金納米棒測ICP樣品怎么制備
- 教育綜合
- 2024-01-15 07:57:29
納米金的制備方法
配制濃度為2.44×10-3 mol/L 的HAuCl4·4H2O溶液、濃度為3.43×10-2 mol/L 的Na3C6H5O7·2H2O 溶液、濃度為1.00×10-4 mol/L 的 PVP 溶液, 以及濃度為0.391 mol/L 的NaBH4 溶液備用。在燒杯中加入10 mL 氯金酸溶液, 10 mL 或不加保護劑溶液, 80 mL 三蒸水, 將燒杯置于數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器上, 邊加熱邊攪拌, 攪拌的轉(zhuǎn)速設置為600 r/min, 加熱至75℃, 恒溫2 min, 用移液管移取一定體積的還原劑(Na3C6H5O7 或NaBH4)溶液,迅速一次加入到上述混合液, 開始計時, 使液體顏色恒定并持續(xù)加熱一段時間共9 min, 停止加熱, 繼續(xù)攪拌5 min 后, 停止攪拌, 冷卻至室溫, 所得液體為納米金溶膠。
金納米棒的金納米棒的表征
1. 體外診斷:基于金納米棒的表面等離子體共振性質(zhì)而開發(fā)的生物傳感器可被用于生物醫(yī)學上的體外診斷。詳情參見下文“在傳感器方面的應用”。 2. 體內(nèi)成像:金納米棒在近紅外波段對光有強烈的散射,而生物體在這個波段的散射背景較弱,這使得金納米棒可以作為基于光散射的生物成像對比劑。由于金納米棒的高穩(wěn)定性、低毒性,并且其光散射效應沒有熒光淬滅類似的失效途徑,這些優(yōu)良的性質(zhì)使得金納米棒成為優(yōu)于傳統(tǒng)的基于染料或半導體量子點的染色劑。
3. 體內(nèi)治療:金納米棒總的消光包括散射和吸收兩部分,對于直徑小于10 nm的金納米棒,光的吸收遠大于散射,而吸收的這部分能量最終將通過晶格的弛豫轉(zhuǎn)化為熱能。 另一方面,對于生物體來說,近紅外波段的輻射具有窗口效應,該頻段的輻射能夠以微弱的損失穿透生物體組織。因此可以利用金納米棒在近紅外波段較高的光吸收截面和優(yōu)良的光熱轉(zhuǎn)換效率來制造光熱療法的試劑。通過在金納米棒表面包覆一層與體液相容性良好的聚合物分子,金納米棒可以在生物活體內(nèi)進行長達15小時的流通與傳輸。科學家已經(jīng)證明,金納米棒以及相關(guān)的納米結(jié)構(gòu)可以通過光熱療法,在較小的光照劑量下殺死癌細胞。 1. 表面增強拉曼散射:單分散、或是耦合的金納米棒有極強的表面電場增強效應,在表面增強拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering)的應用中能作為拉曼增強劑使用。金納米棒拉曼增強劑比傳統(tǒng)的銀納米顆粒拉曼增強劑具有更高的物理和化學穩(wěn)定性,更長的儲存時間和使用壽命。這使金納米棒在基于拉曼散射信號的傳感器中擁有極佳的應用機會。
2. 基于折射率敏感度的微量分子探測:金納米棒周圍幾個納米范圍內(nèi)的介質(zhì)可以顯著影響它的表面等離子體共振性質(zhì):隨著介質(zhì)折射率的增大,金納米棒表面等離子體共振峰會隨之紅移。紅移的相對大小可用折射率敏感度來衡量。這一性質(zhì)是的金納米棒可被用于微量分子的檢測。
3. 基于納米顆粒組裝的微量分子、離子探測:在某些特定分子或離子的作用下,裸露的或者具有表面修飾的金納米棒會以有序的方式進行組裝,或者以無序的方式發(fā)生團聚。金納米棒的組裝或團聚會引起其特征光譜的變化(某些情況下可憑肉眼直接觀察其顏色變化),基于這種原理可以探測這些特定分子或離子在溶液中的存在,進而確定其含量。
