[发明专利]四氢呋喃诱导的金纳米棒可控组装体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及贵金属纳米材料的光电特性及其光-热转换在医学等应用领域，其中具有可调光学特性的金纳米棒组装体制备是基础。

背景技术

现代技术的发展与变革在很大程度上依赖于现有的材料及新材料的产生。随着纳米科学的迅速发展，纳米结构单体的可控生长及其特性研究不断取得突破性进展。贵金属纳米结构（尤其是Au纳米棒）具有优异的理化特性，在诸多技术领域已经显示巨大应用价值。它们良好的稳定性、低生物毒性、亮丽的色彩和在新能源研究、生命科学、传感器、光学元件、纳米光电子学、光信息存储等领域的应用倍关注。理论分析表明：当两个或多个金属纳米结构按照一定的方式组装在一起时，纳米颗粒表面等离子体共振（SPR）将发生耦合效应，从而产生更强的局域电场和更为丰富的物理效应[F. J. G. de Abajo，Rev. Mod. Phys. 2010, 82, 209–275]，也为研究物质在界面上的电子传递、物质输运和能量转换等反应为获得物质成分和结构信息注入了新的活力。实验上，在某些特定分子或离子的作用下，表面修饰的Au纳米棒会有序组装或无序团聚，染料分子通过静电作用被吸附在Au纳米棒表面。当Au纳米棒的SPR与吸附的染料分子的吸收能级简并时，系统会发生能级耦合现象，引起光谱和胶体颜色的明显变化。从而被发展成为一种分子水平的刻度尺，用以探测特定分子或微量离子在溶液中的存在[J. M. Liu, H. F. Wang and X. P. Yan, Analyst, 2011, 136, 3904-3910；J. Wang, P. Zhang, C. M. Li, Y. F. Li and C. Z. Huang, Biosens. Bioelectron., 2012, 34, 197-201]。随着纳米材料制备与表征技术的成熟，纳米材料的表面修饰和可控组装方法的探索与优异的协同性能和应用研究逐渐成为研究热点。

金属纳米材料在光电器件和光子调控等领域的研究进展较为缓慢，所遇到的瓶颈也是如何将这些纳米尺寸、性质优良的粒子组装成有序的宏观可见的聚集体，并使所获得的组装体具有预期的光学、磁学和电学特性，进而应用到光电子学、传感、生物成像和生物医药等领域。与纳米结构单体的制备相比，纳米结构的可控组装与应用依然存在诸多问题。组装体的耦合效应与粒子形态、组分、尺寸、组装方式及颗粒间隙的微小变化密切相关。 目前，实现纳米颗粒组装的方法主要包括：非对称性静电吸引，溶剂蒸发自组织，单体在聚合物网络中的组装和液相中单体的组装。其中，只有液相组装能够实现单体个数、组装方式、颗粒间隙的可控性。2007-2011年间，纳米棒在液相的可控组装及其生物医学应用研究取得重大突破,尤其Hamad-Schifferli研究小组在2008年[A. Wijaya and K. Hamad-Schifferli,Langmuir2008, 24, 9966-9969]证实了生物相容性的硫醇分子可以吸附在纳米棒的侧表面，利用适配子的巯基与金纳米棒形成金硫键来实现适配子与金纳米棒的耦联。如Wang等课题组通过组装前后金纳米棒局部表面等离子共振峰的变化,实现了对人IgG的检测, 其灵敏度高达60 ng/mL[C. G. Wang，Y. Chen，T. T. Wang，Z. F. Ma，Z. M. Su.Chem. Mater.，2007,19,5809-5811；Y. Wang，Y. F. Li，J. Wang，Y. Sang，C. Z. Huang, Chem. Comm. 2010,46,1332-1334]。Truong等课题组首次用金纳米棒做生物传感器发现抗原[S. Chakraborty, P. Joshi, V. Shanker, Z. A. Ansari, S. P. Singh and P. Chakrabarti, Langmuir, 2011, 27, 7722-7731；P. L. Truong, C. Cao, S. Park, M. Kim and S. J. Sim, Lab Chip, 2011, 11, 2591-2597]。