P(VDF-TrFE)/Ag复合薄膜的铁电以及介电性能研究

利用旋涂法制备并采用氢气退火处理得到P(VDF-TrFE)/Ag复合薄膜,在XRD图像上可以观察在2θ=38.1?的Ag(111)相得衍射峰,同样在SEM图像上观察到银纳米粒子的存在。在薄膜的红外透射光谱上可以观察到β相特征峰的蓝移可归结为银纳米粒子与偶极子的相互作用。银纳米粒子的掺杂增强了薄膜的铁电和介电性能。介电损耗随着掺杂比例的增加而降低的趋势不符合渗流理论。     

纳米金增敏的压电乙肝IgM免疫传感器研究

研究了在石英晶体表面上组装纳米金,利用水溶性聚合物聚乙二醇(PEG)为凝集剂,加入聚乙烯醇(PVA)增加其凝聚力,利用金纳米粒子对传感器的信号放大增敏作用、比表面积大和较好的生物相溶性等优良特征,在晶振表面固定乙肝核心抗体(IgM),构建了一种高灵敏度的乙肝液相压电免疫传感器。应用于样本检测。该方法与酶联免疫分析方法(ELISA)无显著差异。     

基于纳米复合材料修饰的玻碳电极检测血清中糖类抗原125

构建基于氮掺杂还原氧化石墨烯@羧基化多壁碳纳米管(N-rGO@CMWCNT)和壳聚糖@金纳米颗粒(CS@AuNP)修饰的电化学免疫传感器检测血清中糖类抗原125(CA125)。将N-rGO@CMWCNT和CS@AuNP依次修饰在玻碳电极表面,二者可通过化学作用稳定结合;再将CA125抗体孵育在电极表面,抗体与AuNP形成金硫键(Au—S),可用于检测CA125抗原,采用差分脉冲伏安法(DPV)检测不同浓度CA125所对应的电信号。扫描电子显微镜(SEM)图显示N-rGO@CMWCNT和CS@AuNP的成功合成,Raman光谱表明氮元素成功掺杂于碳纳米复合材料,线性循环伏安法(CV)曲线显示免疫传感器的成功构建。在最优实验条件下,该传感器对CA125检测线性范围为1 mU/mL～100 U/mL,检出限低至0.4 mU/mL,样品的加标回收率在94.5%～107.7%之间,同时其可在10天内保持稳定。该方法精密性好、准确度高、抗干扰能力强,可应用于肺癌患者血清中CA125的检测。     

不同粒径的SiO_2纳米粒子与PVK分子复合体系的发光性质研究

通过溶胶-凝胶的方法,在乙醇溶液中合成了40nm和60nm两种不同粒径的SiO2纳米粒子,并将其分别与聚乙烯咔唑(PVK)混和,得到了不同粒径、不同质量分数配比的PVK/SiO2纳米粒子复合体系;利用光致发光光谱、吸收光谱和喇曼光谱,深入研究了PVK分子在不同状态条件下的发光特性和PVK/SiO2纳米粒子复合体系的光学性质;在复合体系中,观察到PVK与SiO2纳米粒子之间的界面能量转移过程,且不同粒径的SiO2纳米粒子对PVK分子的发光性质影响也不同。通过喇曼光谱的进一步研究表明,SiO2纳米粒子的存在,使PVK分子的振动能量明显减小,表明PVK分子与SiO2纳米粒子表面存在较强的相互作用。     

P(VDF-TrFE)/Ag复合薄膜的铁电以及介电性能研究

利用旋涂法制备并采用氢气退火处理得到P(VDF-TrFE)/Ag复合薄膜,在XRD图像上可以观察到在2θ=38.1°的Ag(111)相的衍射峰,同样在SEM图像上观察到银纳米粒子的存在.在薄膜的红外透射光谱上可以观察到β相特征峰的蓝移,这可归结为银纳米粒子与偶极子的相互作用.银纳米粒子的掺杂增强了薄膜的铁电和介电性能.与传统退火方式处理的纯P(VDF-TrFE)薄膜相比,纳米银掺杂比例为10％的P(VDF-TrFE)/Ag复合薄膜的铁电剩余极化强度和介电常数分别提高了32.5％和13.3％.介电损耗不随纳米银掺杂比例的增加而变化的现象不符合渗流理论.     

