① 金属局部表面等离子体共振与表面等离子体共振区别
金属局部表面等离子体共振与表面等离子体共振区别,具体如下:
金属表面存在大量自由电子,而其他物体表面并不具有大量电子,当光照射到金属表面时,电子受光波作用发生集体共振,这共振就产生表面等离子波。由于连续的金属薄膜电子浓度很高,所以等离子波的振荡频率很大,在10THz左右。
但是对于金属纳米颗粒,由于大量减少了电子数目,其振荡频率可降至可见光范围。但由于金属不再连续,在共振波长增强的电场通过金属/介质界面迅速衰减,因此称为局域,简单来说即非连续造成了局域效应。
提醒:
表面等离子波是在平行与金属/介质界面的方向上传播,而在垂直方向上是迅速衰减的,所以也可以说在垂直方向是局域的。这种情况下与纳米粒子是一样的,纳米粒子的等离子共振其实就是局域表面等离子共振。根据Mie理论,当颗粒尺寸较小时(2R<20nm),粒子可被近似看为处于同相位均匀电场中,表现为简单的偶极子共振模式。大一点的可以看做四极子或八极子或更高阶多级子振动模式。
表面等离子体子共振是一种物理光学现象。它利用光在玻璃与金属薄膜界面处发生全内反射时渗透到金属薄膜内的消失波,引发金属中的自由电子产生表面等离子体子。
② 是不是所有的催化剂上面负载贵金属之后都有可能出现等离子体效应
我回收含稀贵
金属的催化剂 中间体
等一切贵金属废料
③ 还有哪些类型的物质可以影响AuNPs溶液的分散性
近年来,生物诊断方法飞速发展,表面增强拉曼散射(SERS)为待测物提供了“化学指纹”,使得生物诊断达到的了分子水平,但是现有诊断方法存在耗时长、设备试剂要求高、检测极限低,SERS信号弱等缺陷而不利于在实际临床中推广。贵金属纳米颗粒的局部等离子共振属性能够很好的解决上述问题。其本身的吸收光谱特性能够在不同条件下产生快速的、肉眼可分辨的明显颜色变化,此外,等离子纳米材料的存在使得SERS信号的数量级提升数倍1,推进了无标记(label-free)SERS的应用2, 3。本文章的重点放在近年来所报道的LSPR在生物诊断上的应用,从生物标志物检测、药物系统示踪、细胞组织成像和DNA检测四个方面分别研究相应的生物探针的构造方法、作用机理和应用。关键词:局部等离子共振;生物诊断;药物示踪;细胞组织成像;DNA检测金属纳米颗粒(如金纳米颗粒),在临床诊断中显示出巨大的前景,由于其具有表面等离子共振(SPR)现象而被用于检测目标生物分子;SPR是由于被入射光激发时电子的集体震荡,该入射光的频率和表面电子震荡(由于原子核吸引产生)的固有频率。金属纳米颗粒的等离子表面的光学激发导致纳米尺度的局部电磁场纳米空间约束场或局部表面等离子震荡(LSPR)。当入射光波长和纳米颗粒的LSPR频率相符合时,这个局部场增加到最大。对于等离子纳米颗粒,LSPR会产生在可见光频率上的显著的吸收峰,以及在颗粒表面的强电磁场,该电磁场能够极化纳米颗粒周围局部的空间4。这意味着在纳米颗粒和溶液接触面的相互作用影响共振情况,可通过吸光度的变化以及溶液颜色变化来检测。 例如球形的分布均匀的AuNPs的SPR会产生特定的亮红色溶液,可以通过改变Au纳米结构的形态产生光学属性的巨大变化,由此调整SPR波长和溶液的颜色;金纳米棒(AuNRs),自由电子能够沿着长轴和短轴震荡,产生两种等离子
④ 局域表面等离子共振的定义
当光线入射到由贵金属构成的纳米颗粒上时,如果入射光子频率与贵金属纳米颗粒或金属岛传导电子的整体振动频率相匹配时,纳米颗粒或金属岛会对光子能量产生很强的吸收作用,就会发生局域表面等离子体共振(LSPR:localized Surface Plasmon Resonance))现象。
⑤ 表面增强荧光和局域表面等离子体共振一个概念吗
*
表面等离子体(Surface Plasmons,SPs)是指在金属表面存在的自由振动的电子与光子相互作用产生的沿着金属表面传播的电子疏密波。其产生的物理原理如下:如作图所示,在两种半无限大、各向同性介质构成的界面,介质的介电常数是正的实数,金属的介电常数是实部为负的复数。根据maxwell方程,结合边界条件和材料的特性,可以计算得出表面等离子体的场分布和色散特性。
