基于DNA自组装的手性金纳米棒超结构的精确组装及光学性质研究

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在过去的数十年中,DNA纳米技术的飞速发展给纳米光子学带来许多全新的工具。DNA纳米技术特别是DNA折纸自组装技术已应用于指导等离激元纳米颗粒在空间中精准排布,通过自下而上的方法成功构建了一系列具有手性光学特性的等离激元纳米结构。本文在先前大量研究的基础上,利用DNA折纸术,开展了利用各向异性的金纳米粒子构筑等离激元纳米结构的研究,主要的研究内容包括以下几个方面:首先,合成了一系列不同尺寸的金纳米粒子,粒径均一、分散性好,LSPR共振峰在650nm-920nm,并尝试了使用快速的DNA修饰、纯化方法,完成了DNA功能化,用时与传统方法相比大大缩短,并且产物也更加稳定。设计了一种平面三角形DNA折纸,组装简便。利用此方法优秀的可编程性,可对其进行多种配对,并可灵活的选择和设计捕获链来实现不同的手性结构。表征结果证明成功组装出了产率较高,分散性较好的三角形DNA折纸模板。其次,尽管通过自上而下的电子束光刻技术,可以制造手性超结构。但由于其存在的局限性,使用传统的自上而下方法制造更精确的结构将颇具挑战。我们利用DNA折纸模板,通过对DNA折纸上下层巧妙的设计,用不同尺寸的金纳米棒作为纳米结构的基元,用不同的DNA序列修饰金纳米棒,快速的组装出手性二聚体结构,上下层金棒呈60°的二面角,并在此基础上,构建手性双星十二聚体结构,不同尺寸的十二聚体有着连续的光谱,达到对一个体系的研究,表征结果证明成功组装出平面手性结构。并制备了金核银壳结构,在过程中探究了不同实验条件对于结构生长的影响,作为体系的延申。手性超结构表现出明显的CD信号,十二聚体由于叠加的耦合模式进一步放大了CD信号,计算得出了较大的光学不对称因子,最大可至0.06以上。另外单个颗粒的灵敏度变化具有尺寸依赖性,深入理解手性纳米探针的光学特性对于局域表面等离激元传感的发展和应用很重要。通过使用暗场显微镜,研究了双星结构单颗粒的散射特性。并且研究了单颗粒的圆偏振发光特性,结果符合手性发光的一般规律,并表现出较强的发射强度。
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