1 山东理工大学电气与电子工程学院，山东 淄博，255049
2 澳谱特科技（上海）有限公司，上海，201109
利用退偏振动态光散射法测量棒状纳米颗粒尺寸时，计算过程中通常使用指数拟合算法，但该算法受初始值的影响较大，选取的初值不同拟合结果也不同。为解决该问题，提出利用Tikhonov正则化算法对退偏振动态光散射实验获得的垂直偏振和水平偏振自相关函数进行反演，从而得到平移和旋转衰减线宽，再计算得出平移扩散系数和旋转扩散系数，进而拟合得到纳米棒的长度和直径。搭建了退偏振动态光散射实验装置，对三种金纳米棒样品进行了退偏振动态光散射测量。实验结果表明，经过修正去掉吸附层后，金纳米棒的长度和直径测量值与透射电子显微镜（TEM）测量值相比，其偏差在8%以内，这表明修正后的测量结果与TEM的测量结果一致性较好。
退偏振动态光散射 金纳米棒 平移扩散系数 旋转扩散系数 多分散性
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory for Mesoscopic Physics, Collaborative Innovation Center of Quantum Matter, Nano-optoelectronics Frontier Center of the Ministry of Education, School of Physics, Peking University, Beijing 100871, China
2 Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan, Shanxi 030006, China
3 School of Materials Science and Engineering, Hebei University of Science and Tech-nology, Shijiazhuang 050018, China
We investigated the plasmon-exciton interactions in an individual gold nanorod (GNR) with monolayer MoS2 at room temperature with the single-particle spectroscopy technique. To control the plasmon-exciton interaction, we tuned the local surface plasmon resonance of an individual GNR in-situ by employing the photothermal reshaping effect. The scattering spectra of the GNR-MoS2 hybrids exhibited two dips at the frequencies of the A and B excitons of monolayer MoS2, which were caused by the plasmon-induced resonance energy transfer effect. The resonance energy transfer rate increased when the surface plasmon resonance of the nanorod matched well with the exciton transition energy. Also, we demonstrated that the plasmon-enhanced fluorescence process dominated the photoluminescence of the GNR-MoS2 hybrid. These results provide a flexible way to control the plasmon-exciton interaction in an all-solid-state operating system at room temperature.
gold nanorod MoS2 hybrid scattering photoluminescence single nanoparticle Opto-Electronic Advances
2020, 3(1): 01190017