4. 基于能級共振耦合效應的微量分子、離子探測:通過靜電相互作用,帶電荷的染料分子可被吸附在金納米棒的表面。當金納米棒的表面等離子體共振能級與吸附在其表面的染料分子的吸收能級簡并時,這個系統(tǒng)會發(fā)生能級共振耦合效應,這種共振耦合會造成金納米棒等離子體共振峰的大幅移動。在溶液中一些其他特定分子或離子的作用下,表面靜電吸附的染料分子會脫吸附而離開金納米棒的表面,從而消除共振耦合效應,并引起等離子體共振峰的回移。基于這種原理,可以探測這些特定分子或離子在溶液中的存在。 1. 近紅外濾光片:由于其在近紅外波段強烈的吸收,金納米棒可用于制作濾光片。
2. 非線性光學元件:表面等離子體共振導致金納米棒表面電場強度被極大的增強(高至10e7倍),這種電場增強效應降低了達到非線性效應所需的照射光強閾值,從而可被用于制造各種非線性光學元件。
3. 偏振片:金納米棒擁有一個平行于長軸方向和兩個簡并的垂直于長軸方向的等離子體共振模式,分別被稱為軸向表面等離子體共振模和徑向表面等離子體共振模。其中徑向表面等離子體共振模處于500 nm至 530 nm,調(diào)諧范圍小,強度弱。而長軸表面等離子體共振模隨長徑比變化可在可見(550 nm)至近紅外波段(1550 nm)連續(xù)可調(diào),強度遠高于徑向模式,并且為平行于長軸方向的線偏振模式。如果將金納米棒按照一個方向排列起來,則偏振方向平行于這個方向的光場分量將被金納米棒的軸向等離子體共振模吸收,而偏振方向垂直于這個方向的光場分量則不受影響的透過。基于這個原理可以制成波長范圍在550 nm到1550 nm的金納米棒偏振片。 由于在制造納米光子集成電路上的無限潛力,基于表面等離子體激元的納米光子學,即表面等離子體激元學,受到了全球龐大的微電子工業(yè)的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)光子學元件的尺寸往往限制在微米以上,但能工作在上百太赫茲(10^12 Hz)的頻率,運行速度極快;而微電子元件的尺寸已能縮小到幾十納米,卻最高只能工作在吉赫茲頻率(10^9 Hz),運行速度相對較慢。如果能將光子線路整合到微電子線路中,將有可能大大提高傳統(tǒng)微電子芯片的處理速度。但是,光子學元件和微電子元件的尺寸差距極大地妨礙了它們的整合,從而阻礙了利用光子學元件提高微電子線路運行速度的可能。正因為此,基于表面等離子體激元的納米光子集成線路成為解決這個尺寸匹配問題的關(guān)鍵因素。為了實現(xiàn)表面等離子體激元納米光子集成線路,我們需要那些與基本的微電子元件相對應的表面等離子體激元元件。到目前為止,這方面的突破性工作都集中在被動型表面等離子體激元元件,例如等離子體激元波導,諧振器和耦合器。而關(guān)于主動型表面等離子體激元元件的研究卻十分有限,例如表面等離子體激元調(diào)制器和開關(guān)。香港中文大學王建方教授研究 組報道了一種基于金納米棒可控共振耦合的表面等離子體開關(guān)。 這樣一個開關(guān)由單個金納米棒和其周圍的光至變色分子組成,大小不到一百納米,金納米棒和分子都被封裝在一層二氧化硅薄膜中。而它的開關(guān)屬性則是由紫外光來觸發(fā),由暗場散射技術(shù)來監(jiān)測。操縱這樣單個表面等離子體激元開關(guān)所需要的觸發(fā)功率和能量只有大約13pW和39pJ,而它的調(diào)制深度則可以達到7.2dB。這種光控等離子體激元開關(guān)可以作為納米光子線路中的一個開關(guān)元件,從而能夠于微電子元件很好的耦合,解決它們之間的尺寸匹配問題。