金纳米棒及其衍生物:制备、功能化及对重金属汞的光学传感

摘要

本论文主要是研究了金纳米棒及其衍生结构的合成、光学性能、表面改性，以及其潜在的应用。最近，金纳米棒的应用研究引起了人们的广泛兴趣，在于它的各向光学异性，即存在不同于金纳米球形颗粒的横向和纵向双等离子带。我们采用了种子诱导生长法，调控合成了不同长宽比的金纳米棒。在此基础上，我们发展了一系列衍生结构，如将金纳米棒进行改性，修饰上银层，形成核壳式银包金的纳米棒：通过金属置换反应，对银层进行刻蚀，形成新颖的核-壳分离式金纳米棒。光学评价的结果表明了核-壳分离式结构的光学特性要优于实体结构。为了改进核-壳分离式金纳米棒的稳定性，我们对其进行了二氧化硅惰性层的包覆。基于上述的金纳米材料，我们设计了两套新颖的检测机制对水中重金属汞进行光学检测。通过DNA分子中的胸腺嘧啶-汞-胸腺嘧啶的错配原理，将荧光标记的DNA单链通过配对杂交引入到硅层包覆的核-壳分离式金纳米棒的表面，对汞离子进行痕量的表面增强荧光探测。另一方面，我们通过汞介入的金纳米棒在金纳米三角片表面的导向性凝聚引起的金纳米三角片的LSPR迁移，不借助荧光探针或拉曼标签，对汞离子进行灵敏的免标记LSPR检测。