單個(gè)金納米顆粒和金納米棒的暗場(chǎng)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(dú)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(shí)別等因素的影響。正是因?yàn)榻饘偌{米顆粒表面的任何細(xì)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(cè)。其中，金納米顆粒由于具有制備簡(jiǎn)單、易于修飾、穩(wěn)定性和生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)而成為L(zhǎng)SPR光譜應(yīng)用研究的主要目標(biāo)。近年來(lái)，隨著高靈敏光譜和成像技術(shù)的發(fā)展，在單個(gè)細(xì)胞水平上和納米尺

2、度上實(shí)時(shí)原位考察單個(gè)金屬納米顆粒與周圍環(huán)境及細(xì)胞的相互作用日益成為人們研究的熱點(diǎn)。單個(gè)金屬納米顆粒的LSPR光譜研究通常采用暗場(chǎng)顯微鏡，但現(xiàn)有的暗場(chǎng)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(gè)金屬納米顆LSPR光譜和暗場(chǎng)圖像，不能實(shí)現(xiàn)高通量檢測(cè)以及對(duì)樣品運(yùn)動(dòng)軌跡的實(shí)時(shí)跟蹤，且造價(jià)昂貴。本文針對(duì)這一問(wèn)題，結(jié)合透射光柵的光學(xué)性質(zhì)和暗場(chǎng)顯微鏡的成像原理，設(shè)計(jì)了一套新的、簡(jiǎn)便的光學(xué)裝置，實(shí)現(xiàn)了能夠在二維層面上實(shí)時(shí)的、動(dòng)態(tài)、高通量地對(duì)金屬納米

3、顆粒進(jìn)行研究的成像技術(shù)。具體內(nèi)容如下： (1)單個(gè)金納米顆粒的證明實(shí)驗(yàn)-濃度梯度分析 為了研究暗場(chǎng)顯微鏡的靈敏度并且驗(yàn)證是否能在普通暗場(chǎng)顯微鏡下觀察到單個(gè)18 nm金顆粒，本實(shí)驗(yàn)采用濃度梯度方法對(duì)其進(jìn)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(jìn)一步優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)條件，解決了金顆粒分布不均勻，其暗場(chǎng)圖像背景噪音高的問(wèn)題。最終得出在2000 ms的曝光時(shí)間下，在APTMS修飾的玻片上能夠觀察到單個(gè)的18 nm金顆粒的結(jié)論

4、。此結(jié)論為用暗場(chǎng)顯微鏡觀察單個(gè)納米金顆粒的LSPR光譜提供了先決條件。 (2)金納米顆粒的實(shí)時(shí)暗場(chǎng)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(shí)時(shí)的對(duì)多個(gè)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的金屬顆粒進(jìn)行暗場(chǎng)成像和LSPR光譜分析。采用的方法是在暗場(chǎng)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(jí)條紋和衍射出來(lái)的一級(jí)條紋，通過(guò)確定這兩個(gè)條紋的位置以及強(qiáng)度即可得到該顆粒的LSPR光譜。并且實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)同一個(gè)金納米

5、顆粒由溶液中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變?yōu)槲皆诎北籽趸柰?APTMS)修飾過(guò)的玻片上的靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，其LSPR光譜數(shù)值會(huì)發(fā)生變化，這是因?yàn)榻饘偌{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(gè)顆粒暗場(chǎng)圖像的同時(shí)還能得到其對(duì)應(yīng)的LSPR光譜，并且能實(shí)時(shí)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(guò)程以及跟蹤顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡。 (3)金納米棒的暗場(chǎng)光譜成像研究 金棒溶液中不可避免的會(huì)存在一定比例的球形