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在相同能量条件下金纳米棒、金纳米壳和金纳米笼的差异性光热与光动力性能行为
摘要： 多种金（Au）纳米结构展现出良好的近红外（NIR）光激活光治疗效果；然而，其报道的光热或光动力性能表现通常不一致甚至相互矛盾，这极大限制了光治疗用金纳米结构的改进。这种不确定性的潜在原因主要是金纳米结构的光活性并非在相同能量条件下进行评估。本研究制备了三种金纳米结构——金纳米棒（NRs）、金纳米壳（NSs）和金纳米笼（NCs），使其均在808 nm处呈现相同的局域表面等离子体共振（LSPR）峰。所有这些金纳米结构（在相同光学密度下）均能在808 nm激光照射的相同最佳能量条件下充分发挥光活性。研究发现，这些金纳米结构能引起相似程度的温度升高，但产生的活性氧（ROS）水平不同，其中金纳米笼的ROS产量最高，其次为金纳米壳和金纳米棒。体外和体内光治疗评估进一步证实，金纳米笼能导致最严重的细胞死亡和肿瘤生长消退。这意味着相同入射能量对金纳米结构的光热和光动力性能具有不同贡献，且与纳米壳和纳米棒相比，金纳米笼的棱角结构能更高效地将光子能量转化为光动力特性。综上所述，金纳米笼因其高效的能量利用能力，在光治疗领域具有重要应用潜力。
关键词： 活性氧物种、光动力疗法、金纳米结构、光热疗法、癌症治疗
更新于2025-11-21 11:08:12
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近红外胶体金纳米结构的等离子体加热取向效应
摘要： 等离子体纳米结构辅助的光热疗法依赖于金属纳米粒子对光能的吸收。要合理运用等离子体辅助的浅表激光热疗程序，需分析随机取向胶体纳米结构的热等离子体行为。目前金属纳米结构光学加热中取向效应的定量分析尚未明确。本研究评估了偏振光照射下金属纳米粒子（SiO2/Au核壳颗粒、Au纳米三角片、Au纳米棒和Au纳米笼）的热学特性。通过三维全波场分析比较这些纳米粒子在不同结构取向下的吸光特性及温升变化。分析表明：非对称纳米结构因取向效应导致焦耳数产生显著波动（最高达50%），这可能限制其在胶体光热应用中的效能；而核壳纳米粒子与纳米笼的高旋转对称性使其在热辅助光疗应用中更具潜力——其吸光度基本不受胶体中取向影响（偏差小于2%）。我们的计算结果为金纳米笼作为高性能等离子体结构在胶体样品热学应用中的使用提供了新见解。
关键词： 焦耳数、光热疗法、金纳米结构、热等离子体学
更新于2025-09-23 15:21:01
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等离子体操控控制的氯酸钠手性结晶
摘要： 通过精心设计的三角形三聚体金纳米结构进行等离激元操控，实现了氯酸钠（NaClO3）超过50%的巨大晶体对映体过量（CEE）。为获得高对映体过量，研究者追求分子与光之间更强的不对称相互作用。将设计精良的金纳米结构浸入饱和NaClO3 D2O溶液后，分别用1064纳米连续波激光的线偏振、左旋和右旋圆偏振光照射。照射开始数秒内，激光焦点处形成无手性的亚稳态晶体，进一步照射则诱导其发生多晶型转变形成手性晶体。该晶体手性对所用圆偏振光的旋向极为敏感，从而实现高效对映选择性。基于有限元法分析纳米结构附近产生的电磁场结果，提出了实现这种巨大CEE的作用机制。
关键词： 等离子体激元捕获、晶体手性、晶体对映体过量、角动量、金纳米结构
更新于2025-09-23 15:21:01
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[IEEE 2018年第31届国际真空纳米电子学会议(IVNC) - 日本京都 (2018.7.9-2018.7.13)] 2018年第31届国际真空纳米电子学会议(IVNC) - 光调制扫描隧道显微镜中的光电发射与隧穿研究
