《貴金屬納米結構的可控組裝及其局域場耦合效應研究》是依託南京航空航天大學，由闞彩俠擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：貴金屬納米結構的可控組裝及其局域場耦合效應研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：闞彩俠
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來，貴金屬納米結構的可控生長及其光學特性引起諸多領域的關注。如何控制特定納米顆粒單體組裝，並通過耦合效應實現局域場增強仍是具有挑戰性的課題。在研究基礎上，本項目擬開展：（1）富含邊角、台階、多枝晶等亞結構的新型Au、Ag納米晶合成與光學特性研究；（2）設計並實現Au、Ag納米結構的可控組裝（重點是Au納米棒端-端、邊-邊耦合）與介質包覆；（3）光學測試結合FDTD模擬研究表面等離激元共振（SPR）與形貌、組裝方式及光偏振方向的關係，局域及傳播等離激元特性，金屬-金屬及金屬-介質複合納米結構的局域場耦合效應；（4）利用金屬納米顆粒的局域場，研究其與轉光材料複合後的螢光效率。本項目旨在進一步闡明新型Au、Ag納米結構的形貌與光學性質相關性，更好地了解不同納米結構SPR耦合及局域場增強規律；為進一步研究和解決貴金屬納米材料基於等離激元及局域場耦合效應在套用中遇到的科學問題提供理論依據和實驗參考。
結題摘要
近年來，貴金屬納米結構製備及光學特性引起諸多領域的廣泛關注。與不同形貌納米顆粒單體合成相比，設計併合成均一的、富含亞結構的貴金屬納米結構，將納米結構單體可控組裝成結構單元，進而利用耦合效應實現局域場增強仍是具有挑戰性研究課題。在我們貴金屬納米結構可控合成和光吸收性質研究基礎上，本項目在以下幾個方面的研究成果簡述如下： （1）新型Au、Ag等金屬納米晶合成與光學特性研究：在貴金屬納米晶合成基礎上，進一步最佳化實驗參數，合成了富含邊角、台階的納米片，超細納米線，核-殼/空腔等新型貴金屬納米結構，並研究單體納米結構的生長機制、實驗和理論光譜。對比研究了Au、Ag納米棒的SPR特性、光-熱效應、穩定性、局域場增強和SERS特性。結合FDTD模擬，研究了金屬-金屬、金屬-介質-金屬等結構的場耦合效應，為進一步提高局域電場提供理論指導與實驗基礎； （2）Au、Ag納米結構的可控組裝：通過不同有機分子偶聯實現了Au納米棒端-端、邊-邊組裝， 控制耦合顆粒間距為數個分子大小至幾個納米，研究表明納米結構的組裝模式和程度強烈依賴於表面改性分子基團和溶劑性質。實驗結合FDTD模擬研究了組裝體系及空腔納米結構的SPR耦合規律及場增強基本規律； （3）Au、Ag納米結構單體及其組裝體的表面包覆：通過修飾納米棒表面和頭端，結合溶膠技術，實現了單分散的納米棒單體及其組裝體系的表面增益介質介孔二氧化矽的均勻包覆。納米結構表面增益介質的均勻包覆，提高了納米結構的穩定性，提高局域場強度的同時又降低材料的生物毒性;更為重要的是，這種介孔殼層結構為具有良好光學納米結構在生物醫學套用提供重要的參考價值； （4）貴金屬-轉光材料的複合:利用貴金屬的SPR及其局域場效應，改善發光材料的發光效率。在解決晶格不匹配的問題上需要在界面間引入螯合劑；為抑制螢光淬滅問題，需要在金屬和稀土納米顆粒間引入隔離層。實驗發現：金納米棒表面較高濃度的CTAB 會阻礙稀土或隔離層的包覆；過低的溫度使反應無法進行，過高的退火溫度會使核心的金納米棒發生退化，等離激元共振峰頻率移動或共振減弱。本項目實施期間，共發表學術論文30餘篇，申請發明專利3項，參加國際學術會議和研討會20人次，國內工作交流5人次，培養碩士研究生15名，博士6名，畢業研究生9名，3名研究生獲得研究生國家獎學。
