專利名稱：一種基于有機(jī)小分子鹽的金納米棒手性自組裝材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種基于有機(jī)小分子鹽的金納米棒自組裝材料的制備方法，具有等離子旋光特征的新型材料制備方法，屬于納米材料和光學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
納米技術(shù)和納米材料近年來(lái)的持續(xù)發(fā)展，推動(dòng)了納米組裝及性質(zhì)研究及應(yīng)用的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，研究各種納米材料組裝納米光學(xué)行為，性質(zhì)及應(yīng)用是當(dāng)今納米技術(shù)發(fā)展的重大方向和科學(xué)問(wèn)題。各種新型納米科學(xué)問(wèn)題與現(xiàn)象的提出充分展現(xiàn)出納米材料的優(yōu)越性質(zhì)。貴金屬納米材料組裝，性質(zhì)及等離子光學(xué)在納米材料和納米組裝領(lǐng)域非?；钴S的一個(gè)熱點(diǎn)前沿，尤其是納米粒子的可控組裝，和新型光學(xué)特征極有發(fā)展前途。等離子納米材料及組裝在各種傳感器檢測(cè)中應(yīng)用非常廣泛，如拉曼傳感器，吸收比色傳感器，等其他光譜和質(zhì)譜改進(jìn)傳感器，其檢測(cè)表現(xiàn)出非常好的優(yōu)越性，與傳統(tǒng)檢測(cè)方法相比，具有更靈敏，更快，高 通量等特點(diǎn)。在貴金屬納米材料中，金納米棒，具有特殊的物理各向異性，使其發(fā)生等離子共振各向異性現(xiàn)象，其在縱向共振峰表現(xiàn)出非常強(qiáng)的電子震蕩耦合，而在橫向共振峰位置的點(diǎn)子震蕩耦合與常規(guī)納米粒子類似。金納米棒在生物傳感器、材料學(xué)及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有很廣泛的應(yīng)用，并表現(xiàn)出很好的前景。金納米棒的組裝性質(zhì)，特別是特殊光學(xué)性質(zhì)，是近年來(lái)貴金屬納米光學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，金納米棒的側(cè)面組裝會(huì)發(fā)生縱向共振電子震蕩的交叉耦合，這種耦合會(huì)產(chǎn)生金棒的縱向共振峰的藍(lán)移特征，更有意義的是，金棒的交叉耦合會(huì)產(chǎn)生光的旋光現(xiàn)象，本質(zhì)來(lái)源于等離子耦合產(chǎn)生光學(xué)吸收的同時(shí)，對(duì)左右圓偏振光的吸收不等同引起的，這個(gè)特征是本專利的新穎之處，是至今為止未有報(bào)道的創(chuàng)新研究。利用有機(jī)小分子鹽進(jìn)行金納米棒的手性組裝，有機(jī)小分子對(duì)于鹽此手性的產(chǎn)生手性輸入和手性介導(dǎo)現(xiàn)象，而是提供了有效的組裝試劑，這種新型組裝方法，是有機(jī)分子化學(xué)和現(xiàn)代納米技術(shù)的完美結(jié)合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于有機(jī)小分子鹽檸檬酸鈉(SCI)的高效進(jìn)行金納米棒組裝的簡(jiǎn)便，可控的新型方法，制備出一種具有等離子旋光特征的新型光學(xué)材料，并且表現(xiàn)出時(shí)間動(dòng)態(tài)特征。