單個金納米顆粒和金納米棒的暗場光譜成像研究.pdf

1、金屬納米顆粒的局部表面等離子共振(LSPR)能顯示出獨特的光吸收和散射特性，如LSPR光譜易受顆粒形狀和尺寸、所處環(huán)境、連接分子和隨后的特異識別等因素的影響。正是因為金屬納米顆粒表面的任何細微變化都能引起LSPR光譜的改變，其常被用于物理，化學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域的分析檢測。其中，金納米顆粒由于具有制備簡單、易于修飾、穩(wěn)定性和生物相容性好等優(yōu)點而成為LSPR光譜應(yīng)用研究的主要目標(biāo)。近年來，隨著高靈敏光譜和成像技術(shù)的發(fā)展，在單個細胞水平上和納米尺

2、度上實時原位考察單個金屬納米顆粒與周圍環(huán)境及細胞的相互作用日益成為人們研究的熱點。單個金屬納米顆粒的LSPR光譜研究通常采用暗場顯微鏡，但現(xiàn)有的暗場顯微鏡-光譜儀聯(lián)用裝置只能得到處于靜止?fàn)顟B(tài)的單個金屬納米顆LSPR光譜和暗場圖像，不能實現(xiàn)高通量檢測以及對樣品運動軌跡的實時跟蹤，且造價昂貴。本文針對這一問題，結(jié)合透射光柵的光學(xué)性質(zhì)和暗場顯微鏡的成像原理，設(shè)計了一套新的、簡便的光學(xué)裝置，實現(xiàn)了能夠在二維層面上實時的、動態(tài)、高通量地對金屬納米

3、顆粒進行研究的成像技術(shù)。具體內(nèi)容如下： (1)單個金納米顆粒的證明實驗-濃度梯度分析 為了研究暗場顯微鏡的靈敏度并且驗證是否能在普通暗場顯微鏡下觀察到單個18 nm金顆粒，本實驗采用濃度梯度方法對其進行研究。在獲得熒光微球良好濃度梯度圖的基礎(chǔ)上，本章進一步優(yōu)化了實驗條件，解決了金顆粒分布不均勻，其暗場圖像背景噪音高的問題。最終得出在2000 ms的曝光時間下，在APTMS修飾的玻片上能夠觀察到單個的18 nm金顆粒的結(jié)論

4、。此結(jié)論為用暗場顯微鏡觀察單個納米金顆粒的LSPR光譜提供了先決條件。 (2)金納米顆粒的實時暗場光譜成像研究 建立一種新的成像技術(shù)，使其能在二維層面上實時的對多個處于運動狀態(tài)的金屬顆粒進行暗場成像和LSPR光譜分析。采用的方法是在暗場顯微鏡中加入一塊具有分光作用的光柵，使金納米顆粒所成的像能夠顯示出本身的零級條紋和衍射出來的一級條紋，通過確定這兩個條紋的位置以及強度即可得到該顆粒的LSPR光譜。并且實驗發(fā)現(xiàn)同一個金納米

5、顆粒由溶液中的運動狀態(tài)變?yōu)槲皆诎北籽趸柰?APTMS)修飾過的玻片上的靜止?fàn)顟B(tài)時，其LSPR光譜數(shù)值會發(fā)生變化，這是因為金屬納米顆粒的LSPR光譜受環(huán)境變化的影響明顯。因此該光學(xué)系統(tǒng)在獲得多個顆粒暗場圖像的同時還能得到其對應(yīng)的LSPR光譜，并且能實時觀察當(dāng)顆粒所處的外界環(huán)境發(fā)生改變而引起的其LSPR光譜變化的過程以及跟蹤顆粒的運動軌跡。 (3)金納米棒的暗場光譜成像研究 金棒溶液中不可避免的會存在一定比例的球形