[发明专利]银纳米圆片、其制备方法及采用其制备的金纳米环和组装体

说明书

本发明公开了银纳米圆片、其制备方法及采用其制备的金纳米环和组装体，所述方法包括：将水、乙腈、柠檬酸钠和抗坏血酸按合适比例混合搅拌，加入银种子和硝酸银溶液，搅拌得到银纳米圆片；通过电化学置换法在碱性盐酸羟胺的调控作用下选择性的在银纳米圆片边缘沉积金，然后利用刻蚀剂将银氧化刻蚀，得到溶液中游离的金纳米环。本发明的金纳米环具有中空结构，尺寸均匀、分散性好，尺寸与壁厚都可调控。本发明还提供了含有金纳米环的组装体，通过控制纳米金颗粒的大小以及纳米金颗粒与金环的比例，经过退火和分离纯化，可构建土星结构、钻戒结构以及领结结构组装体，在表面增强基底、生化物质检测和光学、化学、生物传感等领域有广阔应用前景。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，涉及一种银纳米圆片、其制备方法及采用其制备的金纳米环和组装体，尤其涉及一种银纳米圆片、其制备方法及采用其制备的金纳米环和金纳米环基组装体。

背景技术

贵金属纳米环以其独有的高度对称性，所展现出的特殊的光学性质，在负折射率材料，波导，表面等离子体聚焦，表面增强拉曼散射，生物传感器，纳米天线，以及纳米光操控等领域具有十分重要的潜在应用。贵金属纳米环由于其较大的空腔体积以及环内独有的电场分布使得贵金属纳米环具有较高的灵敏度以及较大的场增强效应，因此，在传感器领域中备受关注，具有极大的应用价值。金属环纳米结构还有一个极其重要的性质，即对称破裂(symmetry breaking)。对称破裂会诱导亮模(bright mode)和暗模(dark mode)之间的耦合，发生等离子体共振杂交。理论研究表明(Opt.Express 2009,17,2906.)，环上的一个小缺口对环的光学性质会产生强烈影响，对称破裂的环会呈现出多级暗模等离子体共振并导致电磁场的显著增强。对称破裂还会导致等离子体干扰效应，即法诺共振。Hao等(NanoLetters 2008,8,3983.)利用非同轴的环盘空腔(Nonconcentric Ring Disk Cavities，NCRDC)构建的等离子体结构显示出一个很强的窄带法诺共振峰。由于法诺共振峰非常窄，因此非同轴的环盘空腔结构可以用于构造具有高品质因数的高灵敏度的LSPR传感器。

贵金属纳米颗粒许多优异的性质源于其表面自由电子集体振荡的局域表面等离子体共振特性(Localized Surface Plasmon Resonance，LSPR)。基于LSPR光谱的纳米级传感器是将贵金属表面附近折射率的微小变化转换成一个可测量的波长移动响应。根据测得的消光光谱或散射光谱中最大吸收峰位对其周围纳米尺度范围内环境变化的敏感性可以用来发展高空间分辨率的光学传感器。基于LSPR效应所构筑的生物传感器在生物应用领域具有十分广阔的应用前景，因为它是一种无损的，无需标记的，并且具有高灵敏度的检测手段，可以检测一系列配体-受体相互作用，例如抗原-抗体，蛋白-DNA，DNA-DNA之间的相互作用。在一个典型的LSPR生物传感器中，在金属纳米结构表面结合目标生物分子是通过吸收光谱的共振峰的移动来检测的。在检测一些具有较低检测限的物质，例如具有较低分析浓度的生物标本，想要在较短的检测时间内获得可靠的光谱数据，该结构必须具有高信噪比，因此就要求所构筑的纳米结构具有较高的灵敏度以及信号强度。