① 金屬局部表面等離子體共振與表面等離子體共振區別
金屬局部表面等離子體共振與表面等離子體共振區別,具體如下:
金屬表面存在大量自由電子,而其他物體表面並不具有大量電子,當光照射到金屬表面時,電子受光波作用發生集體共振,這共振就產生表面等離子波。由於連續的金屬薄膜電子濃度很高,所以等離子波的振盪頻率很大,在10THz左右。
但是對於金屬納米顆粒,由於大量減少了電子數目,其振盪頻率可降至可見光范圍。但由於金屬不再連續,在共振波長增強的電場通過金屬/介質界面迅速衰減,因此稱為局域,簡單來說即非連續造成了局域效應。
提醒:
表面等離子波是在平行與金屬/介質界面的方向上傳播,而在垂直方向上是迅速衰減的,所以也可以說在垂直方向是局域的。這種情況下與納米粒子是一樣的,納米粒子的等離子共振其實就是局域表面等離子共振。根據Mie理論,當顆粒尺寸較小時(2R<20nm),粒子可被近似看為處於同相位均勻電場中,表現為簡單的偶極子共振模式。大一點的可以看做四極子或八極子或更高階多級子振動模式。
表面等離子體子共振是一種物理光學現象。它利用光在玻璃與金屬薄膜界面處發生全內反射時滲透到金屬薄膜內的消失波,引發金屬中的自由電子產生表面等離子體子。
② 是不是所有的催化劑上面負載貴金屬之後都有可能出現等離子體效應
我回收含稀貴
金屬的催化劑 中間體
等一切貴金屬廢料
③ 還有哪些類型的物質可以影響AuNPs溶液的分散性
近年來,生物診斷方法飛速發展,表面增強拉曼散射(SERS)為待測物提供了「化學指紋」,使得生物診斷達到的了分子水平,但是現有診斷方法存在耗時長、設備試劑要求高、檢測極限低,SERS信號弱等缺陷而不利於在實際臨床中推廣。貴金屬納米顆粒的局部等離子共振屬性能夠很好的解決上述問題。其本身的吸收光譜特性能夠在不同條件下產生快速的、肉眼可分辨的明顯顏色變化,此外,等離子納米材料的存在使得SERS信號的數量級提升數倍1,推進了無標記(label-free)SERS的應用2, 3。本文章的重點放在近年來所報道的LSPR在生物診斷上的應用,從生物標志物檢測、葯物系統示蹤、細胞組織成像和DNA檢測四個方面分別研究相應的生物探針的構造方法、作用機理和應用。關鍵詞:局部等離子共振;生物診斷;葯物示蹤;細胞組織成像;DNA檢測金屬納米顆粒(如金納米顆粒),在臨床診斷中顯示出巨大的前景,由於其具有表面等離子共振(SPR)現象而被用於檢測目標生物分子;SPR是由於被入射光激發時電子的集體震盪,該入射光的頻率和表面電子震盪(由於原子核吸引產生)的固有頻率。金屬納米顆粒的等離子表面的光學激發導致納米尺度的局部電磁場納米空間約束場或局部表面等離子震盪(LSPR)。當入射光波長和納米顆粒的LSPR頻率相符合時,這個局部場增加到最大。對於等離子納米顆粒,LSPR會產生在可見光頻率上的顯著的吸收峰,以及在顆粒表面的強電磁場,該電磁場能夠極化納米顆粒周圍局部的空間4。這意味著在納米顆粒和溶液接觸面的相互作用影響共振情況,可通過吸光度的變化以及溶液顏色變化來檢測。 例如球形的分布均勻的AuNPs的SPR會產生特定的亮紅色溶液,可以通過改變Au納米結構的形態產生光學屬性的巨大變化,由此調整SPR波長和溶液的顏色;金納米棒(AuNRs),自由電子能夠沿著長軸和短軸震盪,產生兩種等離子
④ 局域表面等離子共振的定義
當光線入射到由貴金屬構成的納米顆粒上時,如果入射光子頻率與貴金屬納米顆粒或金屬島傳導電子的整體振動頻率相匹配時,納米顆粒或金屬島會對光子能量產生很強的吸收作用,就會發生局域表面等離子體共振(LSPR:localized Surface Plasmon Resonance))現象。
⑤ 表面增強熒光和局域表面等離子體共振一個概念嗎
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表面等離子體(Surface Plasmons,SPs)是指在金屬表面存在的自由振動的電子與光子相互作用產生的沿著金屬表面傳播的電子疏密波。其產生的物理原理如下:如作圖所示,在兩種半無限大、各向同性介質構成的界面,介質的介電常數是正的實數,金屬的介電常數是實部為負的復數。根據maxwell方程,結合邊界條件和材料的特性,可以計算得出表面等離子體的場分布和色散特性。
