手性光学活性可调的螺旋贵金属纳米晶的制备及圆偏振光催化研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21902148
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0204.胶体与界面化学
  • 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

Chiral metamaterials have a special chiroptical response in the visible to near-infrared region, which has been widely applied in numerous fields, such as, negative refractive index media, chemical sensing, photocatalysis, cancer therapy. However, there are still many challenges in the synthetic technology of chiral plasmonic nanocrystals, which limit the application and development of chiral metamaterials. Herein, the challenging topic we have investigated is to prepare the helical noble plasmonic nanocrystals with a larger size, uniform morphology and structural parameters (screw diameter, pitch, ring number) through wet chemical method. It could overcome the challenges in practical application because of the dipole-dipole coupling between the super-electromagnetic field in the hot spot and the chiral molecule, and its inherent chiral structure effect. A theoretical model was established to study the effects of morphology, compositions and structural parameters on chiroptical activity. Meanwhile, we will also set up a theoretical model to demonstrate the mechanism of chirality origin from biomolecules to helical noble metal nanocrystals. Afterward, a novel helical chiral photocatalyst was prepared to overcome the instability issue of the nanostructure and chiroptical activity during the catalytic applications and the low circularly polarized photocatalytic efficiency issue. This project will provide experimental and theoretical models for new nanophotonics, molecular spectroscopy and photocatalysis.
手性超材料在可见到近红外区域具有特异的光学响应,在圆偏振器、负折射率材料、化学传感器、光催化、癌症治疗等领域具有广泛的应用前景。但是,手性等离激元纳米材料的制备技术还存在着许多挑战,限制着手性超材料的应用和发展。本项目着重研究的挑战性课题是用湿化学法大批量地制备出尺寸较大、形貌均一和结构参数(螺径、螺距、环数)可调的螺旋等离激元纳米晶。螺旋等离激元纳米晶具有超强、稳定和可调的光学活性,其光学起源机制包含手性结构和热点中超电磁场增强与手性分子的耦合强度。建立理论模型,研究形貌、组分和结构参数对光学活性的影响。揭示在分子与胶体晶面的界面处,生物分子的构象转移给仿生型螺旋等离激元纳米晶的机理。在此基础上制备出结构新颖的螺旋型手性光催化剂,克服手性光催化剂结构和光学活性在催化过程中的不稳定性以及圆偏振光催化产氢效率低的难题。本项目将为新型纳米光子学,分子光谱学及光催化提供实验和理论。

结项摘要

手性超材料在可见到近红外区域具有特异的光学响应,在圆偏振器、负折射率材料、化学传感器、光催化、癌症治疗等领域具有广泛的应用前景。本项目采用种子介导生长法,通过控制反应体系中热力学参数(前驱体的浓度、比例和反应温度)和动力学参数(滴加前驱体溶液的速度)制备出了不同长径比的手性金纳米棒,其形貌显示扭曲状态,并且等离激元圆二色光谱峰也具有可光学可调谐性。证明了手性金纳米棒的手性起源于热点增强和手形结构的协同效应,总结了手性分子-晶面处的相互作用机制。将手性金纳米棒上修饰上一层半导体(TiO2)和金属(Ag)层,发现构筑成的复合型等离激元纳米材料依然保持着其手性效应,并且能够将金纳米棒的手性传递给表面的金属Ag纳米层。通过表面增强拉曼技术监控了热电子增强光催化的动力学过程,深入分析了手性纳米材料手性传递和热电子增强光催化的机制。本项目将为新型纳米光子学,分子光谱学及光催化提供实验和理论。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
AgAu Hollow Hexagonal Nanoplates for Ultrasensitive Tracking of Pesticides and Plasmonic Photocatalysis by Surface-Enhanced Raman Spectroscopy
AgAu 空心六角形纳米板用于表面增强拉曼光谱超灵敏追踪农药和等离激元光催化
  • DOI:
    10.1021/acssuschemeng.2c03096
  • 发表时间:
    2022-12
  • 期刊:
    ACS Sustainable Chemistry & Engineering
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Xiaoli Fu;Shenli Wang;Stefanos Mourdikoudis;Junlu Sun;Xing Liu;Weiwei Fu;Yuan Zhang;Fengying Ma;Erjun Liang;Guangchao Zheng
  • 通讯作者:
    Guangchao Zheng
Fine-tune chiroptical activity in discrete chiral Au nanorods
微调离散手性金纳米棒的手性光学活性
  • DOI:
    10.1007/s12274-022-4212-y
  • 发表时间:
    2022-03
  • 期刊:
    Nano Research
  • 影响因子:
    9.9
  • 作者:
    Guangchao Zheng;Sulin Jiao;Wei Zhang;Shenli Wang;Qinghua Zhang;Lin Gu;Weixiang Ye;Junjun Li;Xiaochen Ren;Zhicheng Zhang;Kwok-yin Wong
  • 通讯作者:
    Kwok-yin Wong
Plasmonic metal-organic frameworks
等离激元金属有机框架
  • DOI:
    10.1002/smm2.1047
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Smartmat
  • 影响因子:
    20.4
  • 作者:
    Guangchao Zheng;Isabel Pastoriza-Santos;Jorge Pérez-juste;Luis M. Liz-Marzán
  • 通讯作者:
    Luis M. Liz-Marzán
Chiral Au Nanorods: Synthesis, Chirality Origin, and Applications
手性金纳米棒:合成、手性起源和应用
  • DOI:
    10.1021/acsnano.2c08145
  • 发表时间:
    2022-12-01
  • 期刊:
    ACS NANO
  • 影响因子:
    17.1
  • 作者:
    Wang, Shenli;Liu, Xing;Zheng, Guangchao
  • 通讯作者:
    Zheng, Guangchao
Discrete metal nanoparticles with plasmonic chirality
具有等离子体手性的离散金属纳米粒子
  • DOI:
    10.1039/c9cs00765b
  • 发表时间:
    2021-03-21
  • 期刊:
    CHEMICAL SOCIETY REVIEWS
  • 影响因子:
    46.2
  • 作者:
    Zheng, Guangchao;He, Jijun;Wong, Kwok-Yin
  • 通讯作者:
    Wong, Kwok-Yin

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其他文献

Method for preparing metal nanomaterial with simulated cell structure
一种模拟细胞结构金属纳米材料的制备方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘锦淮;孔令涛;徐敬尧;王进;郑广超
  • 通讯作者:
    郑广超

其他文献

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手性等离激元纳米酶的抗菌效率和选择性研究
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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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