LB技术制备金纳米粒子单层膜

利用LB技术在Si(100)基片上制作了金纳米粒子单层膜,采用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对单层膜的表面形貌进行表征。实验结果表明,将表面压控制在22mN/m～26mN/m进行拉膜,可以得到大面积金纳米粒子的均匀致密单层膜。研究结果对于采用金纳米粒子单层膜构建DNA传感器和单电子器件方面具有重要的应用价值。     

CNT/CNP-TiN涂层的高压静电喷涂技术制备及光吸收性能研究

以包含碳纳米颗粒(CNP)的油墨、碳纳米管(CNT)和TiN纳米粒子为原料,采用高压静电喷涂技术在铝基底上沉积了CNT/CNP-TiN涂层.研究了静电电压、喷涂高度和喷涂量对涂层光吸收性能的影响.结果 表明,静电电压为9 kV、喷涂高度为30 mm和喷涂量为35μL时制备的CNT/CNP-TiN涂层光吸收性能最佳,在400～1400 nm波长范围内的平均吸收率高达97.1％.TiN纳米粒子、CNT和CNP搭建成蜂窝状团簇,团簇间形成的几百纳米到微米级的光学腔以及团簇内的几十到几百纳米的光学腔可捕获不同波段的光,拓宽吸收带宽,并通过多次反射增强吸收.此外,TiN纳米粒子、CNT和CNP具有良好的光散射效应,且大部分散射光可被光学腔捕获,进一步提高吸收率.     

基于氧化石墨烯电化学免疫传感器的侵入性酿酒酵母感染疾病的检测

以氧化石墨烯(GO)和金纳米粒子(AuNP)复合材料电沉积的氧化铟锡(ITO)导电玻璃为基底,以3-巯基丙酸(3-MPA)、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)为链接基团,固定了酿酒酵母抗体,构建了一种基于GO电化学免疫传感器,实现了血液中酿酒酵母细胞的精确快速检测。该方法以循环伏安法(CV)作为检测手段,以[Fe(CN)₆]^-3作为电化学反应的探针。结果表明,在酿酒酵母细胞数为6.35×10⁸～6.35×10⁴/mL范围内,氧化峰电流与酿酒酵母细胞数的对数表现出良好的线性关系,且检测极限为3.035×10³/mL。进一步通过利用含红细胞的酿酒酵母样本验证了该免疫传感器的特异性。该检测方法操作简单、成本低、灵敏度高、特异性好,有望实现侵入性酿酒酵母感染疾病的早期预防和及时诊断。     

纳米复合材料修饰的电化学传感器的CA125快速检测

提出了一种利用多壁碳纳米管(MWCNT)、硫堇(THI)和纳米金(AuNP)纳米复合材料固定在电化学传感器表面进行肿瘤标志物CA125快速检测的电化学免疫新方法。该方法检测原理是利用CA125抗原和抗体结合后形成的免疫复合物影响纳米复合材料中THI电子转移,从而使不同浓度CA125抗原的检测电流响应随着其浓度的增加而下降。采用循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)对电化学传感器的电化学特性进行测试。测试结果表明:在1.3～130 U/mL浓度内,CA125抗原的DPV峰值电流响应与其浓度对数之间呈现良好的线性关系,线性相关系数为0.991。采用该方法对三例质控人血清样本进行检测,与酶联免疫吸附(ELISA)法相比,相对误差值小于5.12%。该方法在检测之前不需要对检测样本进行预处理,且检测时间较短、成本较低、检测精度较高,可广泛应用于其他肿瘤标志物的检测。     

基于介电泳机理的金纳米颗粒传感器装配方法

研究了一种基于介电泳机理的金纳米颗粒传感器装配方法。在分析介电泳工作原理的基础上,利用Comsol Multiphysics仿真软件,对平面微电极条件下所产生的空间电场进行了建模仿真,研究了金纳米粒子极化模型及相关介电泳频谱特性。设计加工了基于光刻标准工艺和引线键合技术的平面微电极阵列,构建了具有三维位移平台和视频监控装置的介电泳装配实验平台。以250nm金颗粒为实验对象,在理论分析基础上,完成了在微电极阵列上的介电泳组装实验研究,并通过电特性测量验证了组装结果。实验结果表明:金纳米颗粒的介电泳组装效果与介质溶液的电导率、电场频率和幅度、金纳米粒子浓度、电极间隙及作用时间有关,在适宜的条件下,采用介电泳技术可实现对金纳米颗粒的有效操控和纳米器件装配,该方法为纳米传感器的制造提供了一种有效途径。     

纳米等离子体及其在生物传感器中的应用

近年来,基于表面等离子体的材料和器件在基础科学和应用科学研究领域受到了极大关注。首先介绍了纳米等离子体与激发光的作用机理及其展现的独特效应;然后分别介绍了纳米等离子体作为传感手段在DNA分子尺、单纳米粒子检测、表面增强型喇曼光谱等研究方向的最新进展,以及作为纳米操控手段在基因表达和抑制方面的研究进展;最后对表面等离子体在纳米技术领域的应用进行了讨论,并对其广阔的发展前景进行了展望。     

