基于壳层隔绝纳米粒子技术的表面增强和频光谱方法及其在取向分析中的运用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21902134
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    何玉韩
  • 依托单位：
    赣南师范大学
  • 学科分类：
    B0201.基础理论与表征方法
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Molecular orientation in surface/interface is significant to experimental and theory study in chemistry and physics. Sum frequency generation (SFG) with natural surface selective is an ideal tool for quantitative analysis of molecular orientation. To improve the signal-to-noise ratio and application of SFG, the project would assemble the shell-isolated nanoparticles (SHIN NPs) on measured surface to boost the SFG signal. With the parameter optimization and mechanism explore, we try to develop surface-enhanced SFG (SE-SFG) method with an enhanced factor (EF) larger than 1000 and apply to the the orientation measurement of surface molecule. SHIN NPs with ultra-thin shell can reduce the chemical influence on surface and keep enough enhancement. The verification experiments show a EF larger than 800 and three new phenomenon which have not been reported on previous study. The coupling between SFG and different frequency generation and photo-induced SPR damping are significant for EF. The phenomenon of hot-spot transfer provide a possible to boost the signal at difference polarization combination, which is significant for orientation analysis on metal surface. The mechanism study in this project would focus on this three new phenomenon.
定量测定界面分子取向对物理和化学领域的理论和实验研究都具有重要意义。和频光谱(SFG)具有很好的界面选择性，是定量测定界面分子取向的重要方法。为了提高和频光谱的信噪比，扩展SFG的应用范围，本项目拟将壳层隔绝纳米粒子(SHIN NPs)组装于待测界面，通过样品参数的优化和增强机理的研究，发展具有高增强活性(增强因子大于1000)的SE-SFG测试方法，实现界面分子取向的高精度分析。SHIN NPs具有超薄化学惰性壳层，不仅可以减少纳米粒子对界面化学性质的影响，还不会显著降低增强性能。验证实验表明该方法的增强因子至少可以达到800以上，并发现了未被文献报道的三个新现象，其中SFG与差频(DFG)过程的耦合和光学诱导SPR阻尼对增强因子有重要的影响，而热点转移使SE-SFG测定不同偏振组合时的信号成为可能，对分析金属界面分子的取向具有重要的意义。本项目还将对这三个现象进行深入研究。

结项摘要

和频光谱(SFG)具有天然的界面选择性，是定量测定界面分子取向的重要方法。然而SFG信号强较弱，为了提高SFG的信噪比，扩展SFG的应用范围，本项目利用壳层隔绝纳米粒子(SHIN NPs)增强界面的和频光谱的信号，发展了具有高增强活性的表面增强和频光谱方法，即SHINE-SFG技术。在SHIN NPs中，金或银的纳米粒子提供信号增强，超薄的化学惰性SiO2壳层可以减少粒子对界面化学性质的影响，且不会显著降低粒子的信号增强性能。SHINE-SFG方法在待测界面铺上单层的SHIN NPs对信号进行增强（增强因子可达10000），具有较好的灵敏度和适用性。.研究SHINE-SFG的机理有助于SHINE-SFG方法的改进。偏振实验、电磁场模拟和皮秒脉冲的表面增强拉曼光谱的结果表明，超短脉冲激发表面等离激元(SPR)时存在非线性阻尼效应，这可能是SPR与SFG中的可见光匹配时不能产生较强增强的原因。SHINE-SFG信号强度随可见光波长的变化表明，和频-差频(DFG)过程的耦合和发射增强是增强的重要原因。研究还发现了，对硝基苯硫酚和金表面的相互作用可以对SFG产生化学增强效应。.SHINE-SFG方法用于界面分析时，研究发现信号频率常随入射光波长而变化，该结果有望实现局域场强度的定量分析。此现象的进一步分析，首先要校正频率测定的误差。研究通过红外频率标记和数值计算，发现了可见光色散对SFG频率的影响，并提出相应的校正方法。.取向分析是SFG分析界面结构的重要方法。本项目将SHINE-SFG用于非金属界面和部分金属界面的取向分析，取得了初步的成功。但界面存在强的热点转移或电子转移时，其取向分析将变得较为困难。.本项目的研究结果对于界面低浓度物种和界面取向的分析具有一定的参考意义，对于界面超快过程的分析也有积极的意义。

项目成果

期刊论文数量（3）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Polarization- and Wavelength-Dependent Shell-Isolated-Nanoparticle-Enhanced Sum-Frequency Generation with High Sensitivity
高灵敏度的偏振和波长相关的壳隔离纳米粒子增强和频生成
  • DOI：
    10.1103/physrevlett.125.047401
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Physical Review Letters
  • 影响因子：
    8.6
  • 作者：
    He Yuhan;Ren He;You En-Ming;Radjenovic Petar M.;Sun Shi-Gang;Tian Zhong-Qun;Li Jian-Feng;Wang Zhaohui
  • 通讯作者：
    Wang Zhaohui
Thickness-dependent IR distortion from bulk absorption and refraction and its effects on broadband sum frequency generation spectroscopy
体吸收和折射引起的厚度相关红外畸变及其对宽带和频发生光谱的影响
  • DOI：
    10.35848/1882-0786/ac2a58
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Applied Physics Express
  • 影响因子：
    2.3
  • 作者：
    Liu XiaoLin;Guo Wei;He Yuhan;Huangfu ZhiChao;Yu Wenjing;Ning Qianqian;Wang Zhaohui
  • 通讯作者：
    Wang Zhaohui
Plasmonic Gold Nanohole Arrays for Surface-Enhanced Sum Frequency Generation Detection.
用于表面增强和频生成检测的等离激元金纳米孔阵列。
  • DOI：
    10.1073/pnas.2116001118
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Nanomaterials
  • 影响因子：
    5.3
  • 作者：
    Guo Wei;Liu Bowen;He Yuhan;You Enming;Zhang Yongyan;Huang Shengchao;Wang Jingjing;Wang Zhaohui
  • 通讯作者：
    Wang Zhaohui

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  • 发表时间：
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    --
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  • 通讯作者：
    王朝晖
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  • 影响因子：
    --
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  • 通讯作者：
    王朝晖

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基于双共振和频光谱的界面电子结构分析方法和光致电子转移过程研究
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    22262004
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    地区科学基金项目

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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