金属膜与电介质表面间的等离子体振荡
金属膜与电介质表面间的等离子体振荡
纳米金属晶体的表面等离子体共振存在不同的分类方式:1) 横向(transverse surface plasmon resonance)与纵向(longitude surface plasmon resonance)。[6] 其中,纵向表面等离子体共振有希望应用于光波导。2) 局域等离子体共振(localized surface plasmon resonance)与传播等立体子体共振(propagating surfaceplasmon resonance)。
值得注意的是longitude surface plasmon resonance与localized surfaceplasmon resonance的英文缩写都是LSPR(或者LSP),在不同的文章中容易混淆。
⑥ 局域表面等离子共振的贵金属LSPR传感原理
金、 银、铂等贵金属纳米粒子在紫外可见光波段展现出很强的光谱吸收,从而可以获得局域表面等离子体共振光谱。该吸收光谱峰值处的吸收波长取决于该材料的微观结构特性,例如组成、 形状、结构、尺寸、 局域传导率。因此,获得局域表面等离子体共振光谱,并对其进行分析,就可以研究纳米粒子的微观组成。同时,LSPR吸收谱还对周围介质极其敏感,因此可以作为基于光学信号的化学传感器和生物传感器。
⑦ 金纳米棒不是金子吗
金纳米棒是一种尺度从几纳米到上百纳米的棒状金纳米颗粒。金是一种贵金属材料,化学性质非常稳定,金纳米颗粒沿袭了其体相材料的这个性质,因此具有相对稳定,却非常丰富的化学物理性质。金纳米棒拥有随长宽比变化,从可见(550 nm)到近红外(1550 nm)连续可调的表面等离子体共振波长,极高的表面电场强度增强效应(高至10e7倍),极大的光学吸收、散射截面,以及从50%到100%连续可调的光热转换效率。由于它独特的光学、光电、光热、光化学、以及分子生物学性质,金纳米棒在材料科学界正受到强烈的关注,并引发众多材料学家、生物化学家、医学家、物理学家、微电子工程师等科研工作者对之进行广泛和深入的研究。
编辑本段金纳米棒的合成
种子诱导生长法已成为当今化学方法合成高纯度溶剂相金纳米棒胶体溶液的最有效途径。十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)是金纳米棒合成中最常用的表面活性剂之一。
编辑本段金纳米棒的表征
表面等离子体共振
金纳米棒的表面等离子体共振会引起其对可见与近红外波段特定波长光的散射和吸收,因此,可见、红外消光光谱法可用于表征即时合成的金纳米棒胶体溶液的光学性质,即其中金纳米棒的表面等离子体共振性质。暗场散射法亦常被用于表征单个金纳米棒表面等离子体共振引发的光散射性质。
形貌结构
金纳米棒是一种棒状金纳米颗粒,长度在20 nm到200 nm范围连续可调,宽度在5 nm到100 nm范围连续可调。扫描电子显微镜和透射电子显微镜常被用于对金纳米棒的形貌结构进行表征。其中高分辨透射电子显微镜可用于表征金纳米棒的晶格结构和表面晶面分布。
表面晶面结构
在水中由十六烷基三甲基溴化铵稳定的金纳米棒表面可显示出高指数晶面。其化学活性远高于由其他低指数晶面包围的金纳米颗粒。高指数晶面包围的金纳米棒还可以作为模板诱导生成钯的高指数晶面,这种钯的衍生高指数晶面具有极高的催化活性,可用于高通量催化Suzuki偶联反应(Suzuki Coupling)。[2]
编辑本段金纳米棒的应用
在生命科学上的应用
