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智能所胶体金定向组装研究取得新进展

近期,中科院合肥物质科学研究院智能机械研究所仿生功能材料与传感器件研究中心的科研人员,在光学各向异性的纳米金颗粒可控组装研究中取得新进展。

  与球形金纳米颗粒相比,棒状或片状的纳米金颗粒具有在可见光至近红外区域的可调谐等离激元带,能产生一些优化的光学效应,如表面增强拉曼、表面荧光超淬灭等,引起了科研工作者的广泛关注。将光学各向异性的纳米金颗粒组装形成特殊结构的纳米金阵列,是一项有意义且具挑战性的研究课题。在纳米金阵列结构的颗粒之间的等离激元场的近场电磁耦合效应,导致了基于局域等离激元共振原理的传感应用有着广泛的前景。如何以自下而上的软组装方式来构筑纳米金的阵列结构,是目前该领域研究的热点和难点。近几年来,生物分子如DNA驱动的金纳米颗粒的构筑方式,引起了科研人员的浓厚兴趣,在于DNA独特的识别性、结构多样性等。

  作为光学各向异性的纳米金颗粒组装的复杂性,可归结于不同晶面的活性造成组装方向的选择性。智能所研究生李丹丹等在王进研究员的指导和刘锦淮研究员的支持下,以金纳米棒和三角片为例,通过重金属介入的DNA稳定调控方式,并借助巯基聚合物对晶面辅助封堵,实现了光学各向异性的金纳米片/棒的面组装、线组装等多种结构的组装体。进一步的研究表明,片/棒线组装体中的热点区域,能有效地产生等离激元辅助催化效应。基于这种组装思路,研究人员设计了同步组装与拉曼检测的机制,运用片/棒线组装体实现了重金属汞的痕量拉曼光学检测。这一研究结果,被英国皇家物理学会的Nanotechnology杂志(Vol 24,No 23,2013)以封面论文的形式发表。

  该项研究受国家重大科学研究计划和国家自然科学基金面上项目支持。