專利名稱：一種基于無機(jī)小分子鹽的金納米棒手性自組裝材料制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種基于無機(jī)小分子鹽的金納米棒自組裝，具有等離子旋光特征的新型材料制備方法，。
背景技術(shù)：
納米技術(shù)和納米材料的持續(xù)發(fā)展，推動(dòng)了納米光學(xué)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，研究各種納米材料及組裝光學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用是當(dāng)今納米技術(shù)發(fā)展的重大方向和科學(xué)問題，各種新型納米科學(xué)問題與現(xiàn)象的提出表現(xiàn)出納米材料相比于傳統(tǒng)材料的優(yōu)越性質(zhì)。貴金屬納米光學(xué)在納米材料和納米組裝領(lǐng)域非?；钴S的一個(gè)熱點(diǎn)前沿，尤其是納米粒子的可控組裝縮表現(xiàn)出的新型光學(xué)現(xiàn)象極為重要。金納米棒，由于其特殊的物理性質(zhì)，各向異性的等離子共振本質(zhì)，其在縱向共振峰表現(xiàn)出非常強(qiáng)的電子震蕩耦合，金納米棒在生物傳感器、材料學(xué)及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有很廣泛的應(yīng)用。金納米棒的組裝所表現(xiàn)出的性質(zhì)，特別是特殊光學(xué)性質(zhì)，是近 年來貴金屬納米光學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，利用無機(jī)小分子鹽進(jìn)行金納米棒的組裝，其表現(xiàn)的手性特征全部來自于金納米棒的各向異性耦合產(chǎn)生，無機(jī)小分子對于此手性的產(chǎn)生不會(huì)有任何影響，而是提供了有效的組裝促發(fā)劑，基于無機(jī)小分子鹽的金納米棒手性組裝是至今為止未有報(bào)道的新型組裝方法，是無機(jī)分子化學(xué)和現(xiàn)代納米技術(shù)的完美結(jié)合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于無機(jī)小分子碳酸鈉的高效進(jìn)行金納米棒組裝的簡便，可控的新型方法，制備出一種具有等離子旋光特征的新型光學(xué)材料。本發(fā)明的技術(shù)方案一種基于無機(jī)小分子鹽的金納米棒手性自組裝材料制備方法，具有等離子共振耦合性質(zhì)，并且表現(xiàn)出最大吸收波長強(qiáng)度和位置動(dòng)態(tài)變化特征，內(nèi)容包括，金納米棒的制備，金納米棒的處理，碳酸鈉控制金納米棒組裝，組裝產(chǎn)物的表征；(I)金納米棒的制備金納米棒的制備是利用金種子生長法，金種子的合成將2. 5mL的O. 0005M的氯金酸HAuCl4溶于2. 5mL的O. 2M的十六烷基三甲基溴化銨CTAB中，混合均勻，將O. 3mL新配置、預(yù)冷的O. OlM的硼氫化鈉溶液快速加到上述溶液中，并強(qiáng)力混合2min，然后室溫25°C放置2h，得金種子；金納米棒的生長，生長溶液的配置將O. 15mL、0. 004M的AgNO3, 5mL、0. OOlM的HAuCl4溶液加到5mL、0. 2M的CTAB中，然后加入70 μ L的O. 0788Μ的Vc,充分還原2min,加入12 μ L上述配置的金種子，充分?jǐn)嚢?0s后，于25°C靜置，待用；(2)金納米棒的處理合成的金納米棒,濃度測定為O. 24nM,進(jìn)行10000r/min離心IOmin,離心沉淀物重
懸于超純水中，靜置待用；(3)碳酸鈉控制金納米棒組裝
該組裝過程具有動(dòng)態(tài)旋光和吸收性質(zhì)，隨著組裝時(shí)碳酸鈉終濃度的增加，組裝體吸收性波長藍(lán)光波段移動(dòng)，相應(yīng)地園二色譜也表現(xiàn)出藍(lán)移特性，并且園二色譜圖表現(xiàn)出特征的“S，，形曲線，這些性質(zhì)是可控組裝的一個(gè)重要特征；配置2. 92mg/mL碳酸鈉溶液，加入到系列金納米棒溶液中，使碳酸鈉終濃度分別為 I. InM, 13. 9nM, 40. 4nM, 78. InM, 125. 8nM, 182. 6nM, 247. 7nM, 320. 