金纳米粒子的共振散射光谱Word文档格式.docx

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,金纳米粒子是首选的研究对象和衬底材料之一[3,5,6].共

振散射光谱新技术,1993年才为人们注重[7],并用于生物大分子研究[8].刘绍璞等人[9]将其用

光化于离子缔合物分析;

近来该新技术已用于生物大分子的生化分析研究

学共振散射光谱分析等领域,均获得了较好的结果[10³

研究了液相纳米粒子和超分子的共振散射光谱,得出较大粒径的纳米粒子和超分子的形成是产生共振散射光谱的根本原因之一;

纳米粒子和超分子的形貌

刚性吸光特性等是影响共振散射光谱的主要因素[15

仪器与试剂.RF-540型荧光分光光度计（日本岛津;

U-3400型紫外可见分光光度计（日本日立;

H-600型透射电子显微镜（日本电子株式会社.

HAuCl4溶液:

117µ

g/mLAu（

实验方法.按Frens法[4]制备不同粒径的金纳米粒子,用TEM测其粒径d,用荧光

分光光度计和紫外可见分光光度计获得共振散射光谱和紫外可见吸收光谱.

2结果与讨论

2.1金纳米粒子的共振散射光谱

通过控制柠檬酸钠的加入量可获得不同粒径的金纳米粒子.TEM实验结果表明,制得的金粒子呈球状,粒径d（见表1与文献[18]一致,10

184中国科学（B辑

第31卷

表1金粒子特性（57µ

g/mLAu

No.ACEG

柠檬酸钠加入量

（体积分数0.05

粒径/nm10306095

颜色橙红色红色红紫红紫

λrs/nm580580580580

每个粒子中Au原子个数a

3.10

105

8.37

106

6.70

107

2.66

和

1/2（二级散射和1/3（三级散射分频散射峰[19,20];

当λex=580nm

时,在580nm处产生一很强的散射峰（发射峰,而在该峰的左（290nm,即λrs−λrs/2右（870nm,即λrs+λrs/2各产生一个较弱的散射峰,290nm峰为其二倍频（反二级散射峰[21];

870nm峰为其2/3分倍频散射峰.关于共振散射光谱的产生机理已有几种解释[12,22

290

图1金粒子的共振散射光谱图

C,E,F条件见表1

图280nmAu粒子的发射光谱

λex=290nm;

λex=580nm

第2期蒋治良等:

金纳米粒子的共振散射光谱185

米粒子的最强共振散射波长处的光吸收一般较弱.第三种观点认为,光散射是聚集物与溶剂的极化能力不同所致,入射电磁波诱导产生振子,振子各向发光.将非线性光学理论应用于光与液相纳米粒子相互作用体系,仅能解释二

１／３（三级散射

.这

与金纳米粒子的共振散射光谱和发射光谱等实验结果一致.

2.2金纳米粒子的吸收光谱

紫外可见吸收光谱表明,随着金纳米粒子粒径的增大,其最大吸收峰λmax红移（表1.在3+

Au与柠檬酸钠反应生成（Aun（n=1,2,

−1mol

104102

2040

5.9

102

22.5

104

Au与Au3+之间的能量近似

化学性质的

主要因素.其基态SIEB能量较Au原子dsp3杂化轨道的能量低,较Au3+dsp3杂化轨道的能量高.也就是说超分子的形成使得Au原子dsp3杂化轨道能量降低,而Au3+dsp3+杂化轨道能量有所增高.这样,（Aum

nAg+和（AgClm

186中国科学（B辑

图4（Au2超分子界面能带图

和4原理一致.

对于球形的（Aun+m超分子（

纳米粒子而言,随着（

n+m增大（即d增大,（Aum+n超分子的激发态SIEB和基态SIEB变宽,其能量差降低（见图5,而导致最大吸收波长λmax随d增大而红移.需指出的是,在超分子中,参与形成SIEB的电子并非均处于基本态SIEB,而是遵循Boltzmann分布定律,亦有少量的电子处在能量较高的能带（如激发态SIEB.也就是说,在超分子体系中,有少量能量较高的超分子存在.

图5纳米粒子和超分子的界面能带示意图

图6金粒径d与λmax的关系

金纳米粒子的共振散射光谱187

2.3金粒径的光度标尺

柠檬酸钠法所制金胶的应用范围颇广,其粒径的测量极为重要.TEM是测定金粒径较好的方法,但不够简便快速.通过控制柠檬酸钠的加入量来获得所需粒径的金胶有时亦不可靠.为此建立了一种测定金粒径的简便快速的分光光度法,金粒径d与λmax的关系如图6.

按二次曲线处理数据求得:

λmax=（d2+1.34×

105/260,d=（260λmax−1.34×

1051/2.

（4（5

只要采用紫外可见分光光度计扫描测得λmax,然后按（5式计算可求得金粒径d,结果与TEM法一致.实验结果表明,金粒子粒径与Au3+,柠檬酸钠,加热方式等有关.（5式仅适用于Frens法制备的金粒子粒径测定.即使采用柠檬酸钠-Au3+体系,若用微波高压液相合成法制备金粒子,按（5式计算求得金粒径d亦产生较大的误差.

根据提出的共振散射光谱机理和超分子界面能带原理,可以讨论（Agm

nAg+超分子光化学反应机理,解释（AgmnAg+超分子溶液中的Ag+

为什么较AgNO3溶液中的Ag+更易为可见光还原,及表面增强共振散射光谱等.这方面的工作,我们正在整理中.

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