应用于局域表面等离激元共振扫描显微探针的球形Au@Ag纳米粒子的合成及介电敏感性检测

doi:10.3866/PKU.WHXB201506041

物理化学学报 >> 2015, Vol. 31 >> Issue (8): 1575-1583.doi: 10.3866/PKU.WHXB201506041

应用于局域表面等离激元共振扫描显微探针的球形Au@Ag纳米粒子的合成及介电敏感性检测

何茜,唐同丹,易骏,刘必聚,王芳芳,任斌,周剑章*()

厦门大学化学化工学院化学系,固体表面物理化学国家重点实验室,福建厦门361005

收稿日期:2015-03-19 发布日期:2015-08-12
通讯作者: 周剑章 E-mail:jzzhou@xmu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(21273182, 21321062, 512053333)

Spherical Au@Ag Nanoparticles for Localized Surface Plasmon Resonance Scanning Probes: Synthesis and Dielectric Sensitivity

Xi. HE,Tong-Dan. TANG,Jun. YI,Bi-Ju. LIU,Fang-Fang. WANG,Bin. REN,Jian-Zhang. ZHOU*()

State Key Laboratory of Physical Chemistry of Solid Surfaces, Department of Chemistry, College of Chemistry and Chemical Engineering, Xiamen University, Xiamen 361005, Fujian Province, P. R. China

Received:2015-03-19 Published:2015-08-12
Contact: Jian-Zhang. ZHOU E-mail:jzzhou@xmu.edu.cn
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China(21273182, 21321062, 512053333)

摘要/Abstract

摘要：

局域表面等离激元共振(LSPR)显微探针的检测灵敏性主要取决于针尖上修饰的纳米粒子的LSPR性质.本文采用阴离子辅助法,在水溶液中通过调节Au核与Ag⁺的物质的量之比,实现Au核上不同厚度的Ag壳层包覆,可控地一步合成均一性好、银壳层较厚(≥10 nm)的核壳比不同的球形Au@Ag纳米粒子.通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及扫描透射电子显微镜X射线能谱(STM-EDS)线扫描分析对不同核壳比的Au@Ag纳米粒子进行形貌组成表征,证实了所合成核壳结构的可控性.将不同核壳比的Au@Ag纳米粒子置于不同折射率溶液中进行纳米粒子介电敏感性的研究,表明7.5 nm Au@28 nm Ag的纳米结构具有最高的品质因子.同时将不同核壳比的Au@Ag纳米粒子置于不同折射率的非导电性基底上进行单颗纳米粒子散射性质的研究,结果表明7.5 nm Au@28 nm Ag纳米粒子适合作为LSPR显微探针的高检测灵敏性纳米结构之一.

关键词: Au@Ag纳米粒子, 阴离子辅助一步法合成, 表面等离激元共振, 介电敏感性, 单粒子的暗场显微术

Abstract:

The detection sensitivity of localized surface plasmon resonance (LSPR) microscopic probes is mainly determined by the LSPR property of the modified metal nanoparticle at the end of the probe. In this paper, spherical Au@Ag nanoparticles (NPs) with good size uniformity and a thick Ag shell (≥10 nm) were synthesized using the anion-assisted one-step synthesis method in aqueous solution, and the thickness of the Ag shell can be controlled by simply adjusting the molar ratio of Au to Ag in the solution. We characterized the morphology and composition of Au@Ag NPs with different core-shell ratios by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and scanning transmission electron microscopy-energy dispersive X-ray spectroscopy (STEM-EDS) line scanning analyses, which confirmed the controllable synthesis of Au@Ag core-shell NPs by this method. Measurement of the dielectric sensitivity of Au@Ag NPs with different core-shell ratios in different refractive index solutions showed that the core-shell nanostructure of 7.5 nm Au@28 nm Ag has the highest figure of merit for detection. Further investigation of the plasmonic properties of a single Au@Ag NP on nonconductive substrates with different refractive indexes confirmed that 7.5 nm Au@28 nm Ag NPs are one of the most suitable candidates for dielectric sensing in LSPR microscopy among the spherical Au@Ag NPs.

Key words: Au@Ag nanoparticle, Anion-assisted one-step synthesis, Surface plasmon resonance scanning microscopy, Dielectric sensitivity, Dark-filed microscopy of single nanoparticle

何茜,唐同丹,易骏,刘必聚,王芳芳,任斌,周剑章. 应用于局域表面等离激元共振扫描显微探针的球形Au@Ag纳米粒子的合成及介电敏感性检测[J]. 物理化学学报, 2015, 31(8), 1575-1583. doi: 10.3866/PKU.WHXB201506041

Xi. HE,Tong-Dan. TANG,Jun. YI,Bi-Ju. LIU,Fang-Fang. WANG,Bin. REN,Jian-Zhang. ZHOU. Spherical Au@Ag Nanoparticles for Localized Surface Plasmon Resonance Scanning Probes: Synthesis and Dielectric Sensitivity[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2015, 31(8), 1575-1583. doi: 10.3866/PKU.WHXB201506041

