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调控PH值可制造出不同颜色的纳米材料

王朝科普·作者佚名  2007-08-04
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我国科学家最近发现,银纳米粒子的形状、颜色和光学性质都可以通过一种简易、廉价、省时的方法进行控制。只要调节纳米粒子的沉浸溶液的PH值,银纳米棱柱(nanoprisms)就可以变成纳米圆盘(nanodiscs),同时提高粒子的光散射特性。相关论文发表在近期的《纳米技术》杂志上。

进行该项研究的是中国东北师范大学的化学家Ying Chen,Chungang Wang,Zhangfang Ma和Zhongmin Su等人,他们发现了一份酸性溶液如何减少银纳米粒子的吸收波长峰值,也就是改进了所谓的“表面增强拉曼散射”(SERS)。他们希望这一成果有助于生物传感的纳米薄膜的制造。

Ma表示,该研究有助于理解周围环境变化时纳米形态结构的转变机制。研究人员发现,在原子力显微镜(AFM)下呈深蓝色的银纳米棱柱(颗粒边缘平均长度48nm),被浸入PH值5.0的溶液中5分钟后,吸收峰值从800nm减到500nm,颜色变为深紫色。当浸入PH值2.2的溶液中,吸收峰值减到432nm,颜色变为黄色。

除了颜色改变外,研究人员还惊奇地发现,随着溶液的PH值减到6.0以下,银纳米棱柱颗粒会逐渐变为更小的纳米圆盘。研究人员将纳米颗粒的形状改变归因于酸性溶液中氢离子的增加。

氢离子作为蚀刻剂,从本质上改变了纳米棱柱颗粒的转角,从而使棱柱变成了圆盘状。研究人员发现,PH值越低,氢离子蚀刻能力越强,棱柱变为圆盘的速度越快,纳米颗粒间的距离越大。。这些纳米圆盘直径约为35nm,厚约20nm,比棱柱要小。

科学家指出,控制纳米材料形状和颜色是应用之一是增强SERS效应,SERS已经被用于材料分析和放大电子通讯信号。为了增强SERS,科学家可以利用能进行强局部等离子体共振的纳米粒子,来放大局部电磁场。而控制纳米粒子形状的能力,可以让研究人员通过达到需要的特定激励波长,来实现最优化的电磁效应。

Ma表示,“ 各项异性的贵金属纳米衬底比球形纳米粒子衬底更有利于提升SERS效应。我们的结果将为构建敏感的SERS衬底提供一条简易的线路。这不仅有助于SERS生物传感应用,比如蛋白质和DNA探测,在化学传感应用方面,如小化学分子探测上同样非常有效。”(朱林成/编译)

来源:科学网

 
 
 
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