摘要： 我们提出利用光调制扫描隧道显微镜（LM-STM）研究金属针尖与导电基底上金纳米结构之间的等离激元增强光电发射和隧穿效应。通过电子束光刻（EBL）制备周期性金纳米棒阵列，并采用原子力显微镜（AFM）和扫描隧道显微镜（STM）进行形貌成像。在532纳米和805纳米连续激光照射下，使用STM斜坡模式测量电子隧穿发射性能。研究表明：通过激发局域表面等离激元共振（LSPRs），仅需约1 W/cm2的微弱激光强度配合小于50 mV的偏压，即可激活显著增强的隧穿电流。该方法具有分析表面等离激元电子能态及输运特性的潜力。
关键词： 等离子体激元学、金纳米结构、隧穿效应、光电发射、扫描隧道显微镜
更新于2025-09-23 15:21:01
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通过电置换反应制备的等离子体生物传感器，用于实时监测生物分子相互作用
摘要： 通过使用新鲜蚀刻的氢终止多孔硅还原金离子制备光学传感器，并研究其特异性检测蛋白A/兔IgG与脱唾液酸胎球蛋白/刺桐凝集素结合的能力。该制备方法简单、快速且可重复，无需复杂实验设备。所得硅基纳米结构金层基于局域表面等离子体共振激发，在可见光范围内呈现光学响应。周围介质折射率变化会导致传感器颜色改变，肉眼即可观察。通过反射光谱监测局域表面等离子体共振的光谱位置，测得体相灵敏度为296±3纳米/折射率单位。此外，通过在传感器表面功能化修饰适当捕获探针，赋予其对目标分析物的选择性。为此采用物理吸附或共价偶联两种方式沉积生物分子，两种策略均验证成功——即传感器光学响应随溶液中相应目标分析物浓度变化，由此测定蛋白A/兔IgG及脱唾液酸胎球蛋白/刺桐凝集素的平衡解离常数，其数值与文献报道值相符。这些结果表明所开发光学传感器在低成本生物传感应用方面具有潜力。
关键词： 表面功能化、光学传感器、凝集素、局域表面等离子体共振、生物分子相互作用、金纳米结构
更新于2025-09-23 15:19:57
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宽带聚合无关的等离子体吸收器，用于高效太阳能蒸汽生成
摘要： 在自然阳光下实现高效太阳能蒸汽发电对污水净化和海水淡化具有巨大潜力。表面等离子体共振技术已被广泛用于增强和扩展光学吸收范围。迄今为止，大多数报道的宽带等离子体太阳能吸收器是通过紧密聚集或设计等离子体结构实现的。本研究开发了一种新型金纳米结构等离子体吸收器——海参状纳米结构（纳米海参）。通过合理调控单纳米粒子层面的各向异性，该纳米海参无需设计纳米粒子聚集或构建等离子体结构，就能在整个太阳光谱范围内实现优异的光学吸收（92.9%）。将这些纳米海参负载于聚合物气凝胶网络后，体系展现出79.3%的卓越太阳能-蒸汽能量转换效率。在1倍标准太阳光AM1.5G照射下，可实现2.7 kg m-2 h-1的稳定太阳能蒸汽产生速率，并在实际海水蒸汽生成过程中表现出优异的抗盐析出性能。本工作展示了一种具有聚集无关特性的宽带等离子体吸收器，为高效太阳能蒸汽发电提供了新方案，同时也为实际海水淡化应用开辟了新策略。
关键词： 等离激元吸收体、太阳能海水淡化、金纳米结构、太阳能蒸汽生成、纳米海参
更新于2025-09-23 15:19:57
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具有等离激元活性的纳米结构薄膜
摘要： 等离子体活性纳米材料因其日益广泛的医学和能源应用而备受科学家关注。基于等离子体纳米材料的化学与生物传感器已成熟并实现商业化，但其在光热治疗、太阳能电池、超分辨率成像、有机合成等领域的应用潜力仍在不断涌现。这些技术中等离子体材料的效能取决于其稳定性和灵敏度。在固体基底上制备等离子体活性纳米结构薄膜（PANTFs）可提升其物理稳定性，更重要的是，薄膜表面等离子体与纳米结构等离子体能在PANTFs中发生耦合从而增强灵敏度。PANTFs可作为三类等离子体传感技术（传播表面等离子体、局域表面等离子体共振及表面增强拉曼光谱传感技术）的换能器。此外，连续纳米结构金属薄膜在实现电控操作（如同步采用等离子体与电化学技术进行检测）方面具有优势。尽管PANTFs的研发进展迅速，但关于其合成方法的综述文献甚少。本综述阐述了等离子体的基础理论与实践要点，并聚焦制备技术的优缺点，系统介绍PANTFs合成的最新进展，同时概述不同类型PANTFs及其在生物传感中的灵敏度特性。