本發(fā)明的技術(shù)方案一種基于有機(jī)小分子鹽的金納米棒的手性組裝方法，其特征在于具有等離子共振耦合性質(zhì)，并且表現(xiàn)出最大吸收波長(zhǎng)強(qiáng)度和位置動(dòng)態(tài)變化特征，包括，金納米棒的制備，金納米棒的處理，檸檬酸鈉控制金納米棒動(dòng)態(tài)組裝，組裝產(chǎn)物的表征；(I)金納米棒的制備金納米棒的制備是利用金種子生長(zhǎng)法，金種子的合成將2. 5mL的O. 0005M的氯金酸HAuCl4溶于2. 5mL的O. 2M的十六烷基三甲基溴化銨CTAB中，混合均勻，將O. 3mL新配置、預(yù)冷的O. OlM的硼氫化鈉溶液快速加到上述溶液中，并強(qiáng)力混合2min，然后室溫25°C放置2h，得金種子；金納米棒的生長(zhǎng)，生長(zhǎng)溶液的配置將O. 15mL、0. 004M的AgNO3, 5mL、0. OOlM的HAuCl4溶液加到5mL、0. 2M的CTAB中，然后加入70 μ L的O. 0788Μ的Vc,充分還原2min,加入12 μ L上述配置的金種子，充分?jǐn)嚢?0s后，于25°C靜置，待用；(2)金納米棒的處理合成的金納米棒，濃度測(cè)定為O. 24nM,進(jìn)行10000r/min離心IOmin,離心沉淀物重
懸于超純水中，靜置待用；(3)檸檬酸鈉控制金納米棒動(dòng)態(tài)組裝該組裝過(guò)程具有動(dòng)態(tài)旋光和吸收性質(zhì)，隨著循環(huán)數(shù)的增加，組裝體吸收性波長(zhǎng)藍(lán)光波段移動(dòng)，相應(yīng)地園二色譜也表現(xiàn)出藍(lán)移特性，并且園二色譜圖表現(xiàn)出特征的“S”形曲 線，這些性質(zhì)是PCR可控組裝的一個(gè)重要特征；配置I. 09mg/mL檸檬酸鈉溶液，取10 μ L檸檬酸鈉溶液加入到300 μ L、0. 24nM的金納米棒溶液中，混合均勻，進(jìn)行時(shí)間控制動(dòng)態(tài)組裝，組裝時(shí)間3-42min，得聚合體，并掃描紫外，園二色譜，并做結(jié)構(gòu)表征，監(jiān)控時(shí)間間隔控制為3min ；(4)組裝產(chǎn)物的表征金納米棒的組裝產(chǎn)物，進(jìn)行園二色譜CD，紫外光譜，投射和掃描電鏡進(jìn)行表征；對(duì)金棒組裝產(chǎn)物進(jìn)行光學(xué)特征表征，波長(zhǎng)設(shè)置為200nm-1000nm，投射和掃描電鏡對(duì)二聚體，多聚體進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征；(5)手性二聚體園二色譜的計(jì)算基于有機(jī)鹽小分子的金納米棒可控組裝的另一個(gè)特征是該組裝體金納米棒之間是非平行的，即存在角度，這也是該組裝體存在手性的本質(zhì)，有角度的組裝體等離子共振表現(xiàn)為不同金納米棒的激發(fā)偶極距相互偶合，產(chǎn)生對(duì)光的旋轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生手性；金納米棒的二聚體間距利用三維重建電鏡結(jié)果進(jìn)行表征，距離為9. 6nm,同時(shí)進(jìn)行手性理論計(jì)算設(shè)置該距離為理論計(jì)算的二聚體間距，利用理論計(jì)算，設(shè)置二聚體角度為2度-20度，按照計(jì)算和實(shí)驗(yàn)的出峰波長(zhǎng)符合度，得到11度為實(shí)驗(yàn)最佳符合結(jié)果；金納米棒材料設(shè)置通過(guò)定義其介電常數(shù)實(shí)部和虛部，得到該材料的光譜特性；計(jì)算用金納米棒長(zhǎng)徑比來(lái)自于實(shí)驗(yàn)用金納米棒，長(zhǎng)徑比為2. I ；(6)左右旋對(duì)映體比例的計(jì)算首先計(jì)算摩爾園二色譜ε，利用計(jì)算公式(I)進(jìn)行計(jì)算，其中，c和I分別是金棒二聚體的濃度和比色皿的光程，金棒二聚體的濃度可以利用公式(2)計(jì)算，從原始金棒濃度和金棒二聚體的產(chǎn)率得到，同時(shí)c和I可以作為一個(gè)參數(shù)m進(jìn)行后續(xù)計(jì)算，見(jiàn)公式(3);然后，Λ ε可以通過(guò)公式(4)計(jì)算，其中ε ρ和ε η分別是摩爾元色譜中正峰和負(fù)峰的最大測(cè)定值，Λ ε同時(shí)可以從園二色譜計(jì)算圖譜中進(jìn)行計(jì)算，綜合公式(I) - (4)，得到最終計(jì)算公式(5);左右旋對(duì)映體⑴和㈠的相對(duì)比率k(+)/(_)可以通過(guò)以下公式(6)計(jì)算得到。左右旋對(duì)映體的比例n(n(+)，Π 可以通過(guò)公式(7)- (8)計(jì)算，最終得到左右旋對(duì)映體的比例，η (+) = 59. 1%，n (_)=40· 9% ;公式見(jiàn)下
權(quán)利要求
1.一種基于有機(jī)小分子鹽的金納米棒的手性組裝方法，其特征在于具有等離子共振耦合性質(zhì)，并且表現(xiàn)出最大吸收波長(zhǎng)強(qiáng)度和位置動(dòng)態(tài)變化特征，包括金納米棒的制備，金納米棒的處理，檸檬酸鈉控制金納米棒動(dòng)態(tài)組裝，組裝產(chǎn)物的表征； (1)金納米棒的制備 金納米棒的制備是利用金種子生長(zhǎng)法，金種子的合成將2. 5mL的O. 0005M的氯金酸HAuCl4溶于2. 5mL的O. 2M的十六烷基三甲基溴化銨CTAB中，混合均勻，將O. 3mL新配置、預(yù)冷的O. OlM的硼氫化鈉溶液快速加到上述溶液中，并強(qiáng)力混合2min，然后室溫25°C放置2h，得金種子； 金納米棒的生長(zhǎng)，生長(zhǎng)溶液的配置將O. 15mL、0. 004M的AgNO3, 5mL、0. OOlM的HAuCl4溶液加到5mL、0. 2M的CTAB中，然后加入70 μ L的O. 0788Μ的Vc,充分還原2min,加入12 μ L上述配置的金種子，充分?jǐn)嚢?0s后，于25°C靜置，待用； (2)金納米棒的處理 合成的金納米棒，濃度測(cè)定為O. 24nM,進(jìn)行10000r/min離心IOmin,離心沉淀物重懸于超純水中，靜置待用； (3)檸檬酸鈉控制金納米棒動(dòng)態(tài)組裝 該組裝過(guò)程具有動(dòng)態(tài)旋光和吸收性質(zhì)，隨著組裝時(shí)間的增加，組裝體吸收性波長(zhǎng)藍(lán)光波段移動(dòng)，相應(yīng)地園二色譜也表現(xiàn)出藍(lán)移特性，并且園二色譜圖表現(xiàn)出特征的“S”形曲線，這些性質(zhì)是可控組裝的一個(gè)重要特征； 配置I. 09mg/mL檸檬酸鈉溶液，取10 μ L檸檬酸鈉溶液加入到300 μ L、0. 24nM的金納米棒溶液中，混合均勻，進(jìn)行時(shí)間控制動(dòng)態(tài)組裝，組裝時(shí)間3-42min，得聚合體，并掃描紫外，園二色譜，并做結(jié)構(gòu)表征，監(jiān)控時(shí)間間隔控制為3min ； (4)組裝產(chǎn)物的表征 金納米棒的組裝產(chǎn)物，進(jìn)行園二色譜⑶，紫外光譜，投射和掃描電鏡進(jìn)行表征；對(duì)金棒組裝產(chǎn)物進(jìn)行光學(xué)特征表征，波長(zhǎng)設(shè)置為200nm-1000nm，投射和掃描電鏡對(duì)二聚體、多聚體進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征； (5)手性二聚體園二色譜的計(jì)算 