【摘要】：最近這數(shù)十年里,以銀為代表的貴金屬納米材料,因具有獨(dú)特的物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì),已經(jīng)成為越來越多研究人員的聚焦點(diǎn)所在。這些材料展現(xiàn)出很多潛在的應(yīng)用,如催化、生物傳感、藥物傳輸和納米器件的制備等研究領(lǐng)域。貴金屬銀納米粒子所產(chǎn)生的表面等離子體共振不僅能夠覆蓋從紫外到近紅外光譜區(qū)域,而且具有依賴于其形狀、尺寸和尺寸分布的電磁、光學(xué)和催化特性。雖然貴金屬表面等離子體效應(yīng)的研究已經(jīng)取得了長足的進(jìn)展,但在形貌控制和穩(wěn)定性等方面仍然存在很大的挑戰(zhàn)。本文主要研究以納米銀三角為基礎(chǔ),構(gòu)建銀三角-氧化物核殼結(jié)構(gòu),開發(fā)其在有機(jī)太陽能電池,表面增強(qiáng)拉曼散射以及對生物體腫瘤細(xì)胞的光熱治療等領(lǐng)域的應(yīng)用。首先,實(shí)現(xiàn)了在室溫條件下,通過溶膠-凝膠法,在銀納米三角的表面均勻包覆超薄的氧化物殼層(二氧化硅或二氧化鈦)。通過調(diào)控反應(yīng)條件,實(shí)現(xiàn)了對氧化物殼層厚度的連續(xù)可調(diào),其中二氧化硅的厚度為1-10 nm,二氧化鈦殼層的厚度則為1-15 nm,相應(yīng)的核殼結(jié)構(gòu)納米粒子的表面等離子共振吸收峰位隨殼層厚度增加而逐步地發(fā)生紅移。其次,通過對氧化物表面進(jìn)行官能化修飾,成功將銀三角-氧化物核殼結(jié)構(gòu)納米粒子從乙醇溶液轉(zhuǎn)移至1,2-二氯苯溶液中,使其均勻地共混于活性層材料。與銀三角裸片對比,銀三角-氧化物納米粒子的引入,在對活性層的光吸收和光致發(fā)光中,都發(fā)現(xiàn)顯著地增強(qiáng),這說明銀納米三角的局域化的表面等離子共振效應(yīng)可以提高活性層的光吸收能力并且增強(qiáng)的光吸收可以有效地轉(zhuǎn)化為光生激子;從瞬態(tài)吸收光譜發(fā)現(xiàn)長壽命的極化子數(shù)目大幅提高,這表明氧化物殼層的引入能夠有效地抑制光生電子和空穴在銀三角表面的復(fù)合。通過將銀三角-氧化物納米粒子加入到太陽能電池器件活性層中,發(fā)現(xiàn)器件的光電轉(zhuǎn)換效率提高了31%,表明超薄氧化物殼層的引入,既不會影響貴金屬納米粒子的表面等離子體共振效應(yīng),又能有效地抑制光生電子和空穴在裸金屬納米粒子表面的復(fù)合。再次,貴金屬納米粒子的表面等離子體共振效應(yīng)被廣泛的應(yīng)用于表面增強(qiáng)拉曼散射來檢測小分子,然而銀納米三角的穩(wěn)定性一直制約著其在這方面的應(yīng)用。當(dāng)在銀納米三角表面包覆氧化物殼層后,可以有效地提高銀納米三角的穩(wěn)定性,我們研究了氧化物包覆的銀納米三角的熱穩(wěn)定性以及在不同的介質(zhì),如氧化劑、生理鹽水和磷酸鹽緩沖溶液中的穩(wěn)定性。發(fā)現(xiàn)氧化物包覆的銀納米三角在上述介質(zhì)中均具有較好的穩(wěn)定性。進(jìn)一步我們以4-氨基苯硫酚為模型分子,其檢測限可以達(dá)到1.08×106,此結(jié)果與裸金屬納米粒子相當(dāng)。另外,由于含有羧酸的分子可以有效地吸附在氧化物殼層表面,該銀納米三角核殼結(jié)構(gòu)不僅可以檢測含巰基的分子,也可以拓展到含有羧酸基團(tuán)的分子,如氨基酸分子,我們以甘氨酸為模型分子發(fā)現(xiàn)該具有氧化物殼層的銀納米三角對甘氨酸的檢測限可以達(dá)到3.27×105,充分滿足對小分子的檢測。由此我們拓展了金屬納米粒子表面增強(qiáng)拉曼散射對氨基酸分子的檢測。最后,正是因?yàn)殂y三角的各向異性和特殊的幾何形狀,其表面等離子共振特性要明顯優(yōu)于球形的貴金屬納米粒子,我們主要研究了銀納米三角基于其表面等離子體共振特性的光熱效應(yīng),發(fā)現(xiàn)相較于銀納米三角,氧化物殼層包覆的銀三角,在808nm激光照射下具有非常好的穩(wěn)定性。濃度為200?g m L-1的水溶液得到其光熱轉(zhuǎn)化效率分別為67.5%(Ag@Si O2)和65%(Ag@Ti O2)。毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明氧化物包覆的銀納米三角具有很好的生物相容性。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,核殼結(jié)構(gòu)納米粒子在近紅外激光照射下可以有效地殺死細(xì)胞�；铙w實(shí)驗(yàn)表明經(jīng)808nm近紅外激光照射處理之后腫瘤細(xì)胞的大量凋亡。這表明氧化物包覆的銀納米三角具有很好的光熱治療效果。
【圖文】：