关键词： 局域表面等离子体共振（LSPR）、等离子体学、金纳米结构、生物传感、薄膜、光刻技术、纳米孔阵列、纳米制造
更新于2025-09-19 17:13:59
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具有强等离子体-激子耦合的Au-量子点-Au夹心纳米结构的胶体组装
摘要： 强等离子体-激子耦合可发生在金属-染料/半导体杂化纳米结构中，其中等离子体与激子间的快速能量交换会形成系统的两个新本征模，即拉比劈裂。实验中难以获得强耦合纳米体系，因其需要严格条件（如低等离子体阻尼、小等离子体模式体积及良好的光谱重叠）。本研究证明可通过胶体组装构建强耦合金属-半导体纳米结构：具体通过金纳米颗粒与胶体量子点（QDs）的组装，制备出夹心状Au-QD-Au纳米结构。通过调控量子点尺寸和组装条件来控制两金纳米颗粒间形成的等离子体腔的模式体积。随着间隙减小，在单Au-QD-Au纳米结构的暗场散射和荧光光谱中均观测到拉比劈裂。理论模拟表明该强耦合发生于激子与八极等离子体模式之间。
关键词： 金量子点-金纳米结构、拉比分裂、八极等离子体模式、等离子体-激子耦合、胶体组装
更新于2025-09-19 17:13:59
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用于环境中百草枯除草剂检测的3D结构激光雕刻金纳米粒子SERS芯片装饰
摘要： 表面增强拉曼散射（SERS）活性基底的制备是该领域的研究热点。本研究报道了一种新型SERS活性基底的制备方法：在激光标线铝片上生长金纳米结构（标记为L-Mark SERS芯片）。通过环境重要除草剂百草枯和亚甲基蓝染料分子验证了这些SERS芯片的性能。采用密度泛函理论（DFT）计算研究了百草枯的分子结构及拉曼振动模式。我们详细讨论了所制基底的一致性、重现性和实际应用价值，特别针对土壤提取液中百草枯检测展开深入探讨。结果表明该基底可实现百草枯的超灵敏检测，具有信号均匀增强和高重现性的特点。本工作成功实现了饮用水、自来水、农业用水、环境水体及土壤提取液中百草枯的检测，并通过液相色谱-质谱联用（LC-MS）验证了SERS方法的可靠性。基于L-Mark SERS芯片的百草枯检测方法具有简便、快速、灵敏的特点，有望应用于田间实验中的除草剂检测与监测。
关键词： 金纳米结构、表面增强拉曼散射（SERS）、密度泛函理论（DFT）、L-Mark SERS芯片、百草枯、液相色谱-质谱联用（LC-MS）
更新于2025-09-12 10:27:22
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泡沫镍笼限域的银-金双金属纳米结构作为高鲁棒性和耐用性的表面增强拉曼散射基底
摘要： 一种三维镍泡沫（NF）包覆银-金双金属纳米结构（Ag-Au@NF）被证实为一种高度耐用且灵敏的表面增强拉曼散射（SERS）基底。该基底设计的核心理念是通过坚固框架保护具有SERS活性的纳米结构。为此，镍泡沫因其优异的结构强度及多孔特性（便于分析物吸附）被选作稳固的支撑框架。下一步是在NF框架内构建稳定且高效的SERS纳米结构——选择银-金双金属体系，既结合了银的高SERS活性，又具备金的良好表面稳定性。制备过程中，首先通过电沉积在NF上形成锡-银合金（Sn-Ag@NF），随后在氢氧化钠溶液中选择性腐蚀去除锡元素（得到Ag@NF），以此制造粗糙表面以提升最终基底的SERS效率。最后通过电偶置换反应将金引入Ag@NF（制得Ag-Au@NF）。该基底可检测低至0.1 nM的罗丹明6G，经100次砂纸摩擦或30分钟超声处理后拉曼信号衰减微小，无特殊保护暴露于空气3天仅信号下降4.26%。总体而言，Ag-Au@NF在常规和现场SERS分析中展现出实用优势。
关键词： 表面增强拉曼散射、高耐久性、银-金纳米结构、多孔结构、泡沫镍
更新于2025-09-09 09:28:46