1. 体外诊断:基于金纳米棒的表面等离子体共振性质而开发的生物传感器可被用于生物医学上的体外诊断。详情参见下文“在传感器方面的应用”。[3]2. 体内成像:金纳米棒在近红外波段对光有强烈的散射,而生物体在这个波段的散射背景较弱,这使得金纳米棒可以作为基于光散射的生物成像对比剂。由于金纳米棒的高稳定性、低毒性,并且其光散射效应没有荧光淬灭类似的失效途径,这些优良的性质使得金纳米棒成为优于传统的基于染料或半导体量子点的染色剂。[4] 3. 体内治疗:金纳米棒总的消光包括散射和吸收两部分,对于直径小于10 nm的金纳米棒,光的吸收远大于散射,而吸收的这部分能量最终将通过晶格的弛豫转化为热能。[5]另一方面,对于生物体来说,近红外波段的辐射具有窗口效应,该频段的辐射能够以微弱的损失穿透生物体组织。因此可以利用金纳米棒在近红外波段较高的光吸收截面和优良的光热转换效率来制造光热疗法的试剂。通过在金纳米棒表面包覆一层与体液相容性良好的聚合物分子,金纳米棒可以在生物活体内进行长达15小时的流通与传输。科学家已经证明,金纳米棒以及相关的纳米结构可以通过光热疗法,在较小的光照剂量下杀死癌细胞。[6]
在催化领域的应用
在相同温度和化学物理环境下,钯或铂包覆的金纳米棒具有比相同剂量纯钯或纯铂催化剂具有更高的催化活性,同时兼具较好的稳定性。特别是在有光线(例如日光)照射的情况下,这种复合催化剂中的金纳米棒可以吸收光能并转化成热能,这种光热转换使得金纳米棒表面十几个纳米范围内的局域温度提升几十到几百摄氏度。这种局域温度的提升一方面为催化反应在纳米颗粒表面的进行提供温度活化,另一方面又节省了将整个溶液体系加热所需的能量。是一种更绿色、更节能的催化剂。科学家们相信钯或铂包覆的金纳米棒可能具有更高的催化选择性,但这个命题是否成立仍有待实验验证。
在传感器方面的应用
1. 表面增强拉曼散射:单分散、或是耦合的金纳米棒有极强的表面电场增强效应,在表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering)的应用中能作为拉曼增强剂使用。金纳米棒拉曼增强剂比传统的银纳米颗粒拉曼增强剂具有更高的物理和化学稳定性,更长的储存时间和使用寿命。这使金纳米棒在基于拉曼散射信号的传感器中拥有极佳的应用机会。 2. 基于折射率敏感度的微量分子探测:金纳米棒周围几个纳米范围内的戒指可以显著影响它的表面等离子体共振性质:随着戒指折射率的增大,金纳米棒表面等离子体共振峰会随之红移。红移的相对大小可用折射率敏感度来衡量。这一性质是的金纳米棒可被用于微量分子的检测。[7] 3. 基于纳米颗粒组装的微量分子、离子探测:在某些特定分子或离子的作用下,裸露的或者具有表面修饰的金纳米棒会以有序的方式进行组装,或者以无序的方式发生团聚。金纳米棒的组装或团聚会引起其特征光谱的变化(某些情况下可凭肉眼直接观察其颜色变化),基于这种原理可以探测这些特定分子或离子在溶液中的存在,进而确定其含量。 4. 基于能级共振耦合效应的微量分子、离子探测:通过静电相互作用,带电荷的染料分子可被吸附在金纳米棒的表面。当金纳米棒的表面等离子体共振能级与吸附在其表面的染料分子的吸收能级简并时,这个系统会发生能级共振耦合效应,这种共振耦合会造成金纳米棒等离子体共振峰的大幅移动。在溶液中一些其他特定分子或离子的作用下,表面静电吸附的染料分子会脱吸附而离开金纳米棒的表面,从而消除共振耦合效应,并引起等离子体共振峰的回移。基于这种原理,可以探测这些特定分子或离子在溶液中的存在。
在光学元件上的应用
1. 近红外滤光片:由于其在近红外波段强烈的吸收,金纳米棒可用于制作滤光片。 2. 非线性光学元件:表面等离子体共振导致金纳米棒表面电场强度被极大的增强(高至10e7倍),这种电场增强效应降低了达到非线性效应所需的照射光强阈值,从而可被用于制造各种非线性光学元件。 3. 偏振片:金纳米棒拥有一个平行于长轴方向和两个简并的垂直于长轴方向的等离子体共振模式,分别被称为轴向表面等离子体共振模和径向表面等离子体共振模。其中径向表面等离子体共振模处于500 nm至 530 nm,调谐范围小,强度弱。而长轴表面等离子体共振模随长径比变化可在可见(550 nm)至近红外波段(1550 nm)连续可调,强度远高于径向模式,并且为平行于长轴方向的线偏振模式。如果将金纳米棒按照一个方向排列起来,则偏振方向平行于这个方向的光场分量将被金纳米棒的轴向等离子体共振模吸收,而偏振方向垂直于这个方向的光场分量则不受影响的透过。基于这个原理可以制成波长范围在550 nm到1550 nm的金纳米棒偏振片。