金屬膜與電介質表面間的等離子體振盪
金屬膜與電介質表面間的等離子體振盪
納米金屬晶體的表面等離子體共振存在不同的分類方式:1) 橫向(transverse surface plasmon resonance)與縱向(longitude surface plasmon resonance)。[6] 其中,縱向表面等離子體共振有希望應用於光波導。2) 局域等離子體共振(localized surface plasmon resonance)與傳播等立體子體共振(propagating surfaceplasmon resonance)。
值得注意的是longitude surface plasmon resonance與localized surfaceplasmon resonance的英文縮寫都是LSPR(或者LSP),在不同的文章中容易混淆。
⑥ 局域表面等離子共振的貴金屬LSPR感測原理
金、 銀、鉑等貴金屬納米粒子在紫外可見光波段展現出很強的光譜吸收,從而可以獲得局域表面等離子體共振光譜。該吸收光譜峰值處的吸收波長取決於該材料的微觀結構特性,例如組成、 形狀、結構、尺寸、 局域傳導率。因此,獲得局域表面等離子體共振光譜,並對其進行分析,就可以研究納米粒子的微觀組成。同時,LSPR吸收譜還對周圍介質極其敏感,因此可以作為基於光學信號的化學感測器和生物感測器。
⑦ 金納米棒不是金子嗎
金納米棒是一種尺度從幾納米到上百納米的棒狀金納米顆粒。金是一種貴金屬材料,化學性質非常穩定,金納米顆粒沿襲了其體相材料的這個性質,因此具有相對穩定,卻非常豐富的化學物理性質。金納米棒擁有隨長寬比變化,從可見(550 nm)到近紅外(1550 nm)連續可調的表面等離子體共振波長,極高的表面電場強度增強效應(高至10e7倍),極大的光學吸收、散射截面,以及從50%到100%連續可調的光熱轉換效率。由於它獨特的光學、光電、光熱、光化學、以及分子生物學性質,金納米棒在材料科學界正受到強烈的關注,並引發眾多材料學家、生物化學家、醫學家、物理學家、微電子工程師等科研工作者對之進行廣泛和深入的研究。
編輯本段金納米棒的合成
種子誘導生長法已成為當今化學方法合成高純度溶劑相金納米棒膠體溶液的最有效途徑。十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)是金納米棒合成中最常用的表面活性劑之一。
編輯本段金納米棒的表徵
表面等離子體共振
金納米棒的表面等離子體共振會引起其對可見與近紅外波段特定波長光的散射和吸收,因此,可見、紅外消光光譜法可用於表徵即時合成的金納米棒膠體溶液的光學性質,即其中金納米棒的表面等離子體共振性質。暗場散射法亦常被用於表徵單個金納米棒表面等離子體共振引發的光散射性質。
形貌結構
金納米棒是一種棒狀金納米顆粒,長度在20 nm到200 nm范圍連續可調,寬度在5 nm到100 nm范圍連續可調。掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡常被用於對金納米棒的形貌結構進行表徵。其中高分辨透射電子顯微鏡可用於表徵金納米棒的晶格結構和表面晶面分布。
表面晶面結構
在水中由十六烷基三甲基溴化銨穩定的金納米棒表面可顯示出高指數晶面。其化學活性遠高於由其他低指數晶麵包圍的金納米顆粒。高指數晶麵包圍的金納米棒還可以作為模板誘導生成鈀的高指數晶面,這種鈀的衍生高指數晶面具有極高的催化活性,可用於高通量催化Suzuki偶聯反應(Suzuki Coupling)。[2]
編輯本段金納米棒的應用
在生命科學上的應用
