳米棒对荧光分子的猝灭效应。然后，在金纳米棒进行表面自组装修饰，进而研究其表面增强效应。本研究主要研究结果如下：
　　1.采用晶种生长法，严格控制反应条件制备了各向异性的金纳米棒，该金纳米棒分散性和稳定性良好。典型的金纳米棒形貌为长约40nm，直径约18nm，纵横比为2～2.5，横向等离激元共振吸收峰位于520nm左右，纵向等离激元共振吸收峰在615nm左右。初步探讨探讨了金纳米棒的生长机理。
　　2.以染料荧光素和罗丹明B(RhB)为荧光体，以金纳米棒为添加剂，考察金纳米棒对荧光素和罗丹明B荧光性能的猝灭效应。发现金纳米棒能猝灭直接吸附于其表面的荧光分子荧光强度，这可能由于电子跃迁等机理猝灭了荧光。
　　3.通过静电吸附作用，在金纳米棒表面成功包裹了结构致密的聚合物自组装多层。该金纳米棒结构的荧光表面增强因子达30～70。这可能归结于结构致密的聚合物层大幅度减少了荧光猝灭途径，有利于金纳米棒通过跨空间的长程作用增强荧光分子的荧光强度。