《金納米粒子單光子螢光在空間取向探測上的套用研究》是依託華南師範大學，由吳立軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：金納米粒子單光子螢光在空間取向探測上的套用研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：吳立軍
- 依託單位：華南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
納米尺度的空間取向探針不僅在材料研究中具有重要意義，在揭示某些關鍵的生物機理中也發揮了巨大作用。我們將以金納米粒子作為取向探針，通過運用普通寬場顯微鏡對其單光子螢光進行散焦成像，從而探索其單光子螢光機理，進而提高探針的螢光強度並降低其尺寸，最終發展出一種新型的空間取向探測技術。我們將主要開展以下三個方面的研究：（1）探索幾何形狀和尺寸對金納米粒子螢光譜、螢光強度和散焦像模型的影響；（2）研究不同激發波長和偏振下金納米粒子吸收/輻射偶極子的偏振特性及散焦像；（3）探索周圍微環境對於散焦像各向異性的影響。我們這項研究所發展的空間取向探測技術將能在一幀圖像中實時監測多個納米取向探針，因此探測效率高；同時具有探針尺寸小、探針無光致閃爍和漂白現象的優勢。此外,我們對於金納米粒子單光子螢光機理的研究將有助於從物理上理解金屬納米粒子螢光加強的機制，進一步拓展其在材料研究和生物單分子感測中的套用。
結題摘要
納米尺度的空間取向探針不僅在材料研究中具有重要意義，在揭示某些關鍵的生物機理中也發揮了巨大作用。金屬納米粒子無毒、製備簡單可控，其單光子螢光穩定且量子產率高，而散焦成像技術給空間取向探測提供了平台。在本項目實施過程中我們以金納米棒為起點，對金納米雙錐、金納米球以及銀納米三角板的單光子螢光及其散焦像進行了系列研究，主要獲得了以下研究成果：（1）基於原子力顯微鏡、螢光顯微鏡以及離散偶極近似模擬，我們提出和建立了一種測試金屬納米粒子螢光量子產率的新方法：此方法不需要使用複雜光路來探測金屬納米粒子的吸收，簡單易行、高效。根據此方法我們發現，同樣有效體積的金納米雙錐比金納米棒螢光量子產率高了一倍。這項研究對於我們尋找具有高螢光強度金屬納米粒子方向探針具有重要意義；（2）通過對金納米雙錐螢光進行散焦成像以及研究不同激發偏振下散焦像和螢光光譜的變化規律，我們建立了其單光子螢光機理，探索了其在空間取向探針上套用的可能性；（3）通過對尺度介於金納米棒和金納米糰簇的多晶金納米球單光子螢光進行散焦成像及監測，我們提出其單光子螢光基於多偶極發射過程。作為連線納米尺寸金納米棒與原子尺寸金納米糰簇的紐帶，金納米球螢光機理的研究對於透徹理解金納米粒子的螢光機理具有重要意義；（4）由於金屬銀虛部小，同有效體積銀納米粒子的螢光亮度比金納米粒子高。我們研究了單個銀三角板的螢光性質，發現其螢光不僅從頻譜上被其所支持的表面電漿所控制，更加重要的是，通過運用散焦成像技術以及數值模擬方法，我們發現單個銀三角板的單光子螢光從空間上也由表面電漿所控制。這項研究對於理解金屬金以及銀納米粒子的單光子螢光性質具有重要意義。（5）基於數值模擬方法，我們設計了具有超高靈敏度的折射率感測器、平面手性探測器、基於磁電漿傳播的低損耗馬赫-曾德干涉儀等表面電漿器件，它們的實現對於推進集成光晶片化具有重要意義。
