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納米功能材料研究所在紅外增強分子檢測方面取得重要研究成果

信息來源:納米功能材料研究所 作者: 責任編輯:趙芳芳 發布時間:2020-06-24 閱讀次數:  【

近日,我校納米功能材料研究所楊保成教授團隊和香港中文大學王建方教授課題組在表面增強紅外分子檢測方面取得了突破進展,其研究成果“Gold nanonails for surface-enhanced infrared absorption”發表在國際知名學術期刊《Nanoscale Horizons》(SCI一區:影響因子IF=9.095)。
紅外吸收光譜是探測和鑒定分子的有效工具, 然而其應用受到分子低紅外吸收截面的限制。 金屬或高摻雜半導體納米材料的局域表面等離激元能夠産生極大的局域電磁場增強。 當分子紅外振動與局域表面等離激元發生耦合共振時, 分子的振動信號會被極大增強, 可實現對目標分子的微量甚至痕量檢測。 然而目前該類材料的制備方法主要是包括電子束印刷、激光直寫、孔膜膠體印刷和光刻法等在內的物理方法。

本課題組利用種子生長法成功制備了尺寸均勻、高長徑比的金納米棒和金納米釘,實現了其紅外吸收峰位在6000-1200 cm-1的連續可調。當等離激元峰與4-氨基苯硫酚和L-半胱氨酸分子的紅外振動峰耦合時,分子的振動信號被極大的增強,另外金納米釘這種含有尖端的金納米結構能更大程度地增強表面電場,從而表現出更出色的SEIRA性能。理論計算與實驗吻合,進一步揭示了SEIRA增強機制。

研究表明,這種長徑比連續可調的金納米棒和納米釘具有較高的紅外光譜選擇性和靈敏度,另外由于表面增強紅外吸收可以無損害、無標簽、快速靈敏地檢測目標分子, 因此可以在生物和醫藥中用來做蛋白質分子的種類鑒定和結構分析,具有廣闊的發展前景。


 
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