吸收增强型薄膜太阳能电池
为了节省半导体原材料的用量,薄膜型太阳能电池的吸收层膜厚可薄至几百个纳米。当半导体吸收层厚度低于微米量级时,其本身已不足以吸收全部入射光线,此时便需要辅以适当的结构和材料来增加半导体吸收层的吸光效率。强散射型金纳米棒,由于其较低的光热能量损失和在可见及近红外波段极强的场增强效应,可以增加薄膜太阳能电池中吸收层在这个波段的吸光效率,从而增加太阳能电池的整体光伏转换效率。
纳米标准物
通过精确控制的合成手段和后处理手段,可生产出形貌极其均一的金纳米棒胶体溶液。其中金纳米棒的长度可从20 nm 到200 nm连续可调,宽度可从5 nm到100 nm连续可调。这种个体差异极小的金纳米棒可用作纳米尺度下的标准参照物。
防伪
金纳米棒在从可见(550 nm)到近红外(1550 nm)可以有连续的波长响应。尤其是在近红外波段的光学响应,可使金纳米棒成为绝佳的防伪材料。利用在红外不同波段响应的金纳米棒,可以组成纳米红外条形码,这种肉眼不可分辨的条形码,能在红外显示器件上显示出不同的数字组合,甚至图案组合,以适用于高端防伪需求。
光信息存储
金纳米棒的波长可调性以及偏振依赖特性可以用来制备大容量信息存储设备。2009年5月澳大利亚斯温伯恩科技大学的顾敏教授等人在《自然》杂志上发表论文,阐述了如何利用金纳米棒来制造下一代大容量五维信息存储媒介。制造原理是金纳米棒可因其形状不同而对不同波长的光起反应,研究人员因此能在同一张光盘上录制不同波长的颜色信息,加上原有的空间三维,存储容量便大大扩增,这与现有只能录制单一波长颜色的DVD相比是一大进步。而光盘的第五维是利用光的偏振特点制造,这使光盘可录制多层不同角度的信息,而且各层信息之间不会产生干扰。利用该报道的新存储技术,一个现有DVD大小的光盘理论上可存储1600G的数据。与此相比,现有DVD光盘的容量一般在4GB左右,而取代DVD的蓝光光盘也只能存储50G的信息。[8][9]
纳米光电子学
由于在制造纳米光子集成电路上的无限潜力,基于表面等离子体激元的纳米光子学,即表面等离子体激元学,受到了全球庞大的微电子工业的广泛关注。传统光子学元件的尺寸往往限制在微米以上,但能工作在上百太赫兹(10^12 Hz)的频率,运行速度极快;而微电子元件的尺寸已能缩小到几十纳米,却最高只能工作在吉赫兹频率(10^9 Hz),运行速度相对较慢。如果能将光子线路整合到微电子线路中,将有可能大大提高传统微电子芯片的处理速度。但是,光子学元件和微电子元件的尺寸差距极大地妨碍了它们的整合,从而阻碍了利用光子学元件提高微电子线路运行速度的可能。正因为此,基于表面等离子体激元的纳米光子集成线路成为解决这个尺寸匹配问题的关键因素。为了实现表面等离子体激元纳米光子集成线路,我们需要那些与基本的微电子元件相对应的表面等离子体激元元件。到目前为止,这方面的突破性工作都集中在被动型表面等离子体激元元件,例如等离子体激元波导,谐振器和耦合器。而关于主动型表面等离子体激元元件的研究却十分有限,例如表面等离子体激元调制器和开关。香港中文大学王建方教授研究[1]组报道了一种基于金纳米棒可控共振耦合的表面等离子体开关。[10]这样一个开关由单个金纳米棒和其周围的光至变色分子组成,大小不到一百纳米,金纳米棒和分子都被封装在一层二氧化硅薄膜中。而它的开关属性则是由紫外光来触发,由暗场散射技术来监测。操纵这样单个表面等离子体激元开关所需要的触发功率和能量只有大约13pW和39pJ,而它的调制深度则可以达到7.2dB。这种光控等离子体激元开关可以作为纳米光子线路中的一个开关元件,从而能够于微电子元件很好的耦合,解决它们之间的尺寸匹配问题
⑧ 局域等离子体共振光谱用什么仪器可以测
当光线入射到由贵金属构成的纳米颗粒上时,如果入射光子频率与贵金属纳米颗粒或金属岛传导电子的整体振动频率相匹配时,纳米颗粒或金属岛会对光子能量产生很强的吸收作用,就会发生局域表面等离子体共振(LSPR:mcalized Surface Plasmon Resonance))现象。www.uniplasma.com去看看吧!希望对你有帮助