链接本文: https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB201506041

https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2015/V31/I8/1575

参考文献

1	Willets K. A. ; Van Duyne R. P. Annu. Rev. Phys. Chem 2007, 58, 267.
2	Mayer K. M. ; Hafner J. H. Chem. Rev 2011, 111, 3828.
3	Anker J. N. ; Hall W. P. ; Lyandres O. ; Shah N. C. ; Zhao J. ; Van Duyne R. P. Nat. Mater 2008, 7, 442.
4	Li Y. ; Jing C. ; Zhang L. ; Long Y. T. Chem. Soc. Rev 2012, 41, 632.
5	Ciracì C. ; Hill R. T. ; Mock J. J. ; Urzhumov Y. ; Fernández-Domínguez A. I. ; Maier S. A. ; Pendry J. B. ; Chilkoti A. ; Smith D. R. Science 2012, 337, 1072.
6	Tian, Z. Q.; Wang, F. F.; Zhan, D. P.; Zhou, J. Z. Tip Enhanced Dark Field Microscopy, Electrochemical System and Leveling Device. CN Patent 102798735A, 2012-11-28.
6	田中群,王芳芳,詹东平,周剑章.针尖增强暗场显微镜、电化学测试装置和调平系统:中国, CN102798735A[P]. 2012-11-28.
7	Chen H. J. ; Kou X. S. ; Yang Z. ; Ni W. H. ; Wang J. F. Langmuir 2008, 24 (10), 5233.
8	Awada C. ; Popescu T. ; Douillard L. ; Charra F. ; Perron A. ; Yockell-Lelièvre H. ; Baudrion A. L. ; Adam P. M. ; Bachelot R. J. Phys. Chem. C 2012, 116 (27), 14591.
9	Knight M. W. ; Wu Y. P. ; Lassiter J. B. ; Nordlander P. ; Halas N. J. Nano Lett 2009, 9 (5), 2188.
10	Young, M. A.; Die ringer, J. A.; Van Duyne, R. P. Plasmonic Materials for Surface-Enhanced and Tip-Enhanced Raman Spectroscopy. In Tip Enhancement; Kawata, S., Shalaev, V. M. Eds.; 1st ed. Elsevier Science Ltd.: Amsterdam, the Netherlands, 2007; pp 3-4.
11	Ziegler C. ; Eychmüller A. J. Phys. Chem. C 2011, 115 (11), 4502.
12	Evanoff D. D. ; Jr. ; Chumanov G. J. Phys. Chem. B 2004, 108 (37), 13948.
13	Liu B. J. ; Lin K. Q. ; Hu S. ; Wang X. ; Lei Z. C. ; Lin H. X. ; Ren B. Anal. Chem 2015, 87 (37), 1058.
14	West P. R. ; Ishii S. ; Naik G. ; Emani N. ; Shalaev V. M. ; Boltasseva A. Laser & Photonics Reviews 2010, 4 (6), 1.
15	Johnson P. B. ; Christy R. W. Phys. Rev. B 1972, 6 (12), 4370.
16	Jakab A. ; Rosman C. ; Khalavka Y. ; Becker J. ; Trügler A. ; Hohenester U. ; Sönnichsen C. ACS Nano 2 2011, 5 (9), 6880.
17	Sun Y. G. Chem. Soc. Rev 2013, 42, 2497.
18	Li H. S. ; Xia H. B. ; Ding W. C. ; Li Y. J. ; Shi Q. R. ; Wang D. Y. ; Tao X. T. Langmuir 2014, 30 (9), 2498.
19	Sondi I. ; Goia D. V. ; Matijević E. J. Colloid Interf. Sci 2003, 260 (1), 75.
20	Panáček A. ; Kvítek L. ; Prucek R. ; Kolář M. ; Večeřová R. ; Pizúrová N. ; Sharma V. K. ; Nevěčná T. ; Zbořil R. J. Phys. Chem. B 2006, 110 (33), 16248.
21	Frens G. Nature 1973, 241, 20.
22	Sqalli O. ; Bernal M. P. ; Hoffmann P. ; Marquis-Weible F. Appl. Phys. Lett 2000, 76, 2134.
23	Zhang X. ; Wang H. ; Su Z. H. Langmuir 2012, 28 (44), 15705.
24	Liu B. H. ; Han G. M. ; Zhang Z. P. ; Liu R. Y. ; Jiang C. L. ; Wang S. H. ; Han M. Y. Anal. Chem 2011, 84 (1), 255.
25	Lim D. K. ; Kim I. J. ; Nam J. M. Chem. Commun 2008, 42, 5312.
26	Rodríguez-González B. ; Burrows A. ; Watanabe M. ; Kiely C. J. ; Liz-Marzán L. M. J. Mater. Chem 2005, 15, 1755.
27	Samal A. K. ; Polavarapu L. ; Rodal-Cedeira S. ; Liz-Marzán L. M. ; Pérez-Juste J. ; Pastoriza-Santos I. Langmuir 2013, 29 (48), 15076.
28	Mock J. J. ; Smith D. R. ; Schultz S. Nano Lett 2003, 3 (4), 485.
29	Sun Y. G. ; Xia Y. N. Anal. Chem 2002, 74 (20), 5297.
30	Sherry L. J. ; Chang S. H. ; Schatz G. C. ; Van Duyne R. P. ; Wiley B. J. ; Xia Y. N. Nano Lett 2005, 5 (10), 2034.