1. 體外診斷:基於金納米棒的表面等離子體共振性質而開發的生物感測器可被用於生物醫學上的體外診斷。詳情參見下文「在感測器方面的應用」。[3]2. 體內成像: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於光散射的生物成像對比劑。由於金納米棒的高穩定性、低毒性,並且其光散射效應沒有熒光淬滅類似的失效途徑,這些優良的性質使得金納米棒成為優於傳統的基於染料或半導體量子點的染色劑。[4] 3. 體內治療:金納米棒總的消光包括散射和吸收兩部分,對於直徑小於10 nm的金納米棒,光的吸收遠大於散射,而吸收的這部分能量最終將通過晶格的弛豫轉化為熱能。[5]另一方面,對於生物體來說,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良的光熱轉換效率來製造光熱療法的試劑。通過在金納米棒表麵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進行長達15小時的流通與傳輸。科學家已經證明,金納米棒以及相關的納米結構可以通過光熱療法,在較小的光照劑量下殺死癌細胞。[6]
在催化領域的應用
在相同溫度和化學物理環境下,鈀或鉑包覆的金納米棒具有比相同劑量純鈀或純鉑催化劑具有更高的催化活性,同時兼具較好的穩定性。特別是在有光線(例如日光)照射的情況下,這種復合催化劑中的金納米棒可以吸收光能並轉化成熱能,這種光熱轉換使得金納米棒表面十幾個納米范圍內的局域溫度提升幾十到幾百攝氏度。這種局域溫度的提升一方面為催化反應在納米顆粒表面的進行提供溫度活化,另一方面又節省了將整個溶液體系加熱所需的能量。是一種更綠色、更節能的催化劑。科學家們相信鈀或鉑包覆的金納米棒可能具有更高的催化選擇性,但這個命題是否成立仍有待實驗驗證。
在感測器方面的應用
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的銀納米顆粒拉曼增強劑具有更高的物理和化學穩定性,更長的儲存時間和使用壽命。這使金納米棒在基於拉曼散射信號的感測器中擁有極佳的應用機會。 2. 基於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的戒指可以顯著影響它的表面等離子體共振性質:隨著戒指折射率的增大,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。這一性質是的金納米棒可被用於微量分子的檢測。[7] 3. 基於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生團聚。金納米棒的組裝或團聚會引起其特徵光譜的變化(某些情況下可憑肉眼直接觀察其顏色變化),基於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. 基於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並時,這個系統會發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,並引起等離子體共振峰的回移。基於這種原理,可以探測這些特定分子或離子在溶液中的存在。
在光學元件上的應用
1. 近紅外濾光片:由於其在近紅外波段強烈的吸收,金納米棒可用於製作濾光片。 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,從而可被用於製造各種非線性光學元件。 3. 偏振片:金納米棒擁有一個平行於長軸方向和兩個簡並的垂直於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於500 nm至 530 nm,調諧范圍小,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)連續可調,強度遠高於徑向模式,並且為平行於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,則偏振方向平行於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,而偏振方向垂直於這個方向的光場分量則不受影響的透過。基於這個原理可以製成波長范圍在550 nm到1550 nm的金納米棒偏振片。
