中科院合肥物理所在等離激元新材料組裝及其光學特性耦合研究中取得進展
近期,中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院固體物理研究所李越研究小組和濟南大學教授李村成研究小組合作,在三維新型等離激元材料(Plasmonic Colloidosome)的構筑及其強等離子基元共振耦合的研究方面取得新進展。相關研究成果以Black Gold: Plasmonic Colloidosomes with Broadband Absorption Self-Assembled from Monodispersed Gold Nanospheres by Using a Reverse Emulsion System為題,以熱點文章(Hot Paper)形式在學術期刊《德國應用化學》(Angew. Chem. Int. Ed.2015,54,9596-9600)上發(fā)表。 金屬納米材料具有獨特的局域表面等離子基元共振(LSPR)吸收和散射性質(zhì),以該類納米材料為基本單元構筑的超結(jié)構,可表現(xiàn)出新奇的、有趣的光學和力學性質(zhì),因而倍受科研工作者的關注。例如,在生物醫(yī)學方面,具有微納空心結(jié)構的Plasmonic膠囊能夠負載治療癌癥的藥物分子,同時實現(xiàn)化療和熱療相結(jié)合的雙治療模式,這些將為癌癥的早期診斷治療提供良好的應用前景。目前,Plasmonic膠囊的常用制備方法是誘導經(jīng)過表面修飾的金納米粒子自發(fā)但無規(guī)則地交聯(lián)而成。相比之下,三維膠質(zhì)體(Colloidosomes)結(jié)構作為一種新型的微納殼層結(jié)構,其獲得主要是基于軟模板法,由納米顆粒在界面上規(guī)則地自組裝而成。該結(jié)構可以避免繁瑣的納米顆粒表面修飾等過程,如果采用貴金屬納米結(jié)構單元進行組裝獲得三維膠質(zhì)體(Colloidosomes)結(jié)構,其殼層結(jié)構有利于顆粒間的電磁場耦合增強,將具有更廣闊的應用前景。 為此,該研究團隊在前期獲得單分散球形納米顆粒的基礎上,設計出一種新型的反相微乳液模板法,以該單分散的球形金納米顆粒作為基本構筑單元,采用水-正丁醇的微乳體系,在界面自由能最低原理的驅(qū)動下,首次制備出真正意義上的三維有序Plasmonic Colloidosomes(PCs)結(jié)構。該PCs結(jié)構具有強烈的等離子基元共振耦合,能夠吸收可見光區(qū)域中絕大部分的光,從表觀顏色來看是黑色的,因此也被稱為“黑金”。與傳統(tǒng)的微乳液模板法相比,該方法充分利用了反相微乳液模板體系中油/水的部分可溶性,實現(xiàn)了具有微米尺寸的、規(guī)則多層殼的PCs組裝。當前報道的貴金屬次級結(jié)構將為實現(xiàn)生物傳感器、藥物裝載、光學微腔和微型反應器的應用提供一個新的平臺。 |