金納米粒子的共振散射光譜

1、( B 輯 第31卷 第2期SCIENCE IN CHINA ( Series B 2001年4 月金納米粒子的共振散射光譜蔣治良* 馮忠偉 李廷盛 李 芳 鐘福新 謝濟運 義祥輝(廣西師范大學(xué)新技術(shù)新材料研究所, 桂林 541004摘要 采用Frens 法制備了粒徑為10»¯Ñ§ÐÔÖÊ, 在許多領(lǐng)域表現(xiàn)出潛在的理論和應(yīng)用價值1, 金納米粒子是首選的研究對象和襯底材料之一3, 5, 6. 共振散射光譜新技術(shù), 1993年才為人們注重7, 并用于生物大分子研究8. 劉紹璞等人9將其用光化于離子締合物分析; 近來該新

2、技術(shù)已用于生物大分子的生化分析研究學(xué)共振散射光譜分析等領(lǐng)域, 均獲得了較好的結(jié)果10³¬·Ö×Ó²úÉú¹²ÕñÉ¢Éä¹âÆ×ÕâÒ»¹Ûµã³ö·¢, 研究了液相納米粒子和超分子的共振散射光譜, 得出較大粒徑的納米粒子和超分子的形成是產(chǎn)生共振散射光譜的根本

3、原因之一; 納米粒子和超分子的形貌剛性吸光特性等是影響共振散射光譜的主要因素15Äý¾Û̬ÎïÀí¼°ÄÉÃײÄÁÏ¿ÆѧÖÐ儀器與試劑. RF-540型熒光分光光度計(日本島津; U-3400型紫外可見分光光度計(日本日立; H-600型透射電子顯微鏡(日本電子株式會社.HAuCl 4溶液: 117 µ g/mL Au(

4、實驗方法. 按Frens 法4制備不同粒徑的金納米粒子, 用TEM 測其粒徑d , 用熒光分光光度計和紫外可見分光光度計獲得共振散射光譜和紫外可見吸收光譜.2 結(jié)果與討論2.1 金納米粒子的共振散射光譜通過控制檸檬酸鈉的加入量可獲得不同粒徑的金納米粒子. TEM實驗結(jié)果表明, 制得的金粒子呈球狀, 粒徑d (見表1 與文獻18一致, 10184中 國 科 學(xué) (B 輯第31卷表1 金粒子特性(57 µg/mL AuNo. A C E G檸檬酸鈉加入量(體積分數(shù) 0.050.0150.00750.0042粒徑/nm10306095顏色橙紅色紅色紅紫紅紫max /nm517.8522.0

5、531.2553.3rs /nm580580580580每個粒子中Au 原子個數(shù)a3.101058.371066.701072.66ÒÒ´¼和 31/2(二級散射 和1/3(三級散射 分頻散射峰19,20; 當(dāng)ex = 580 nm時, 在580 nm處產(chǎn)生一很強的散射峰(發(fā)射峰, 而在該峰的左(290 nm, 即rs rs /2右(870 nm,即rs + rs /2各產(chǎn)生一個較弱的散射峰, 290 nm峰為其二倍頻(反二級 散射峰21; 870 nm峰為其2/3分倍頻散射峰. 關(guān)于共振散射光譜的產(chǎn)生機理已有幾種解釋12,22290圖1 金粒子的共振散

6、射光譜圖C, E, F條件見表1圖2 80 nm Au粒子的發(fā)射光譜A: e x = 290 nm; B: e x = 580 nm第2期蔣治良等: 金納米粒子的共振散射光譜185米粒子的最強共振散射波長處的光吸收一般較弱. 第三種觀點認為, 光散射是聚集物與溶劑的極化能力不同所致, 入射電磁波誘導(dǎo)產(chǎn)生振子, 振子各向發(fā)光. 將非線性光學(xué)理論應(yīng)用于光與液相納米粒子相互作用體系, 僅能解釋二（三級散射·´¶þ¼¶µÈÉ¢Éä·å. 這與金納米粒子的共振散射光

7、譜和發(fā)射光譜等實驗結(jié)果一致.2.2 金納米粒子的吸收光譜紫外可見吸收光譜表明, 隨著金納米粒子粒徑的增大, 其最大吸收峰max 紅移(表1. 在3+Au 與檸檬酸鈉反應(yīng)生成(Aun (n = 1,2,É«É¢Á¦1mol100208.462.510410220405.910222.5104Au 與Au 3+之間的能量近似化學(xué)性質(zhì)的主要因素. 其基態(tài)SIEB 能量較Au 原子dsp 3雜化軌道的能量低, 較Au 3+ dsp 3雜化軌道的能量高. 也就是說超分子的形成使得Au 原子dsp 3雜化軌道能量降低, 而Au 3+ dsp 3+

8、雜化軌道能量有所增高. 這樣, (Aumn Ag + 和(AgClm186中 國 科 學(xué) (B 輯第31卷圖4 (Au2超分子界面能帶圖和4原理一致. 對于球形的(Aun +m 超分子( 納米粒子 而言, 隨著( n + m 增大(即d 增大, (Aum +n 超分子的激發(fā)態(tài)SIEB 和基態(tài)SIEB 變寬, 其能量差降低(見圖5, 而導(dǎo)致最大吸收波長max 隨d 增大而紅移. 需指出的是, 在超分子中, 參與形成SIEB 的電子并非均處于基本態(tài)SIEB, 而是遵循Boltzmann 分布定律, 亦有少量的電子處在能量較高的能帶(如激發(fā)態(tài)SIEB. 也就是說, 在超分子體系中, 有少量能量較高的

9、超分子存在.圖5 納米粒子和超分子的界面能帶示意圖圖6 金粒徑d 與max 的關(guān)系第2期蔣治良等: 金納米粒子的共振散射光譜1872.3 金粒徑的光度標尺檸檬酸鈉法所制金膠的應(yīng)用范圍頗廣, 其粒徑的測量極為重要. TEM是測定金粒徑較好的方法, 但不夠簡便快速. 通過控制檸檬酸鈉的加入量來獲得所需粒徑的金膠有時亦不可靠. 為此建立了一種測定金粒徑的簡便快速的分光光度法, 金粒徑d 與max 的關(guān)系如圖6.按二次曲線處理數(shù)據(jù)求得:max =(d 2+1. 34×105 /260, d =(260max 1. 34×105 1/2.(4(5只要采用紫外可見分光光度計掃描測得ma

10、x , 然后按(5式計算可求得金粒徑d , 結(jié)果與TEM 法一致. 實驗結(jié)果表明, 金粒子粒徑與Au 3+, 檸檬酸鈉, 加熱方式等有關(guān). (5式僅適用于Frens 法制備的金粒子粒徑測定. 即使采用檸檬酸鈉-Au 3+體系, 若用微波高壓液相合成法制備金粒子, 按(5式計算求得金粒徑d 亦產(chǎn)生較大的誤差.根據(jù)提出的共振散射光譜機理和超分子界面能帶原理, 可以討論(Agmn Ag +超分子光化學(xué)反應(yīng)機理, 解釋(Agm n Ag +超分子溶液中的Ag +為什么較AgNO 3溶液中的Ag +更易為可見光還原, 及表面增強共振散射光譜等. 這方面的工作, 我們正在整理中.參 考 文 獻1 唐芳瓊,

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