金纳米粒子的共振散射光谱.docx

1、金纳米粒子的共振散射光谱( B 辑 第31卷 第2期SCIENCE IN CHINA ( Series B 2001年4 月金纳米粒子的共振散射光谱蒋治良* 冯忠伟 李廷盛 李 芳 钟福新 谢济运 义祥辉(广西师范大学新技术新材料研究所, 桂林 541004摘要 采用Frens 法制备了粒径为10, 在许多领域表现出潜在的理论和应用价值1, 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

2、好的结果10, 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.HAuCl 4溶液: 117 g/mL Au(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

3、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, 10184中 国 科 学 (B 辑第31卷表1 金粒子特性(57 g/mL AuNo. A C E G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rs /nm580580580580每个粒子中Au 原子个数a3.101058.371066.701072.66和 31/2(二级散射 和1/3(三级散射 分频散射峰19,20; 当ex = 580 nm时, 在580 nm处产生一很强的散射峰(发射峰, 而在该峰的左(290 nm,

4、即rs rs /2右(870 nm,即rs + rs /2各产生一个较弱的散射峰, 290 nm峰为其二倍频(反二级 散射峰21; 870 nm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12,22290图1 金粒子的共振散射光谱图C, E, F条件见表1图2 80 nm Au粒子的发射光谱A: e x = 290 nm; B: e x = 580 nm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

5、液相纳米粒子相互作用体系, 仅能解释二（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max 红移(表1. 在3+Au 与柠檬酸钠反应生成(Aun (n = 1,2,1mol10410220405.910222.5104Au 与Au 3+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dsp 3杂化轨道的能量低, 较Au 3+ dsp 3杂化轨道的能量高. 也就是说超分子的形成使得Au 原子dsp 3杂化轨道能量降低, 而Au 3+ dsp 3+杂化轨道能量有所增

6、高. 这样, (Aumn Ag + 和(AgClm186中 国 科 学 (B 辑第31卷图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max 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

7、纳米粒子和超分子的界面能带示意图图6 金粒径d 与max 的关系第2期蒋治良等: 金纳米粒子的共振散射光谱1872.3 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max 的关系如图6.按二次曲线处理数据求得:max =(d 2+1. 34105 /260, d =(260max 1. 34105 1/2.(4(5只要采用紫外可见分光光度计扫描测得max , 然后按(5式计算可求得金粒径d ,

8、 结果与TEM 法一致. 实验结果表明, 金粒子粒径与Au 3+, 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-Au 3+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(Agmn Ag +超分子光化学反应机理, 解释(Agm n Ag +超分子溶液中的Ag +为什么较AgNO 3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.参 考 文 献1 唐芳琼, 孟宪伟, 陈 东, 等. 纳米颗粒增强的

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