核壳结构银纳米颗粒的表面等离激元增强亚单层分子荧光研究
发布日期:2018-12-19   作者:王玲   浏览次数:386

金属纳米颗粒与邻近荧光分子之间存在两种相互作用:一种是源于金属与分子间非辐射能量转移以及电荷传输导致的荧光淬灭;另一种是源于金属纳米颗粒表面等离激元共振引起的荧光增强。这两种相互竞争机制的存在,导致金属纳米颗粒对局域场中分子荧光的影响相对复杂;但另一方面,通过调节金属纳米颗粒的材料、尺寸、形状以及与分子的间距,能够影响两种作用的相对强弱,进而调制荧光分子的发光特性。尤其是当金属纳米颗粒和荧光分子的间距在几个纳米范围时,研究局域表面等离激元、分子本征荧光、入射场特性之间的关联,可以加深对表面等离激元物理本制和局域场中分子荧光过程的理解,有助于分子荧光量子产率的调控以及光电器件的研究与发展。

我们利用种子生长法制备出银球纳米颗粒,并利用Layer-By-Layer(LBL)的方法为纳米颗粒附着有机间隔层,制备出纳米尺度下壳层厚度可控的银纳米颗粒(Ag NPs)和多聚物薄膜(PAH/PSS)n/PAH的核壳结构;结合真空蒸镀和扫描探针显微镜的高分辨表征,在核壳结构上制备亚单层的卟啉(TPP)分子薄膜。我们针对TPP/Ag/(PAH/PSS)n/PAH/Glass样品体系,通过“分子-金属纳米颗粒”不同间距下的光致荧光光谱和荧光寿命对比,并结合时域有限差分法的理论模拟,验证了分子与金属纳米颗粒在5nm以内的间距条件下,尽管依然存在较强的荧光淬灭效应,但局域表面等离激元的近场增强占据优势,能够对分子荧光起到明显的增强效果。相关研究成果发表在Opt. Express. 26, 3489 (2018)。

  

 

1(a) 银纳米颗粒(Ag NPs)的TEM图像;(b) Ag NPs的尺寸分布图;

(c)-(e) 包裹1-5 nm多聚物薄膜(PAH/PSS)n/PAH的银纳米颗粒TEM图像。

Opt. Express. 26, 3489.pdf