銀基復(fù)合納米材料的構(gòu)筑及其光學(xué)性能的研究.pdf

1、銀納米材料由于其獨特的光學(xué)性質(zhì)倍受人們的關(guān)注，而能否大規(guī)模、簡便、低成本的制備出形貌可控的納米粒子則是納米材料工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵。雖然我們在實驗室里已經(jīng)能制備出各種形貌的銀納米粒子，但是其較低的原料利用率（不到1％），增加了批量生產(chǎn)的成本，阻礙了銀納米材料的應(yīng)用。
　　可視化是未來醫(yī)療發(fā)展的重要方向，它要求樣品能夠輸出多通道和足夠強的信號。傳統(tǒng)的單光子熒光染料，由于其stokes位移比較小，容易發(fā)生自淬滅，而且單分子尺度的熒光強度很弱

2、，關(guān)鍵是只能輸出單一的熒光信號。雙光子熒光成像具有背景干擾少，分辨率高和光損傷小等優(yōu)點，但是常見的雙光子熒光染料的激發(fā)效率不高，通常只有單光子熒光染料的激發(fā)效率的千分之一。貴金屬由于其SPR(SurfacePlasmon Resonance)效應(yīng)，可以用來增強熒光和拉曼，而且具有二次諧波效應(yīng)，可以將長波長的激發(fā)光轉(zhuǎn)化成短波長的光。而基于貴金屬為核材料，熒光染料為殼材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)，可以結(jié)合兩個材料的優(yōu)勢，充分發(fā)揮貴金屬的光學(xué)特性。因此，本

3、研究工作分為以下三個部分:
　　1.高質(zhì)量銀納米線(AgNWs)的宏量制備。我們以水相制備AgNWs為模型，系統(tǒng)的研究了AgCl的異相誘導(dǎo)成核作用。以AgNWs的產(chǎn)率大于95％為標(biāo)準(zhǔn)來評價反應(yīng)的可行性，發(fā)現(xiàn)了Ag+(AgNO3)與Cl-(NaCl)濃度之間的線性關(guān)系，而這種關(guān)系的本質(zhì)是基于AgCl沉淀的本征行為:AgCl納米顆粒的析出尺寸基本保持不變。發(fā)現(xiàn)AgCl納米顆粒的總的表面積是影響AgCl異相誘導(dǎo)成核作用的主要因素。相比文

4、獻(xiàn)中已報道的Ag+濃度，我們將其提高了20倍，還能制備出高純度的AgNWs。成功的將水相體系合成Ag NWs的經(jīng)驗推廣到乙二醇體系，而且發(fā)現(xiàn)乙二醇體系中Ag+濃度與Cl-濃度也存在著線性關(guān)系，相應(yīng)的將乙二醇體系中Ag+濃度也提高了5倍，實現(xiàn)單次生產(chǎn)5 g的AgNWs，為AgNWs規(guī)?；a(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。以AgX(X=Cl-，Br-，I-和SO42-)為種子，制備出直徑和長度可調(diào)的Ag NWs，揭示了種子的尺寸對AgNWs的影響，為金屬納米

5、結(jié)構(gòu)的可控制備提供了參考。以AgX為種子制備出的四種規(guī)格的AgNWs為主要原料，配置導(dǎo)電油墨，采用簡單的滾涂方式制備出TCF(Transparent ConductiveFilm)，發(fā)現(xiàn)長的AgNWs可以制備出透光度高和導(dǎo)電性好的TCF，為AgNWs的可控制備指明了方向。
　　2.通過簡單的原位還原的方法，我們制備出以銀納米粒子為核材料，rubrene分子為殼材料的單分散Ag@rubrene復(fù)合納米結(jié)構(gòu)。通過調(diào)節(jié)銀納米粒子和紅熒烯

6、離子的添加比，我們實現(xiàn)了rubrene的厚度在2-16nm范圍內(nèi)可調(diào)?？疾炝藦?fù)合結(jié)構(gòu)的熒光強度和rubrene厚度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)當(dāng)rubrene的厚度為8nm時，復(fù)合結(jié)構(gòu)的熒光增強效果最好。通過制備rubrene包覆不同形貌的銀納米粒子的復(fù)合結(jié)構(gòu)，驗證了貴金屬的SPR的位置對熒光增強的影響，證明了貴金屬的吸收與rubrene的吸收匹配的時候熒光增強效果最好。通過FDTD模擬銀納米顆粒表面的場分布，我們從理論上和實驗上證明了貴金屬的拉曼增強

7、效果?；谖覀冞@個體系，我們實現(xiàn)了復(fù)合結(jié)構(gòu)的熒光和拉曼雙增強，其中熒光最大的增強倍數(shù)為29倍，拉曼最大的增強倍數(shù)為103倍。
　　3.我們選取了同時具有雙光子和AIE性質(zhì)的BCPEB分子為殼材料，銀納米顆粒為核材料，采用簡單的熱處理的方法制備出Ag@BCPEB復(fù)合結(jié)構(gòu)。通過調(diào)節(jié)BCPEB與銀納米顆粒的摩爾比，制備出一系列BCPEB厚度(2-10nm)可調(diào)的復(fù)合結(jié)構(gòu)。研究了其單光子熒光的發(fā)光行為與BCPEB厚度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)復(fù)合結(jié)構(gòu)的

8、熒光強度隨厚度的增加而增強，當(dāng)BCPEB的厚度為10nm時，其熒光增強倍數(shù)最大，可達(dá)12倍。我們通過制備BCPEB包覆不同尺寸的銀納米顆粒，驗證了貴金屬的SPR的位置對單光子熒光的影響，再次證明了貴金屬的吸收與BCPEB吸收匹配的時候，單光子熒光的增強效果最好。我們研究了復(fù)合結(jié)構(gòu)雙光子熒光的發(fā)光行為與激發(fā)光波長的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)銀納米顆粒的二次諧波效應(yīng)具有良好的雙光子熒光的增強效果，而且其增強行為和二次諧波與BCPEB的吸收匹配程度有關(guān)，實現(xiàn)