[1]	宋亮亮, 梁颢严, 李顺清, 邱报, 刘兆平. 超高比能电池高锰富锂层状氧化物正极材料面临的挑战与解决策略[J]. 物理化学学报, 2025, 41(8): 100085 - .
[2]	金彩云, 吴泽轩, 李国鹏, 罗战, 李念武. 用于金属锂电池的磷腈基阻燃人工界面层[J]. 物理化学学报, 2025, 41(8): 100094 - .
[3]	彭羽, 陈嘉威, 殷悦, 曹永杰, 廖莫愁, 王丛笑, 董晓丽, 夏永姚. 无碳酸乙烯酯电解液定向构筑正极电解质界面相实现高电压钴酸锂的宽温域稳定运行[J]. 物理化学学报, 2025, 41(8): 100087 - .
[4]	戚洺瑄, 金斓煜, 姚宏鹤, 徐子鹏, 成腾, 陈棋, 朱城, 白阳. 钙钛矿太阳能电池在反向偏压下的电学失效及稳定性研究进展[J]. 物理化学学报, 2025, 41(8): 100088 - .
[5]	陈泽秋, 蔡黎淼, 关杰, 李瞻洋, 王昊, 郭耀广, 徐兴涛, 潘丽坤. 电容去离子提锂技术中电极材料的研究进展[J]. 物理化学学报, 2025, 41(8): 100089 - .
[6]	雷明杰, 胡文婷, 林可心, 孙秀娟, 张澔珅, 钱烨, 康彤玥, 吴秀琳, 廖海龙, 潘园, 张玉微, 魏笛野, 高平. Co/Mn/Mo掺杂加速NiSe₂重构以提高其电催化尿素氧化性能[J]. 物理化学学报, 2025, 41(8): 100083 - .
[7]	朱超琼, 蔡子明, 冯培忠, 张伟晨, 惠可臻, 曹秀华, 付振晓, 王晓慧. BaTiO₃基超薄层BME MLCC的可靠性机理[J]. 物理化学学报, 2024, 40(1): 2304015 - .
[8]	段欣漩, Sendeku Marshet Getaye, 张道明, 周道金, 徐立军, 高学庆, 陈爱兵, 邝允, 孙晓明. 钨掺杂镍铁水滑石高效电催化析氧反应[J]. 物理化学学报, 2024, 40(1): 2303055 - .
[9]	吴倩, 高庆平, 单彬, 王文政, 齐玉萍, 台夕市, 王霞, 郑冬冬, 严虹, 应斌武, 罗永嵩, 孙圣钧, 刘倩, Hamdy Mohamed S., 孙旭平. 自支撑过渡金属海水电解析氧催化剂研究进展[J]. 物理化学学报, 2023, 39(12): 2303012 - .
[10]	彭芦苇, 张杨, 何瑞楠, 徐能能, 乔锦丽. 电催化二氧化碳还原催化剂、电解液、反应器和隔膜研究进展[J]. 物理化学学报, 2023, 39(12): 2302037 - .
[11]	郑书逸, 吴佳, 王可, 胡梦晨, 文欢, 尹诗斌. 钴掺杂电子调控Ni-Mo-O多孔纳米棒选择性氧化5-羟甲基糠醛耦合制氢[J]. 物理化学学报, 2023, 39(12): 2301032 - .
[12]	王匡宇, 刘凯, 伍晖. 基于固态电解质的熔融碱金属电池研究进展[J]. 物理化学学报, 2023, 39(12): 2301009 - .
[13]	王正慜, 洪庆玲, 王晓慧, 黄昊, 陈煜, 李淑妮. 氮掺杂石墨烯气凝胶锚定RuP纳米粒子用于水合肼氧化辅助产氢[J]. 物理化学学报, 2023, 39(12): 2303028 - .
[14]	汪婕, 刘贵高, 韵勤柏, 周希琛, 刘效治, 陈也, 程洪飞, 葛一瑶, 黄京韬, 胡兆宁, 陈博, 范战西, 谷林, 张华. 在4H晶相Au纳米带上外延生长非常规晶相4H-Pd基合金纳米结构用于高效甲醇电催化氧化[J]. 物理化学学报, 2023, 39(10): 2305034 - .
[15]	夏伟锋, 季成宇, 王锐, 裘式纶, 方千荣. 基于四硫富瓦烯的无金属共价有机框架材料用于高效电催化析氧反应[J]. 物理化学学报, 2023, 39(9): 2212057 -0 .

应用于局域表面等离激元共振扫描显微探针的球形Au@Ag纳米粒子的合成及介电敏感性检测

Spherical Au@Ag Nanoparticles for Localized Surface Plasmon Resonance Scanning Probes: Synthesis and Dielectric Sensitivity

RichHTML

PDF

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

推荐阅读 0