吸收增強型薄膜太陽能電池
為了節省半導體原材料的用量,薄膜型太陽能電池的吸收層膜厚可薄至幾百個納米。當半導體吸收層厚度低於微米量級時,其本身已不足以吸收全部入射光線,此時便需要輔以適當的結構和材料來增加半導體吸收層的吸光效率。強散射型金納米棒,由於其較低的光熱能量損失和在可見及近紅外波段極強的場增強效應,可以增加薄膜太陽能電池中吸收層在這個波段的吸光效率,從而增加太陽能電池的整體光伏轉換效率。
納米標准物
通過精確控制的合成手段和後處理手段,可生產出形貌極其均一的金納米棒膠體溶液。其中金納米棒的長度可從20 nm 到200 nm連續可調,寬度可從5 nm到100 nm連續可調。這種個體差異極小的金納米棒可用作納米尺度下的標准參照物。
防偽
金納米棒在從可見(550 nm)到近紅外(1550 nm)可以有連續的波長響應。尤其是在近紅外波段的光學響應,可使金納米棒成為絕佳的防偽材料。利用在紅外不同波段響應的金納米棒,可以組成納米紅外條形碼,這種肉眼不可分辨的條形碼,能在紅外顯示器件上顯示出不同的數字組合,甚至圖案組合,以適用於高端防偽需求。
光信息存儲
金納米棒的波長可調性以及偏振依賴特性可以用來制備大容量信息存儲設備。2009年5月澳大利亞斯溫伯恩科技大學的顧敏教授等人在《自然》雜志上發表論文,闡述了如何利用金納米棒來製造下一代大容量五維信息存儲媒介。製造原理是金納米棒可因其形狀不同而對不同波長的光起反應,研究人員因此能在同一張光碟上錄制不同波長的顏色信息,加上原有的空間三維,存儲容量便大大擴增,這與現有隻能錄制單一波長顏色的DVD相比是一大進步。而光碟的第五維是利用光的偏振特點製造,這使光碟可錄制多層不同角度的信息,而且各層信息之間不會產生干擾。利用該報道的新存儲技術,一個現有DVD大小的光碟理論上可存儲1600G的數據。與此相比,現有DVD光碟的容量一般在4GB左右,而取代DVD的藍光光碟也只能存儲50G的信息。[8][9]
納米光電子學
由於在製造納米光子集成電路上的無限潛力,基於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的廣泛關注。傳統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微電子晶元的處理速度。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,基於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鍵因素。為了實現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。而關於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制器和開關。香港中文大學王建方教授研究[1]組報道了一種基於金納米棒可控共振耦合的表面等離子體開關。[10]這樣一個開關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。而它的開關屬性則是由紫外光來觸發,由暗場散射技術來監測。操縱這樣單個表面等離子體激元開關所需要的觸發功率和能量只有大約13pW和39pJ,而它的調制深度則可以達到7.2dB。這種光控等離子體激元開關可以作為納米光子線路中的一個開關元件,從而能夠於微電子元件很好的耦合,解決它們之間的尺寸匹配問題
⑧ 局域等離子體共振光譜用什麼儀器可以測
當光線入射到由貴金屬構成的納米顆粒上時,如果入射光子頻率與貴金屬納米顆粒或金屬島傳導電子的整體振動頻率相匹配時,納米顆粒或金屬島會對光子能量產生很強的吸收作用,就會發生局域表面等離子體共振(LSPR:mcalized Surface Plasmon Resonance))現象。www.uniplasma.com去看看吧!希望對你有幫助