-----优普莱等离子体专业从事等离子体研发。()
⑨ 紫外光谱仪的作用,测得是什么
紫外/可见光谱仪,是利用紫外可见光谱法工作的仪器。普通紫外可见光谱仪,主要由光源、单色器、样品池(吸光池)、检测器、记录装置组成。紫外/可见光谱仪设计一般都尽量避免在光路中使用透镜,主要使用反射镜,以防止由仪器带来的吸收误差。当光路中不能避免使用透明元件时,应选择对紫外/可见光均透明的材料(如样品池和参考池均选用石英玻璃)。紫外可见吸收光谱仪是紫外可见光谱仪中的用途较广的一种,其主要由光源、单色器、吸收池、检测器以及数据处理及记录(计算机)等部分组成。紫外/可见光谱仪主要用于化合物的鉴定、纯度检查、异构物的确定、位阻作用的测定、氢键强度的测定以及其他相关的定量分析之中,但通常只是一种辅助分析手段,还需借助其他分析方法,例如红外、核磁、EPR等综合方法对待测物进行分析,以得到精准的数据。下面列举两个紫外-可见光谱的重要应用: 金属络合物的紫外-可见光谱主要分为三个谱带,首先,位于紫外区有配体-金属中心离子的电子转移跃迁谱带,其强度通常比较大;第二,有d-d跃迁谱带,其产生的原因是电子从中心离子中较低的d轨道跃迁到较高的d轨道,通常其强度比较弱,位于可见光区,它的最大吸收波长位置和强度与络合物宏观颜色及深浅相对应;第三,配位体内的电荷转移带,即配体本身的紫外吸收。因此,利用紫外-可见光谱法,可以研究金属离子与有机物配体之间的络合作用。 紫外-可见光谱还可以用来表征金属纳米粒子的聚集程度。金属的表面等离子体共振吸收与表面自由电子的运动有关。贵金属可看作自由电子体系,由导带电子决定其光学和电学性质。在金属等离子体理论中,若等离子体内部受到某种电磁扰动而使其一些区域电荷密度不为零,就会产生静电回复力,使其电荷分布发生振荡,当电磁波的频率和等离子体振荡频率相同时,就会产生共振。这种共振,在宏观上就表现为金属纳米粒子对光的吸收。金属的表面等离子体共振是决定金属纳米颗粒光学性质的重要因素。由于金属粒子内部等离子体共振激发或由于带间吸收,它们在紫外-可见光区域具有吸收谱带。不同的金属粒子具有其特征吸收谱。因此,通过紫外-可见光光谱,特别是与Mie理论的计算结果相配合时,能够获得关于粒子颗粒度、结构等方面的许多重要信息。此技术简单方便,是表征液相金属纳米粒子最常用的技术。
⑩ 紫外光谱仪的详细信息
下面列举两个紫外-可见光谱的重要应用: 金属络合物的紫外-可见光谱主要分为三个谱带,首先,位于紫外区有配体-金属中心离子的电子转移跃迁谱带,其强度通常比较大;第二,有d-d跃迁谱带,其产生的原因是电子从中心离子中较低的d轨道跃迁到较高的d轨道,通常其强度比较弱,位于可见光区,它的最大吸收波长位置和强度与络合物宏观颜色及深浅相对应;第三,配位体内的电荷转移带,即配体本身的紫外吸收。因此,利用紫外-可见光谱法,可以研究金属离子与有机物配体之间的络合作用。 紫外-可见光谱还可以用来表征金属纳米粒子的聚集程度。金属的表面等离子体共振吸收与表面自由电子的运动有关。贵金属可看作自由电子体系,由导带电子决定其光学和电学性质。在金属等离子体理论中,若等离子体内部受到某种电磁扰动而使其一些区域电荷密度不为零,就会产生静电回复力,使其电荷分布发生振荡,当电磁波的频率和等离子体振荡频率相同时,就会产生共振。这种共振,在宏观上就表现为金属纳米粒子对光的吸收。金属的表面等离子体共振是决定金属纳米颗粒光学性质的重要因素。由于金属粒子内部等离子体共振激发或由于带间吸收,它们在紫外-可见光区域具有吸收谱带。不同的金属粒子具有其特征吸收谱。因此,通过紫外-可见光光谱,特别是与Mie理论的计算结果相配合时,能够获得关于粒子颗粒度、结构等方面的许多重要信息。此技术简单方便,是表征液相金属纳米粒子最常用的技术。
通常有机分子处于基态,电子填入成键或非键轨道。但有机分子吸收UV后,则受激变为激发态,电子进入反键轨道。
由图可知:可能的电子跃迁有6种。但实际上,由跃迁能级差和跃迁选律所决定,几乎所有的UV吸收光谱都是由π-π*跃迁或n-π*跃迁所产生的,且n-π*跃迁一般都是弱吸收(ε<100)。