[发明专利]一种基于无机小分子盐的金纳米棒手性自组装材料制备方法

摘要

一种基于无机小分子盐的金纳米棒手性自组装材料制备方法，属于纳米材料和光学领域。本发明的主要实施步骤为：（1）金纳米棒的制备；（2）金纳米棒的处理；（3）碳酸钠动态组装；（4）对金纳米棒组装产物进行光学和结构表征。本发明制备的基于无机盐碳酸钠的金纳米棒的手性组装材料，其具有等离子共振耦合性质，并且表现出最大吸收波长强度和位置动态变化特征。利用无机小分子盐进行金纳米棒的组装，其表现的手性特征全部来自于金纳米棒的各向异性耦合产生，无机小分子盐对于此手性的产生不会有任何影响，而是提供了有效的组装促发剂，基于无机小分子盐的金纳米棒手性组装是至今为止未有报道的新型组装方法，是无机分子化学和现代纳米技术的完美结合。

主权项

一种基于无机小分子盐的金纳米棒手性自组装材料制备方法，其特征在于具有等离子共振耦合性质，并且表现出最大吸收波长强度和位置动态变化特征，内容包括，金纳米棒的制备，金纳米棒的处理，碳酸钠控制金纳米棒组装，组装产物的表征；（1）金纳米棒的制备金纳米棒的制备是利用金种子生长法，金种子的合成：将2.5mL的0.0005M的氯金酸HAuCl4溶于2.5mL的0.2M的十六烷基三甲基溴化铵CTAB中，混合均匀，将0.3mL新配置、预冷的0.01M的硼氢化钠溶液快速加到上述溶液中，并强力混合2min，然后室温25℃放置2h，得金种子；金纳米棒的生长，生长溶液的配置：将0.15mL、0.004M的AgNO3，5mL、0.001M的HAuCl4溶液加到5mL、0.2M的CTAB中，然后加入70μL的0.0788M的Vc，充分还原2min，加入12μL上述配置的金种子，充分搅拌20s后，于25℃静置，待用；（2）金纳米棒的处理合成的金纳米棒，浓度测定为0.24nM，进行10000r/min离心10min，离心沉淀物重悬于超纯水中，静置待用；（3）碳酸钠控制金纳米棒组装该组装过程具有动态旋光和吸收性质，随着组装时碳酸钠终浓度的增加，组装体吸收性波长蓝光波段移动，相应地园二色谱也表现出蓝移特性，并且园二色谱图表现出特征的“S”形曲线，这些性质是可控组装的一个重要特征；配置2.92mg/mL碳酸钠溶液，加入到系列金纳米棒溶液中，使碳酸钠终浓度分别为1.1nM，13.9nM，40.4nM，78.1nM，125.8nM，182.6nM，247.7nM，320.2nM，加完碳酸钠溶液后混匀，组装产物进行结构和光谱表征；（4）组装产物的表征金纳米棒的组装产物，进行园二色谱CD，紫外光谱，投射和扫描电镜进行表征；波长设置为200nm‑1000nm，投射和扫描电镜对二聚体、多聚体进行结构表征；（5）手性二聚体园二色谱的理论计算基于无机盐小分子的金棒可控组装的另一个特征是该组装体金纳米棒之间是非平行的，即存在角度，这也是该组装体存在手性的本质，有角度的组装体等离子共振表现为不同金纳米棒的激发偶极距相互偶合，产生对光的旋转从而产生手性；金纳米棒的二聚体间距利用三维重建电镜结果进行表征，距离为9.1nm， 同时进行手性理论计算：设置该距离为理论计算的二聚体间距，利用理论计算，设置二聚体角度2度‑20度，按照计算和实验的出峰波长符合度，得到14度为实验最佳符合结果；金纳米棒材料设置通过定义其介电常数实部和虚部，得到该材料的光谱特性；计算用金纳米棒长径比来自于实验用金纳米棒，长径比为2.4；（6）左右旋对映体比例的计算首先计算摩尔园二色谱ε，利用计算公式（1）进行计算，其中，c和l分别是金纳米棒二聚体的浓度和比色皿的光程，金纳米棒二聚体的浓度可以利用公式（2）计算，从原始金纳米棒浓度和金纳米棒二聚体的产率得到，同时c和l可以作为一个参数m进行后续计算，见公式（3）；然后，Δε可以通过公式（4）计算，其中：εp和εn分别是摩尔元色谱中正峰和负峰的最大测定值，Δε同时可以从园二色谱计算图谱中进行计算，综合公式（1）‑（4），得到最终计算公式（5）；左右旋对映体(+)和(‑)的相对比率k(+)/(‑)通过公式（6）计算得到；左右旋对映体的比例η(η(+),η(‑))通过公式（7）‑（8）计算，得到比例分别为：η(+)＝1.2％，η(‑)＝48.8％；公式见下： ϵ = CD 32.98 · c · l - - - ( 1 ) , c = c NRs · y 2 - - - ( 2 ) , m=c·l    (3)，Δε=|εp‑εn|(4)， Δϵ = | C p - C n 32.98 · m | - - - ( 5 ) , κ ( + ) / ( - ) = Δϵ Exp Δϵ Sim - - - ( 6 ) , η ( + ) = 1 + κ ( + ) / ( - ) 2 - - - ( 7 ) , η ( - ) = 1 - κ ( + ) / ( - ) 2 - - - ( 8 ) .