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当贵金属纳米材料与共振能相匹配的光子相互作用时,纳米材料会对光子能量产生很强的吸收作用,发生局域表面等离子体共振(Localized surface plasmon resonance,LSPR),并在纳米结构表面产生很强的电磁场和高密度的高能电荷载流子(电子-空穴对)。LSPR效应可增强金属纳米颗粒附近量子点(QDs)的电致化学发光(ECL)效率。同时在LSPR效应的作用下,贵金属纳米粒子会加速一些电化学氧化还原反应的进行。结合局域表面等离子体共振效应,本文针对量子点电致化学发光效率较低和扫描电化学显微镜(SECM)探针上反馈电流较小的问题设计了如下两个体系:1.LSPR增强电致化学发光传感器由于LSPR效应,量子点近端金属纳米颗粒(NPs)表面大幅度增强的局域电场能显著增强量子点的ECL信号。在本工作中,基于DNA四面体框架结构修饰的平台,我们设计了一个LSPR增强的ECL传感器,并用于端粒酶活性的检测。修饰在电极表面的DNA四面体三维刚性结构能够准确地调节硫化镉量子点(CdSQDs)和鲁米诺标记的金纳米颗粒(L-Au NPs)之间的距离,同时使L-Au NPs的自组装更为均匀可控。在端粒酶的诱导作用下,多个L-Au NPs组装在DNA四面体框架结构顶端,CdS QDs(-1.25 V vs.SCE)和鲁米诺(+0.33 V vs.SCE)的ECL强度均逐渐增强,因此,我们可对端粒酶活性进行CdSQDs和鲁米诺的双信号ECL分析。这种设计的方法对端粒酶的鉴定具有高选择性,成功地用于识别癌细胞和正常细胞。该工作表明基于DNA四面体框架结构的LSPR增强ECL传感器在生物分析中具有优异的前景。2.LSPR增强电化学用于扫描电化学显微镜精准定位根据金纳米颗粒(AuNPs)的LSPR可以催化电化学氧化还原反应,进而增强电流信号的原理,在这项研究中我们利用LSPR增强SECM探针上的反馈电流来提高SECM在负反馈模式下的信噪比和定位的精准度。首先我们利用激光拉针仪制备尖端沉积了金纳米颗粒的碳超微电极(直径:600nm)作为SECM的探针。在SECM负反馈模式的运行过程中,我们采用532 nm单色激光照射SECM探针尖端的金纳米颗粒,此时金纳米颗粒表面会产生局域表面等离子体共振。由于LSPR效应,SECM探针上电化学氧化三正丙胺(TPrA)的氧化电流可以增强至原来的1.2-2倍,同时SECM的背景噪音维持不变。在SECM扫描过程中反馈电流始终被放大,直至探针几乎贴近基底表面。这种方法可提高SECM的信噪比,增加扫描精度,并减小SECM探针磨损甚至损坏的可能性。我们的研究提供了一种放大SECM反馈信号的方法,这对于利用SECM技术进行更高精度的测量具有重要意义。