単一金ナノ粒子の表面プラズモン共鳴光散乱分光

单个金纳米粒子的表面等离子体共振光散射光谱

基本信息

批准号：
14050062
负责人：
朝日剛
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

透明ガラス基板上の単一金ナノ粒子の光散乱スペクトルを顕微レイリー散乱分光システムを用いて測定し、大きさ50〜250nm球形粒子について、表面プラズモン共鳴スペクトルのサイズおよび媒体の屈折率依存性をミー理論によって定量的に評価できることを単一粒子レベルではじめて明らかにした。また、表面プラズモン共鳴に及ぼす、溶媒や水溶液中の塩濃度の効果を単一粒子分光によって調べ、本手法によって金ナノ粒子表面の局所環境の効果を高感度に検出し、かつそれを定量的に評価できることを確認した。HCl、NaCl、CaCl_2水溶液中における大きさ約100nmの単一金ナノ粒子のスペクトルから、表面プラズモン共鳴スペクトルは、1)塩濃度とともに長波長シフトする。2)シフト量はCl^-イオンの濃度が高いほど大きくなる。3)スペクトルのシフトや形状の変化には、粒子ごとにばらつきがあるが、同一粒子についてCl^-は濃度が高いほどシフト量は大きいことが分った。表面を化学修飾したナノ粒子の結果、さらにはミー理論に基づいたスペクトルの定量的な解析から、粒子表面へのCl^-イオンの吸着によって表面プラズモン共鳴スペクトルが敏感に変化することを明らかにした。このように、単一粒子について測定することによって、サイズや形状の効果を排除して、吸着分子の効果を明確にすることが可能となり、得られた成果は、金ナノ粒子の表面プラズモン共鳴に与える表面吸着分子の影響とその機構に対して基本的な知見を与えるとともに、単一金ナノ粒子の分光測定を利用した新しい分子・バイオセンサーの基礎につながるものである

使用显微瑞利散射光谱系统测量透明玻璃基板上单个金纳米颗粒的光散射光谱，并测量尺寸为 50 至 250 nm 的球形颗粒的表面等离子体共振光谱的尺寸和折射率依赖性首次揭示了在单粒子水平上可以用理论进行定量评估。此外，我们利用单粒子光谱研究了溶剂和水溶液中的盐浓度对表面等离子体共振的影响，利用这种方法，我们能够高灵敏度地检测局部环境对金纳米颗粒表面的影响并对其进行定量分析，确认其可以进行评价。从尺寸约为100 nm的单个金纳米粒子在HCl、NaCl和CaCl_2水溶液中的光谱来看，表面等离子体共振光谱表明：1）随着盐浓度的增加，波长向更长的波长移动； 2) 位移量随着 Cl^- 离子浓度的增加而增加。 3）光谱位移和形状变化因粒子而异，但发现对于同一粒子，Cl^-浓度越高，位移量越大。从表面化学修饰的纳米颗粒的结果和基于米氏理论的光谱定量分析结果表明，由于Cl^-离子在颗粒表面的吸附，表面等离子体共振光谱发生敏感的变化。这样，通过测量单个颗粒，可以消除尺寸和形状的影响，并阐明吸附分子的影响，所获得的结果基于金纳米颗粒的表面等离子体共振，这将为金纳米颗粒的基础知识提供基础知识。表面吸附分子的影响及其机制，也将成为使用单个金纳米粒子的光谱测量的新型分子/生物传感器的基础。