华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室， 上海 200062
稀土离子掺杂上转换纳米晶在生物成像和光伏领域具有广泛的应用前景，但其较低的上转换效率限制了其应用。利用原子力显微镜探针在纳米尺度下操控单个金纳米棒与单个上转换纳米晶耦合，通过单颗粒光谱学研究了金纳米棒局域表面等离子体共振对纳米晶上转换发光的影响。结果表明纳米晶上转换发光强度对激发光的偏振方向具有强烈的依赖性。当激发光偏振方向平行于金纳米棒长轴时，纳米晶的绿色和红色上转换发光可以分别获得最大增强倍数为18和40的发光增强。
表面光学 上转换发光 局域表面等离子体共振 金纳米棒 发光增强
单金纳米棒（gold nanorod AuNR）的远场光学技术在近几年引起了相当大的关注。 由于金纳米棒（AuNRs）独特的局部表面等离子体共振（localized surface plasmon resonance LSPR）特性, 金纳米棒颗粒非常适合高度传导定域在表面的化学或物理刺激产生的光信号。 根据该课题组的研究经验, 对AuNR的光学探测和光谱学方法的原理、 应用、 进展和纳米系统表现出新奇的光学特性进行了综述。 较为全面地介绍了: (1)AuNR散射光谱相关的各类技术, 包括: 暗场技术, 零差和外差技术, 光子晶体技术, 空间调制和偏振调制技术等； (2)AuNR散射光谱特性, 包括: 光谱线形函数, 线宽, 衬底对光谱的影响以及理论和实验光谱的对比等； (3)相关光谱技术近年来的发展。 重点研究了基于LSPR的远场光学散射方法。 主要是基于AuNR线性的方法, 如直接和间接的散射检测方法。 注重强调了介质环境（如底物, 表面结合的分子或其他纳米材料等）的重要性以及对散射光谱和消光幅度的影响。 特别注重的是AuNR表面及形貌的定量方法及其相关性研究, 无论是直接的还是间接的散射的方法, 大都给出实验与理论模型精确的比较。 这些实验和理论工具的结合可以详细解释单金纳米棒的光学性质。
单金纳米棒 散射光谱 消光光谱 暗场显微镜 Single gold-nanorod Scattering spectra Extinction spectra Dark field microscope 光谱学与光谱分析
2016, 36(12): 3825
华南师范大学生物光子学研究院, 激光生命科学教育部重点实验室和中医药与光子技术国家中医药管理局三级实验室, 广东 广州 510631
聚吡咯(PPy)制备简单、 生物相容性好, 且在近红外(NIR)光谱范围内有很强的吸收, 可作为一种良好的光热治疗试剂; 同时, 其NIR光吸收性质也可用于增强光学相干层析成像(OCT)的对比效果。 因此, 采用PPy对传统的OCT对比试剂——金纳米棒(GNR)进行表面修饰, 有望获得对比效果更好且生物毒性较小的新型OCT对比试剂。 选用吡咯为起始原料, 在GNR表面进行一步简单的氧化聚合反应即可制备得到PPy修饰的金纳米棒(GNR-PPy)。 利用紫外-可见吸收光谱, 拉曼光谱和透射电子显微镜对制备的样品进行了分析和表征。 构建小鼠荷瘤模型, 以研究GNR-PPy对肿瘤OCT图像对比度的增强效果。 采用中心波长为840 nm的OCT系统对注射了纳米粒子的肿瘤区域进行OCT成像。 结果表明, 肿瘤组织注射了GNR-PPy后, OCT信号衰减非常明显; 与注射了GNR的OCT图像相比, 840 nm光在GNR-PPy的OCT图像中的穿透深度明显更低。 从OCT图像中抽提出一维的衰减曲线对OCT图像进行定量分析, 发现注射有GNR-PPy肿瘤组织的OCT信号衰减系数明显高于注射了GNR的组织。 表明, 相对于GNR, GNR-PPy具有更好的OCT信号对比效果, 这在增强肿瘤成像效果方面具有潜在应用价值。
光学相干层析成像 聚吡咯 金纳米棒 对比试剂 Optical coherence tomography Polypyrrole Gold nanorod Contrast agent 光谱学与光谱分析
2016, 36(7): 2173
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
为满足生物医学领域对传感器灵敏度和特异性的要求，利用金纳米棒对纳米光纤消逝场强的消光作用，提出基于金纳米棒标记放大的锥形光纤生化传感器。通过理论计算金纳米棒对光纤传输特性的影响，设计实验证明纳米光纤具有对单个金纳米棒的响应能力。采用双抗夹心法对PBS 溶液中的羊IgG 检测，检测下限可达0.02 ng/mL，证实此种传感器具有极高的灵敏度和特异性。提出的纳米光纤生化传感器结构简单、响应迅速、成本低廉，在医学临床诊断、食品安全检测、环境监测领域具有重要的实用价值。