基于有機(jī)鹽小分子的金納米棒可控組裝的另一個(gè)特征是該組裝體金納米棒之間是非平行的，即存在角度，這也是該組裝體存在手性的本質(zhì)，有角度的組裝體等離子共振表現(xiàn)為不同金納米棒的激發(fā)偶極距相互偶合，產(chǎn)生對(duì)光的旋轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生手性； 金納米棒的二聚體間距利用三維重建電鏡結(jié)果進(jìn)行表征，距離為9. 6nm，同時(shí)進(jìn)行手性理論計(jì)算設(shè)置該距離為理論計(jì)算的二聚體間距，利用理論計(jì)算，設(shè)置二聚體角度為2度-20度，按照計(jì)算和實(shí)驗(yàn)的出峰波長(zhǎng)符合度，得到11度為實(shí)驗(yàn)最佳符合結(jié)果；金納米棒材料設(shè)置通過(guò)定義其介電常數(shù)實(shí)部和虛部，得到該材料的光譜特性；計(jì)算用金納米棒長(zhǎng)徑比來(lái)自于實(shí)驗(yàn)用金納米棒，長(zhǎng)徑比為2. I ； (6)左右旋對(duì)映體比例的計(jì)算 首先計(jì)算摩爾園二色譜ε，利用計(jì)算公式(I)進(jìn)行計(jì)算，其中，c和I分別是金納米棒二聚體的濃度和比色皿的光程，金納米棒二聚體的濃度可以利用公式(2)計(jì)算，從原始金納米棒濃度和金納米棒二聚體的產(chǎn)率得到，同時(shí)c和I可以作為一個(gè)參數(shù)m進(jìn)行后續(xù)計(jì)算，見(jiàn)公式(3);然后，Λ ε可以通過(guò)公式(4)計(jì)算，其中ερ和ε η分別是摩爾元色譜中正峰和負(fù)峰的最大測(cè)定值，△ ε同時(shí)可以從園二色譜計(jì)算圖譜中進(jìn)行計(jì)算，綜合公式(I)- (4)，得到最終計(jì)算公式(5);左右旋對(duì)映體(+)和(_)的相對(duì)比率k(+)/(_)通過(guò)公式(6)計(jì)算得到；左右旋對(duì)映體的比例η(η(+)，η )可以通過(guò)公式(7)- (8)計(jì)算，最終得到左右旋對(duì)映體的比例，η (+) = 59. 1%，n (_)=40· 9% ;公式見(jiàn)下
全文摘要
一種基于有機(jī)小分子鹽的金納米棒手性自組裝材料制備方法，屬于納米材料和光學(xué)領(lǐng)域。本發(fā)明的主要實(shí)施步驟為(1)金納米棒的制備；(2)金納米棒的處理；(3)檸檬酸鈉控制金納米棒動(dòng)態(tài)組裝；(3)對(duì)金納米棒組裝產(chǎn)物進(jìn)行光學(xué)和結(jié)構(gòu)表征。基于有機(jī)小分子鹽的金納米棒手性自組裝材料為具有等離子共振耦合性質(zhì)，并且表現(xiàn)出最大吸收波長(zhǎng)強(qiáng)度和位置動(dòng)態(tài)變化特征。本發(fā)明利用有機(jī)小分子鹽進(jìn)行金納米棒的手性組裝，有機(jī)小分子鹽對(duì)于產(chǎn)生手性輸入和手性介導(dǎo)現(xiàn)象，提供了有效的組裝試劑，這種新型組裝方法，是有機(jī)分子化學(xué)和現(xiàn)代納米技術(shù)的完美結(jié)合。
文檔編號(hào)C30B29/02GK102864493SQ20121038904
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者胥傳來(lái), 馬偉, 匡華, 徐麗廣, 朱穎越, 趙媛, 劉麗強(qiáng) 申請(qǐng)人:江南大學(xué)