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⑨ 紫外光譜儀的作用,測得是什麼
紫外/可見光譜儀,是利用紫外可見光譜法工作的儀器。普通紫外可見光譜儀,主要由光源、單色器、樣品池(吸光池)、檢測器、記錄裝置組成。紫外/可見光譜儀設計一般都盡量避免在光路中使用透鏡,主要使用反射鏡,以防止由儀器帶來的吸收誤差。當光路中不能避免使用透明元件時,應選擇對紫外/可見光均透明的材料(如樣品池和參考池均選用石英玻璃)。紫外可見吸收光譜儀是紫外可見光譜儀中的用途較廣的一種,其主要由光源、單色器、吸收池、檢測器以及數據處理及記錄(計算機)等部分組成。紫外/可見光譜儀主要用於化合物的鑒定、純度檢查、異構物的確定、位阻作用的測定、氫鍵強度的測定以及其他相關的定量分析之中,但通常只是一種輔助分析手段,還需藉助其他分析方法,例如紅外、核磁、EPR等綜合方法對待測物進行分析,以得到精準的數據。下面列舉兩個紫外-可見光譜的重要應用: 金屬絡合物的紫外-可見光譜主要分為三個譜帶,首先,位於紫外區有配體-金屬中心離子的電子轉移躍遷譜帶,其強度通常比較大;第二,有d-d躍遷譜帶,其產生的原因是電子從中心離子中較低的d軌道躍遷到較高的d軌道,通常其強度比較弱,位於可見光區,它的最大吸收波長位置和強度與絡合物宏觀顏色及深淺相對應;第三,配位體內的電荷轉移帶,即配體本身的紫外吸收。因此,利用紫外-可見光譜法,可以研究金屬離子與有機物配體之間的絡合作用。 紫外-可見光譜還可以用來表徵金屬納米粒子的聚集程度。金屬的表面等離子體共振吸收與表面自由電子的運動有關。貴金屬可看作自由電子體系,由導帶電子決定其光學和電學性質。在金屬等離子體理論中,若等離子體內部受到某種電磁擾動而使其一些區域電荷密度不為零,就會產生靜電回復力,使其電荷分布發生振盪,當電磁波的頻率和等離子體振盪頻率相同時,就會產生共振。這種共振,在宏觀上就表現為金屬納米粒子對光的吸收。金屬的表面等離子體共振是決定金屬納米顆粒光學性質的重要因素。由於金屬粒子內部等離子體共振激發或由於帶間吸收,它們在紫外-可見光區域具有吸收譜帶。不同的金屬粒子具有其特徵吸收譜。因此,通過紫外-可見光光譜,特別是與Mie理論的計算結果相配合時,能夠獲得關於粒子顆粒度、結構等方面的許多重要信息。此技術簡單方便,是表徵液相金屬納米粒子最常用的技術。
⑩ 紫外光譜儀的詳細信息
下面列舉兩個紫外-可見光譜的重要應用: 金屬絡合物的紫外-可見光譜主要分為三個譜帶,首先,位於紫外區有配體-金屬中心離子的電子轉移躍遷譜帶,其強度通常比較大;第二,有d-d躍遷譜帶,其產生的原因是電子從中心離子中較低的d軌道躍遷到較高的d軌道,通常其強度比較弱,位於可見光區,它的最大吸收波長位置和強度與絡合物宏觀顏色及深淺相對應;第三,配位體內的電荷轉移帶,即配體本身的紫外吸收。因此,利用紫外-可見光譜法,可以研究金屬離子與有機物配體之間的絡合作用。 紫外-可見光譜還可以用來表徵金屬納米粒子的聚集程度。金屬的表面等離子體共振吸收與表面自由電子的運動有關。貴金屬可看作自由電子體系,由導帶電子決定其光學和電學性質。在金屬等離子體理論中,若等離子體內部受到某種電磁擾動而使其一些區域電荷密度不為零,就會產生靜電回復力,使其電荷分布發生振盪,當電磁波的頻率和等離子體振盪頻率相同時,就會產生共振。這種共振,在宏觀上就表現為金屬納米粒子對光的吸收。金屬的表面等離子體共振是決定金屬納米顆粒光學性質的重要因素。由於金屬粒子內部等離子體共振激發或由於帶間吸收,它們在紫外-可見光區域具有吸收譜帶。不同的金屬粒子具有其特徵吸收譜。因此,通過紫外-可見光光譜,特別是與Mie理論的計算結果相配合時,能夠獲得關於粒子顆粒度、結構等方面的許多重要信息。此技術簡單方便,是表徵液相金屬納米粒子最常用的技術。
通常有機分子處於基態,電子填入成鍵或非鍵軌道。但有機分子吸收UV後,則受激變為激發態,電子進入反鍵軌道。
由圖可知:可能的電子躍遷有6種。但實際上,由躍遷能級差和躍遷選律所決定,幾乎所有的UV吸收光譜都是由π-π*躍遷或n-π*躍遷所產生的,且n-π*躍遷一般都是弱吸收(ε<100)。