修饰银纳米粒子的石墨烯泡沫镍衬底制备及其SERS活性研究

为了解决表面增强拉曼散射(SERS)衬底的吸附性差、稳定性低以及灵敏度不高的问题,设计了一种沉积银纳米粒子的石墨烯泡沫镍SERS衬底,并进行了实验研究.利用化学气相沉积法在泡沫镍衬底上生长石墨烯,并通过溶液沉积的方法将合成的银纳米粒子沉积在石墨烯泡沫镍衬底表面,烘干后制备成石墨烯泡沫镍修饰银纳米粒子的新型SERS衬底.采用罗丹明6G(R6G)对SERS衬底进行拉曼实验研究,结果表明石墨烯能够较好地淬灭SERS衬底的背景荧光;泡沫镍的独特三维结构能够增大衬底对检测分子的吸附;同时,银纳米粒子也可大幅增强衬底的SERS活性.而修饰了银纳米粒子的石墨烯泡沫镍新型衬底同时具有以上优异特性,是一种具有很大应用潜力的新型SERS衬底.     

纳米金修饰碳纳米管阵列结构的表面增强拉曼散射

研究了纳米金粒子修饰碳纳米管阵列结构的表面增强拉曼散射性能.通过FDTD理论模拟仿真了不同粒径纳米金颗粒的场强分布;并采用化学还原的方法制备出直径分别为20、40和60 nm三种不同粒径的金颗粒,然后将纳米金粒子修饰到有序定向的碳纳米管阵列表面,并将该结构作为表面增强拉曼基底.FDTD软件仿真结果表明,60 nm粒径的纳米金颗粒周围场强分布最强,是入射场场强的15倍.同时将罗丹明6G溶液用于测试几组不同尺寸的金颗粒对拉曼散射光强的影响,发现60 nm金颗粒对R6G拉曼信号增强最大.FDTD理论模拟仿真和罗丹明6G溶液实验测试结果表明:金颗粒尺寸在20～60 nm内,颗粒尺寸越大,拉曼散射光的光强越大.     

用超瑞利散射技术研究ZnS纳米粒子的二阶光学非线性

用胶体化学法制备了六偏磷酸盐稳定的直径为2.5 nm 的闪锌矿ZnS纳米粒子,并用HRS技术首次研究了其二阶光学非线性.检测了ZnS胶体在1064 nm入射激光作用下产生的光谱,发现在倍频光532 nm处有尖锐的HRS信号峰,其强度与入射光强满足二次方能量关系,这正是二次散射过程所期待的.用内参法确定了每个ZnS纳米粒子的一阶超极化率值为2.34×10-27 esu,若以每个ZnS分子单元 0值计为1.63×10-28 esu,这在目前所报导的溶液物种值的最大值之列.为了比较,我们用闪锌矿结构的体相ZnS的宏观χ(2)值估算了其中每个ZnS分子单元β′0值为0.36×10-30 esu.可见,这至少比ZnS纳米粒子中每个ZnS分子单元的β0值小两个量级.分析表明ZnS纳米粒子如此大的β值是由于其表面原子比率非常大,而表面原子具有高的非中心对称性和高的可极化性,这极大地贡献纳米粒子的二阶光学非线性.(OA16)     

表面增强喇曼光谱的Au@SiO2核壳纳米粒子制备北大核心

研究了核壳纳米颗粒的表面增强喇曼光谱（SERS）,并制备了不同SiO2厚度的Au@SiO2核壳纳米粒子进行喇曼光谱分析测试。首先,采用化学还原法制备出酒红色的金溶胶溶液。接着,添加不同量的正硅酸四乙酯（TEOS）制备了以Au为核、不同厚度SiO2为壳包裹的Au@SiO2核壳纳米粒子。然后,采用紫外-可见光（UV-Vis）和扫描电子显微镜（SEM）对Au@SiO2核壳纳米粒子的结构进行表征。最后,不同SiO2厚度的Au@SiO2核壳纳米粒子和未进行表面修饰的金溶胶溶液中滴入等量质量浓度为0.1 mg/L的罗丹明B,离心干燥后用喇曼光谱仪测试表面增强喇曼光谱效应。结果表明：罗丹明B的检出限可达到2.1×10^-7 mol/L,在扫描范围为300-1 800 cm^-1,激发波长为532 nm的条件下,SERS活性随TEOS用量的增加先增大后减小。TEOS的用量为120μL时,罗丹明B的表面喇曼增强效应最佳。     