不同的角度，則呈現(xiàn)紅色(如圖 1.1 所示)。直到 1990 年代，才確定出它是如何被制作出來的。事實(shí)證明，杯子的玻璃里本身含有直徑約 50 納米的金和銀顆粒。圖1.1 公元四世紀(jì)的藝術(shù)品萊克格斯圣餐杯(the Lycurgus Chalice) ,光從外部照射到表面時(shí)呈現(xiàn)綠色（a），光從內(nèi)部往外照射時(shí)顯示紅色（b）。1679 年，Johann Kunckel 再次發(fā)現(xiàn)這種暗紅色的“Ruby glass”的秘密，由Andreas Cassius 于 1685 年發(fā)表了相關(guān)方法。這也被認(rèn)為是人類第一次有意識地合成金納米粒子。在 1857 年，Michael Faraday 制得金膠體溶液，在各種入射光照射時(shí)，能夠展現(xiàn)出不同的顏色變化。此后，Maxwell-Garnett 第一次試圖解釋這種顏色變化現(xiàn)

能夠擴(kuò)展到一定的深度，呈現(xiàn)指數(shù)形式的衰減，是關(guān)于材料本身的介電磁導(dǎo)率的函數(shù)。（如圖1.2a 所示）金屬本體材料中，等離子體激元只存在于縱向，，因此，不能被橫向的光學(xué)波所激發(fā)。在適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件下，通過求解 Maxwell’s 方程，可以認(rèn)定表面等離子體激元同時(shí)有縱向和橫向部分，并且其是沿著金屬表面?zhèn)鞑サ腫7]。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1;O614.122

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;棉毛車采用活絡(luò)三角[J];針織工業(yè);1974年02期

2 ;緯編中三角對織針的沖擊力[J];國外紡織技術(shù);1978年03期

3 ;第二篇 三角——針筒的間隙以及紗線的存在對三角力的影響[J];國外紡織技術(shù);1978年02期

4 楊善同;;緯編過程中三角對織針的沖擊力[J];上海紡織工學(xué)院學(xué)報(bào);1979年01期

5 談?wù)卓?;第四部分 應(yīng)用于緯編機(jī)的非線性三角的性能和設(shè)計(jì)[J];國外紡織技術(shù);1979年02期

6 楊善同;;三角對織針問沖擊作用的理論探討和實(shí)驗(yàn)考查[J];上海紡織工學(xué)院學(xué)報(bào);1980年01期

7 王亮,蔣恒;高速曲線三角羅紋機(jī)的研制[J];紡織學(xué)報(bào);1982年02期

8 楊善同,瞿履修,王金柱;非線性三角和織針間的沖擊作用[J];紡織學(xué)報(bào);1982年03期

9 楊善同,瞿履修,唐桂琴;非線性三角減速段的織針失控問題[J];紡織學(xué)報(bào);1983年07期

10 唐桂琴;;橫機(jī)專利—最近的三角跑道[J];國外紡織技術(shù)(針織、服裝分冊);1983年13期

相關(guān)會議論文 前1條

1 彭兆榮;;三角崇拜敘事[A];東方叢刊（1992年第3輯 總第3輯）[C];1992年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前9條

1 ;共建中三角 “智造”新引擎[N];湖北日報(bào);2012年

2 本報(bào)記者 許未來;黃三角競上國家級規(guī)劃[N];21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道;2009年

3 記者 陳恒才;中山三角和西區(qū)納入試點(diǎn)[N];中山日報(bào);2014年

4 方慧玲邋潘顯紅;東盟“增長三角”的發(fā)展對“泛北”合作的啟示[N];廣西日報(bào);2008年

5 陜西省決策咨詢委員會委員、西安石油大學(xué)教授 曾昭寧;構(gòu)建“西三角”裝備制造業(yè)的合作協(xié)調(diào)機(jī)制[N];西安日報(bào);2009年

6 本報(bào)記者 張明義　潘衛(wèi)平 特約記者 劉恒波 通訊員 鹿鵬 呂正濤;高青 打造黃三角內(nèi)涵發(fā)展科技高地[N];淄博日報(bào);2012年

7 新疆文物考古研究所 劉學(xué)堂;三角紋符號解譯[N];中國文物報(bào);2005年

8 中國區(qū)域經(jīng)濟(jì)學(xué)會副理事長兼秘書長 陳耀;陜西或后來居上[N];中國經(jīng)營報(bào);2012年

9 本報(bào)記者 翁佳焰;信息經(jīng)濟(jì)成就長三角珠三角再度起飛[N];通信信息報(bào);2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 徐進(jìn)德;三角范疇中的若干問題研究[D];湖南師范大學(xué);2014年

2 杜鵑;核殼結(jié)構(gòu)的銀三角—氧化物納米粒子的合成及應(yīng)用[D];中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 劉穎超;“小三角”角度下看民間語文[D];南昌大學(xué);2014年

2 曾玉娥;三角范疇中的兩個(gè)問題[D];上海交通大學(xué);2011年

3 張陽;Serre商范疇的AR序列和單邊三角范疇的穩(wěn)定范疇[D];華僑大學(xué);2013年

4 吳曉青;圖們江增長三角空間結(jié)構(gòu)演變趨勢及其調(diào)控研究[D];東北師范大學(xué);2004年

本文編號：2574353