手性金纳米粒子的圆二色性研究

作     者：李欣宇 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：高波

授予年度：2021年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070205[理学-凝聚态物理] 0702[理学-物理学] 

主      题：圆二色性 诱导手性金纳米粒子 等离激元增强效应 扫描圆二色显微成像 螺旋金纳米粒子 

摘      要：手性金纳米材料,因其创新的基础理解以及在光学、催化和传感方面的潜在应用而引起了极大的研究兴趣。手性金纳米材料的主要研究对象是各种不同类型纳米结构,包括非手性纳米结构在手性分子的诱导下形成的手性复合物,多个非手性纳米结构以手性分子为模板组成的手性组装体,以及不对称生长得到的螺旋纳米结构,主要研究方向是这些手性金纳米结构的圆二色性以及相关应用。手性物质圆二色性的主要研究手段是圆二色谱,通过理论计算、仿真模拟或者仪器测量得到圆二色谱并分析谱图中所反映的信息。但实验测得的圆二色谱通常反映的是大量手性物质在溶液中集体平均的结果,并不能够反映个体的圆二色性,很多个体的特殊性质在圆二色谱中会因为强烈的平均效应而消失。扫描圆二色显微成像系统通过对偏振光进行高频调制,可以探测极其微弱的信号,利用不同的探测波长在一定区域内针对手性材料对于左旋和右旋圆偏振光的差分消光进行单点角度扫描和微区显微成像,分析区域内单个手性纳米结构的圆二色性,当探测波长覆盖足够宽的光谱范围,就可以得到单个手性纳米结构的圆二色谱,从而与含有大量同种手性物质溶液的圆二色谱进行比较,分析单个手性纳米结构特殊性质。本论文分析了非手性金纳米粒子在手性分子的诱导下产生光学手性的机制并推导得到诱导手性金纳米粒子圆二色性的表达式,计算得到了相应的圆二色谱,得到了纳米粒子表面等离激元对手性分子圆二色性的增强效应。并制备了利用L-半胱氨酸修饰的诱导手性金纳米粒子,从样品的圆二色谱中发现了金纳米粒子在其等离激元520 nm共振峰处对L-半胱氨酸圆二色性的增强效应。本论文利用探测波长可变的扫描圆二色显微成像系统对于单个螺旋金纳米粒子角度扫描实验和一定区域内多个螺旋金纳米粒子的显微成像实验,得到了多个粒子在不同探测波长下的信号响应,并测得了区域内每个螺旋金纳米粒子的光谱。