传感器 纳米光纤 金纳米棒 单纳米粒子探测 生化检测 光学学报
2015, 35(12): 1206001
1 珍稀濒危动植物生态与环境保护省部共建教育部重点实验室,广西师范大学, 广西 桂林 541004
2 贺州学院, 广西 贺州 542899
硼是一种生命体必需的微量元素,但过量的硼对人体以及动植物有害.建立一种高灵敏度,高选择性以及简便的硼检测方法,对于环境和人类健康都具有很重要的意义.本研究的目的是建立一种简便,灵敏,选择性测定硼的金纳米棒等离子体共振瑞利散射能量转移光谱新方法.直径为12 nm,长度为37 nm的金纳米棒采用种子生长法制备.在pH 5.6的NH4Ac-HAc的缓冲溶液中和甲亚胺-H存在下,金纳米棒在404 nm处产生较强的共振瑞利散射峰.当体系中存在硼酸时,硼酸与甲亚胺-H形成硼酸-甲亚胺-H配合物.作为散射受体的配合物与散射共振能量转移的给体纳金米棒靠近时,发生瑞利散射共振能量转移,导致瑞利散射信号猝灭.随着硼酸浓度的增加,形成的配合物增加,金纳米棒转移给黄色配合物的散射光能量增大,导致体系404 nm处的瑞利散射强度线性降低.其降低值ΔI404 nm与硼的浓度在10～750 ng·mL-1范围内呈良好的线性关系.考察了共存物质对该法测定2.3×10-7 mol·L-1 B的干扰情况.结果表明该法具有较高的选择性,即4×10-4 mol·L-1的Mn2+,Cd2+,Zn2+,Bi3+,Na+,Al3+,葡萄糖,Hg2+,IO-3,F-,SO2-4,SiO2-3,NO-3,ClO-4,过氧化氢等对硼的测定无干扰.据此建立了一个灵敏度高,选择性好,简便快速检测硼的瑞利散射共振能量转移新方法.
金纳米棒 表面等离子体共振 瑞利散射能量转移 甲亚胺-H 硼酸 Resonance Rayleigh scattering energy transfer Boric acid Complex Gold nanorod 光谱学与光谱分析
2015, 35(5): 1309
1 吉林大学 集成光电子国家重点联合实验室, 吉林 长春 130012
2 吉林大学 白求恩第二医院 心血管内科, 吉林 长春 130041
3 吉林大学 白求恩医学院 药理系, 吉林 长春130021
采用模板合成以及溶胶凝胶方法制备了金纳米棒核/二氧化硅壳(GNR@SiO2)纳米复合粒子, 探讨了这种新型纳米复合结构的可控制备、光谱性质、细胞毒性和细胞成像。通过紫外可见分光光度计、透射电镜、共聚焦显微镜对样品进行表征, 结果表明: 通过对反应时间的调控, 获得的纳米复合粒子的二氧化硅壳层厚度可以控制在20~30 nm。由于二氧化硅壳层的存在, 大大提高了金纳米棒的稳定性, 同时降低了金纳米棒的细胞毒性; 此外, 由于二氧化硅壳层具有良好的化学修饰作用, 因此可以将荧光探针分子标记在二氧化硅壳层表面, 修饰后的纳米复合粒子可以通过细胞内吞作用进入细胞, 从而实现细胞内的光学成像。因此, 该纳米粒子复合材料在生物传感、细胞成像以及光热治疗等方面有着良好的应用前景。
金纳米棒 二氧化硅 核壳结构 细胞毒性 细胞成像 gold nanorod silica core-shell structure cytotoxicity cell imaging
1 暨南大学 化学系， 广东 广州 510632
2 暨南大学 光电信息与传感技术广东普通高校重点实验室， 广东 广州 510632
3 重庆市农业科学院， 重庆 401329
金纳米棒具有独特的光学性质，在生物医学领域有着广泛而重要的应用前景。本文制备了长径比为8∶1的金纳米棒，其在480 nm波长激发下，在560 nm和707 nm波长处有两个荧光发射峰。基于金纳米棒的荧光性质，将其标记于HepG2人肝癌细胞表面，利用激光扫描共聚焦显微镜对标记后的细胞进行荧光成像。在488 nm激发下，获得了绿色和红色两种颜色的荧光图像，并进一步用高分辨率的原子力显微镜探测了GNRs标记后细胞形貌及机械性质的变化。
金纳米棒 荧光成像 原子力显微镜 激光扫描共聚焦显微镜 肝癌细胞 gold nanorod cellular fluorescence imaging atomic force microscopy laser scanning confocal microscope hepatocellular carcinoma cells
