金納米粒子可控自組裝構建及其光學性質研究.pdf

1、近年來,隨著納米科學的迅速發(fā)展,金屬納米粒子以其獨特的性能已被廣泛應用于各學科的研究,將金屬納米粒子有序化、結構化無疑是深入研究這些獨特性能的有效途徑。金屬納米顆粒能夠組裝成一維、二維或三維結構,組裝后的納米材料表現出特有的集體性質。這些性質不僅取決于納米粒子的形狀和大小,也取決于其空間的排列的方式,因此,通過控制組裝的結構以調節(jié)組裝體的光電學性質引起了很大關注,同時也面臨很大的挑戰(zhàn)。據此,本文探討了各向異性的金納米棒不同方式組裝的制造

2、方法,以及球形金納米粒子與金納米棒雜化組裝體系的制造方法,并且能夠控制球形金納米粒子組裝到金納米棒的不同面。初步探討了組裝的方式對組裝體光學性質的影響。主要內容如下:
　　 1.探討了金納米棒不同方式組裝的構建。采用種子生長法合成的金納米棒(GNRs),側面被大量CTAB所包被,末端相對裸露,因此端面(頭部)可以優(yōu)先進行化學修飾。當加入適量體積與濃度的雙官能團分子SH-PEG-COOH(Mw～459)時,其通過Au-S鍵優(yōu)先結合

3、在GNRs端面,并提供羧基官能團。生物素分子(Biotin-PEO-Amine)一端的氨基與羧基官能團通過EDC/NHS共價連接形成酰胺鍵(CO-NH)并錨定于GNRs端面上,形成端面修飾生物素的金納米棒(GNRs-Biotin)。鏈霉親和素蛋白(Streptavidin,SA)加入后,其與生物素的特異性識別引發(fā)GNRs頭碰頭的組裝,即首尾相連的組裝結構(End-to-End)。組裝形成后,TEM電鏡圖可看出,GNRs首尾連接成鏈狀結構

4、,紫外可見吸收光譜圖發(fā)現GNRs長軸吸收峰發(fā)生明顯紅移。
　　 2.對于GNRs肩并肩組裝(Side-by-Side),本研究設計引入SH-PEG-CH3O(Mw～2000)分子,其優(yōu)先結合在GNRs端面。由于端面被此分子占據,雙官能團分子SH-PEG-COOH加入后僅能結合在GNRs的側面,并置換側面的CTAB分子。此后,生物素通過同樣的方式共價連接到GNRs側面,鏈霉親和素蛋白與生物素的特異性識別引發(fā)GNRs肩并肩組裝形成(

5、Side-by-Side)。TEM電鏡圖可看出,GNRs肩并肩連接成梯狀結構,紫外可見吸收光譜圖中GNRs長軸吸收峰發(fā)生明顯藍移并伴隨峰強度的降低。
　　 3.對于End-to-Side組裝,分別對兩組GNRs進行表面修飾,一組GNRs端面修飾生物素,另一組GNRs側面修飾鏈霉親和素蛋白。由TEM圖得知,GNRs排列成“T”,“Ⅱ”,“Ⅲ”等結構,紫外-可見吸收光譜圖中GNRs長軸吸收峰發(fā)生紅移。
　　 4.探討了不同形

6、狀金納米粒子組裝體系構建。設計并控制球形金納米粒子(GNPs)組裝在棒狀金納米粒子(GNRs)的端面或側面。GNPs表面共價連接SA,GNRs頭部共價結合Biotin分子,兩者混合后,SA與Biotin的特異性識別使得GNPs組裝在GNRs的端面。然而,當SA通過靜電作用結合在GNRs的側面,Biotin通過共價連接的方式結合于GNPs表面,兩者混合后,SA與Biotin的特異性識別使得GNPs組裝在GNRs的側面,同時分別利用紫外可見