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Plasmonic 感覺的響應能力的 Microgel 綜合膠體

雷斯 M. 裡斯教授 Marzan

雷斯 M. 裡斯Marzan, Departamento de Quimica Fisica, Unidad Asociada CSIC-Universidade de 比戈 36310 比戈,西班牙教授。 對應的作者: lmarzan@uvigo.es

濃縮貴重金屬 nanoparticles 的利息源於應用與他們的有趣光學性能有關,在傳導電子連貫動擺基礎上,當照耀與一個適當的電磁輻射。 在 nanoparticles 的這樣電子動擺,叫作局限化的表面胞質基因共鳴或 LSPRs。 對應的共鳴頻率可以通過 nanoparticles 的構成、範圍和形狀調整,典型地發生 (為金子、銀和銅) 在這個可視或近紅外線光譜範圍。 這提升鋒利和強烈的绝種範圍以 LSPR 頻率,但是另外產生高電場在 nanoparticles 出現,可能值得注意地影響在它旁邊位於的分子化學和分光學。

其中一個廣泛被學習的作用是分散表面改進的喇曼 (SERS),分散信號的喇曼大改進被記錄,當分子被吸附在金屬 nanostructures 上時。 這個要求分子在與金屬表面的幾乎接近制約了 SERS 的應用作為一個通用超靈敏的技術,並且那裡是對的蓋層發展的需要可能有效地捕捉分析物分子和帶來他們接近金屬 nanostructure。[1]

在此環境,因為他們結合納米顆粒核心的光子的屬性和聰明的 microgel 塗層的誘捕能力, nanocomposite 包括在聚合物水凝膠殼內的微粒膠體一金屬納米顆粒能被看見作為一名適當的候選人為解決此問題。 明顯地,高效的生產這樣的雜種膠體要求對核心微粒的範圍和形狀的一個準確的控制,方法適當地調整這個系統的光學回應。

這可以通過先進的膠態化學方法達到,在數十年期間,最後夫婦主要被開發了。 關於聚合物殼,刺激響應能力的材料是特別有趣由於他們的在外部切換和處理的潛在。 一個公用示例是多的 (N-isopropylacrylamide) (pNIPAM),在水中經過從一個親水,水圓鼓的狀態的相變與一個疏水,球狀狀態,當加熱在其更低的重要解決方法溫度上, (LCST)在 32 ºC 前後的一個 thermoresponsive 聚合物。 共聚用單體的添加建議添加快速響應往不同的刺激例如溫度、酸碱度、離子強度或者光。

我們最近開發一個新穎和高效率的方法塗上十六烷基三甲基銨溴化物 (CTAB) - 與 pNIPAM 的加蓋的金 nanoparticles,介入最初的塗層與 NIPAM 單體的稀薄的多苯乙烯殼和隨後的乳化液聚化在多苯乙烯填裝的 nanoparticles 的。[2] 發生的核心殼結構通過詳細 TEM、 AFM 和紫外力分光學分析確實地被分析了。 一個溫度主導,可逆膨脹deswelling 轉移在核心殼系統被識別,與轉變溫度類似於那純 microgel 系統,可以通過 (雙面布料) 表面胞質基因班次容易地被監控。

作為 CTAB 濃度功能,金屬核心的進一步增長在 microgel 內的導致不同的形態學,准許調整光學回應和環境區分。 所有這些結果展示金屬核心的可及性,為應用是關鍵的例如催化或 biosensing。

例如, pNIPAM 殼的 thermoresponsive 工作情況被利用獲取有機汙染物,可能通過金子核心 [3 的 (SERS)] 胞質基因共鳴協助解決的表面改進的喇曼分散容易地被檢測。 此傳感器的運算在萘酚的確定的表 1 說明在解決方法的。 萘酚不包含可能化工束縛到金屬表面的官能團,但是它可以在 microgel 網絡內被困住,當崩潰在 LCST 上,因而到達這個核心和允許我們記錄有意義的 SERS 光譜。 有趣地,萘酚分子獲得發行,當溫度降低時,并且 microgel 脹大,因此我們可以說這個傳感元件運作一個可逆方式。

圖 1. 從 Au@pNIPAM 膠體記錄的 SERS 光譜與 10 µM 1 萘酚聯繫,在再低 (被留下),高 (中間) 和低溫 (正確),與圓鼓 (左右) 和倒塌的 (中間名) microgel 相應,如動畫片所顯示。 因為萘酚分子在金子核心旁邊,被困住一個優質 SERS 光譜在這個倒塌的狀態可能只被記錄。

在這些巧妙的 plasmonic 傳感器設計的另外的預付款包括:

  • 金 nanorods 和他們的在原處塗層的封閉與銀 [4],或者
  • 磁性功能的並網,通過鎳的減少在金子核心 [5 的] 表面的或
  • 小的氧化鋼 nanoparticles 的並網在同樣 microgels [6 內的]。

所有這些方法開張新的大道往生產各種各樣的分析物的超靈敏的確定的小型化的傳感器。


參考

[1] 通用 SERS 檢測的, Chem R.A. Alvarez 普埃布拉、 L.M. 裡斯Marzán,陷井和籠子。 Soc. 2011年。 doi : 10.1039/c1cs15155j

[2] R. Contreras-Cáceres、 M. Karg, I. 帕斯托里薩桑托斯, J. Perez-Justee, J. Pacifico, T. Hellweg, A. Fernandez-Barberoo, L.M. 裡斯Marzán,金 nanoparticles 封閉和增長在 thermoresponsive microgels,副詞的。 Mater。 2008年, 20日 1666-1670。

[3] R.A. Alvarez 普埃布拉, R. Contreras-Caceress, I. 帕斯托里薩桑托斯, J. Perez-Justee, L.M. 裡斯Marzán,作為分子陷井的 Au@pNIPAM 膠體表面改進的,分光鏡,超靈敏的分析的, Angew。 Chem。 Int. Ed.2009, 48, 138-143。

[4] R. Contreras-Cáceres, I. 帕斯托里薩桑托斯, R.A. Alvarez 普埃布拉, J. Perez-Justee, A. Fernandez-Barberoo, L.M. 裡斯Marzán,在 microgel 膠體內的增長的 Au/Ag nanoparticles 分散檢測, Chem 的改進的表面改進的喇曼的。 Eur. J. 2010年, 16, 9462 - 9467。

[5] A. Sánchez 伊格萊斯, M. Grzelczak, B. Rodriguez-Gonzalezez, P. 瓜迪亞Girós, I. 帕斯托里薩桑托斯, J. Perez-Justee, M. Prato, L.M. 裡斯Marzán,多功能綜合 microgels 綜合通過在 pNIPAM 上漆的澳大利亞 nanoparticles, ACS 納諾 2009年, 3, 3184-3190 的在原處 Ni 增長。

[6] R. Contreras-Cáceres, S. Abalde-Cela, P. 瓜迪亞Girós, A. Fernandez-Barberoo, J. Perez-Justee, R.A. Alvarez 普埃布拉, L.M. 裡斯Marzán,多功能 SERS ultradetection 的, Langmuir 2011年, 27, 4520-4525 microgel 磁性/光學陷井。

Date Added: Aug 2, 2011 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 06:47

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