单个表面等离激元纳米结构调控分子光辐射的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11374026
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    89.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2206.微纳光学与光子学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Spontaneous emission of molecule or quantum dot modified by plasmonic metallic nanostructures is well known as an important and fundamental question in many interdisciplinary research fields, for instance, photovoltaic transduction, biological detection and imaging, modification of single photon source etc. In this proposal, we are planning to investigate the interaction between plasmonic nanostructure and fluorescent molecules, especially, to investigate the fluorescence behaviors near a single nanostructure, which will allow us to understand and reveal the physical origin deeply. At first, an advantaged multi-functional experimental platform will be constructed based on inverter optical microscope, single isolated nanostructure will be characterized by Atomic force microscope,scanning near-field optical microscope, confocal optical scanning image, and the surface plasmon resonance scattering spectrum can be obtained in situ. Then, fluorescence behavior in the vicinity of a single nanostructure will be investigated by single molecule fluorescence correlation spectroscopy and time-correlation single photon count technique,like as the fluorescence spectrum, intensity, lifetime, emission angular distribution and polarization properties. With the help of electromagnetic numerical simulation, single molecule behavior near single nanostructure can be obtained through statistical analysis of the experimental data. The project would lead to understand the interaction between plasmonic nanostructure and molecule deeply, and further modify or control the spontaneous emission process efficiently, then to explore the relative biological detection applications based on the understanding of the interaction.
金属纳米结构亦称光学纳米天线,其表面等离激元共振对分子自发光辐射过程的影响显著,其中的相互作用现象在许多前沿交叉领域是重要的科学问题。本项目将在实验上着重观测单个等离激元纳米结构附近的分子荧光行为,并在理论上模拟计算其相互作用过程,以深入研究和理解其物理内涵。我们将基于近场光学扫描显微镜的多功能复合测试平台,原位观测研究单个金属纳米结构附近的分子荧光光谱、荧光强度、激发态寿命、辐射远场角分布及偏振等特性。并且将把实验结果的数据统计分析和电磁数值理论模拟结果相结合,探索增强金属纳米结构与荧光分子相互作用的关键因素。期望通过选择纳米结构的材料性质,控制其几何尺寸、形状、间距等,以及设置激发和探测配置等,实现优化的纳米光学天线以调控分子荧光发射特性。使之既能够极大地增强荧光辐射强度,也能调控分子辐射方向即具有较好的单向性,实现高灵敏的单分子荧光探测,以用来探索在生物探测方面的应用研究。

结项摘要

对自发辐射过程的调控是许多前沿领域的重要基础科学问题,通过调节发射源附近的电磁场环境可实现对自发辐射的调制。金属纳米结构亦称光学纳米天线由于其表面等离激元共振特性,可以极大的局域增强电磁场从而可高效的调控电磁环境实现对自发辐射的调控。在项目支持下,我们首先基于近场光学扫描显微镜,建立了多功能复合测试平台,可是原位观测研究单个金属纳米结构附近的分子荧光光谱、荧光强度、激发态寿命、辐射远场角分布及偏振等特性。我们在理论上设计研究了多种光学纳米天线,如何高效增强局域激发场强,提高发射量子效率,控制发射方向,提高探测信号噪音比等多个方面。同时,在实验上我们研究了单个金属纳米结构的表面增强光谱,如表面增强石墨烯拉曼散射和金属表面增强荧光的研究。并在原位多功能探测系统上实现了单个金纳米颗粒与单个发光体的耦合,同时实现了光发射的增强和光发射方向的调控。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Directionally enhanced probe for side-illumination Tip enhanced spectroscopy
用于侧照的定向增强探头 尖端增强光谱
  • DOI:
    10.1002/jrs.4946
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Raman Spectroscopy
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Shen Hongming;Lu Guowei;Cao Zhengmin;He Yingbo;Cheng Yuqing;Li Jiafang;Li Zhi-Yuan;Gong Qihuang
  • 通讯作者:
    Gong Qihuang
Plasmonic-enhanced two-photon fluorescence with single gold nanoshell
单金纳米壳等离子体增强双光子荧光
  • DOI:
    10.1007/s11433-014-5460-y
  • 发表时间:
    2014-03
  • 期刊:
    Science China: Physics, Mechanics and Astronomy
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Perriat, P.;Martini, M.;Tillement, O.;Gong, Qihuang
  • 通讯作者:
    Gong, Qihuang
Nano-gap between a gold tip and nanorod for polarization dependent surface enhanced Raman scattering
金尖和纳米棒之间的纳米间隙,用于偏振相关表面增强拉曼散射
  • DOI:
    10.1063/1.4971832
  • 发表时间:
    2016-12-05
  • 期刊:
    APPLIED PHYSICS LETTERS
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Cao, Zhengmin;He, Yingbo;Lu, Guowei
  • 通讯作者:
    Lu, Guowei
Photoluminescence of a single complex plasmonic nanoparticle.
单个复杂等离子体纳米颗粒的光致发光。
  • DOI:
    10.1038/srep03867
  • 发表时间:
    2014-01-27
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Zhang T;Lu G;Shen H;Shi K;Jiang Y;Xu D;Gong Q
  • 通讯作者:
    Gong Q
局域表面等离激元增强荧光研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    科学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕国伟;沈红明;程宇清;龚旗煌
  • 通讯作者:
    龚旗煌

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鄂尔多斯矿区典型厚顶宽煤柱采场冲击地压机理
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭文豪;曹安业;温颖远;薛成春;吕国伟;赵乾
  • 通讯作者:
    赵乾

其他文献

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基于飞秒-光发射电子显微镜超高时空分辨研究激子与表面等离激元耦合现象和机理
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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

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          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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