基于绿色还原的碳-银纳米粒子分子印迹电化学传感器用于木犀草素的检测

以石榴汁为还原剂通过绿色还原法成功合成了生物质碳-银纳米粒子(BC-AgNP)复合材料。以木犀草素作为模板分子、以壳聚糖(CS)作为功能单体、戊二醛作为交联剂,在BC-AgNP修饰的玻碳电极表面合成分子印迹聚合物膜,制备了分子印迹电化学传感器,用于检测木犀草素。采用循环伏安法(CV)、差分脉冲伏安法(DPV)、电化学阻抗谱(EIS)等方法研究了传感器的电化学性能。结果表明,优化检测条件之后,DPV测得传感器的峰值电流与木犀草素浓度在0.01～4.5μmol·L^-1范围内呈现出良好的线性关系,相关系数R²=0.994,检出限为7.12 nmol·L^-1(S/N=3,其中S为信号强度,N为噪声强度)。获得的传感器易于制备、检出限低,并且选择性、重现性和稳定性良好。利用该传感器测定花生壳样品中木犀草素的含量,加标回收率为91.76%～102.37%。本研究为实际样品中木犀草素的特异性鉴别、测定提供了一种简单、高效、经济的分析方法。     

扫描近场光学显微镜在生物学领域的应用

介绍了近期扫描近场光学显微镜（SNOM）在单分子探测、细胞精细结构和微生物学等研究领域中的应用进展,介绍了“量子荧光探针”、“生物纳米光学”的概念,指出了SNOM在细胞内部或膜表面进行单分子探测与单分子量化研究中的难题,并提出将其与超薄切片相结合以解决这些难题的思路。SNOM在各个领域的应用研究还远远不足,需要做更多的工作,其成像原理及图像数据的解析还需作深入研究。     

γ-石墨炔基分子磁隧道结的输运性能

对γ-石墨炔进行剪切可以得到零维γ-石墨炔纳米点(γ-GYND),采用密度泛函理论和非平衡格林函数相结合的方法,利用γ-石墨炔纳米点和锯齿型石墨烯纳米带理论设计了三种连接方式的分子磁隧道结(MMTJ),并研究了这三种磁隧道结的输运性能。研究结果表明,γ-石墨炔纳米点和锯齿型石墨烯纳米带连接方式不同,所构建的几种分子磁隧道结输运性能不同,即随着电压的增加,三种分子磁隧道结中电流的变化趋势不同,虽然都观察到了明显的自旋过滤效应和巨磁阻效应,但自旋极化率和隧穿磁阻不同,其中隧穿磁阻最大可达10⁹%量级,这一数值远高于传统磁隧道结,实验上这一数值只有18%。以上结果表明,γ-石墨炔纳米点和锯齿型石墨烯纳米带所组成的磁隧道结可以应用于自旋电子器件,也可用于通过改变电压或磁场信号得到相应的电流从而起到信息传递作用的分子传感器。     

金属纳米二聚体结构的局域表面等离子体激元共振特性研究

将金属纳米粒子二聚体结构作为光学谐振腔,采用 时域有限差分(FDTD)法仿真模拟了一种新型局域表面等离子体激光器(SPASER)。 使用洛伦兹复介电常数模型研究二聚体的增益介质特性,探讨了二聚体结构中 两个纳米局域表面等离子体激元共振(LSPR)以及相互作用机制,进一步研究了 LSPR相互作用对SPASER的局域场增强的影响。 模拟结果表明,相比较单纳米颗粒SPASER,LSPR的相互作用使得二聚体SPASER的局域电场显著 增强,增强因子最 大可以相差27倍。本文研究为纳米光学器件尤其是激光器件的设计提 供了依据。LSPR效应的 研究可以用于探索一些光与物质相互作用的极限效 应,从而为有源光子线路、生物传感以及量子信息处理等研究开辟道路。     

金纳米粒子LB单层膜的制备及其I-V特性

在不同条件下采用LB技术制备了金纳米粒子单层膜,并利用SEM对所得到的薄膜的表面形貌进行表征。结果表明决定薄膜质量的关键因素是表面压。将表面压控制在22~26mN/m的范围内以较慢的拉膜速度在Si(100)基底上进行拉膜,可以得到大面积金纳米粒子的均匀致密单层膜。在室温下测量两点之间单层膜的I-V特性,得到了非欧姆特性,这是由电子在电场作用下发生隧穿产生的。