2nM,加完碳酸鈉溶液后混勻，組裝產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)和光譜表征；(4)組裝產(chǎn)物的表征金納米棒的組裝產(chǎn)物，進(jìn)行園二色譜CD，紫外光譜，投射和掃描電鏡進(jìn)行表征；波長設(shè)置為200nm-1000nm,投射和掃描電鏡對二聚體、多聚體進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征；(5)手性二聚體園二色譜的理論計(jì)算基于無機(jī)鹽小分子的金棒可控組裝的另一個(gè)特征是該組裝體金納米棒之間是非平行的，即存在角度，這也是該組裝體存在手性的本質(zhì)，有角度的組裝體等離子共振表現(xiàn)為不同金納米棒的激發(fā)偶極距相互偶合，產(chǎn)生對光的旋轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生手性；金納米棒的二聚體間距利用三維重建電鏡結(jié)果進(jìn)行表征，距離為9. Inm,同時(shí)進(jìn)行手性理論計(jì)算設(shè)置該距離為理論計(jì)算的二聚體間距，利用理論計(jì)算，設(shè)置二聚體角度2度-20度，按照計(jì)算和實(shí)驗(yàn)的出峰波長符合度，得到14度為實(shí)驗(yàn)最佳符合結(jié)果；金納米棒材料設(shè)置通過定義其介電常數(shù)實(shí)部和虛部，得到該材料的光譜特性；計(jì)算用金納米棒長徑比來自于實(shí)驗(yàn)用金納米棒，長徑比為2. 4 ；(6)左右旋對映體比例的計(jì)算首先計(jì)算摩爾園二色譜ε，利用計(jì)算公式(I)進(jìn)行計(jì)算，其中，c和I分別是金納米棒二聚體的濃度和比色皿的光程，金納米棒二聚體的濃度可以利用公式(2)計(jì)算，從原始金納米棒濃度和金納米棒二聚體的產(chǎn)率得到，同時(shí)c和I可以作為一個(gè)參數(shù)m進(jìn)行后續(xù)計(jì)算，見公式(3);然后，Λ ε可以通過公式(4)計(jì)算，其中ε ρ和ε η分別是摩爾元色譜中正峰和負(fù)峰的最大測定值，△ ε同時(shí)可以從園二色譜計(jì)算圖譜中進(jìn)行計(jì)算，綜合公式(I)- (4)，得到最終計(jì)算公式(5);左右旋對映體(+)和(_)的相對比率k(+)/(_)通過公式(6)計(jì)算得到；左右旋對映體的比例Π ( n (+)，n 通過公式(7)- (8)計(jì)算，得到比例分別為η (+)=51. 2%, n (-) = 48. 8% ;公式見下
權(quán)利要求
1.一種基于無機(jī)小分子鹽的金納米棒手性自組裝材料制備方法，其特征在于具有等離子共振耦合性質(zhì)，并且表現(xiàn)出最大吸收波長強(qiáng)度和位置動(dòng)態(tài)變化特征，內(nèi)容包括，金納米棒的制備，金納米棒的處理，碳酸鈉控制金納米棒組裝，組裝產(chǎn)物的表征； (1)金納米棒的制備 金納米棒的制備是利用金種子生長法，金種子的合成將2. 5mL的O. 0005M的氯金酸HAuCl4溶于2. 5mL的O. 2M的十六烷基三甲基溴化銨CTAB中，混合均勻，將O. 3mL新配置、預(yù)冷的O. OlM的硼氫化鈉溶液快速加到上述溶液中，并強(qiáng)力混合2min，然后室溫25°C放置2h，得金種子； 金納米棒的生長，生長溶液的配置將O. 15mL、0. 004M的AgNO3, 5mL、0. OOlM的HAuCl4溶液加到5mL、0. 2M的CTAB中，然后加入70 μ L的O. 0788Μ的Vc,充分還原2min,加入12 μ L上述配置的金種子，充分?jǐn)嚢?0s后，于25°C靜置，待用； (2)金納米棒的處理 合成的金納米棒，濃度測定為O. 24nM,進(jìn)行10000r/min離心IOmin,離心沉淀物重懸于超純水中，靜置待用； (3)碳酸鈉控制金納米棒組裝 該組裝過程具有動(dòng)態(tài)旋光和吸收性質(zhì)，隨著組裝時(shí)碳酸鈉終濃度的增加，組裝體吸收性波長藍(lán)光波段移動(dòng)，相應(yīng)地園二色譜也表現(xiàn)出藍(lán)移特性，并且園二色譜圖表現(xiàn)出特征的“S”形曲線，這些性質(zhì)是可控組裝的一個(gè)重要特征； 配置2. 9 2mg/mL碳酸鈉溶液，加入到系列金納米棒溶液中，使碳酸鈉終濃度分別為I. InM, 13. 9nM, 40. 4nM, 78. InM, 125. 8nM, 182. 6nM, 247. 7nM, 320. 2nM,加完碳酸鈉溶液后混勻，組裝產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)和光譜表征； (4)組裝產(chǎn)物的表征 金納米棒的組裝產(chǎn)物，進(jìn)行園二色譜CD，紫外光譜，投射和掃描電鏡進(jìn)行表征；波長設(shè)置為200nm-1000nm，投射和掃描電鏡對二聚體、多聚體進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征； (5)手性二聚體園二色譜的理論計(jì)算 基于無機(jī)鹽小分子的金棒可控組裝的另一個(gè)特征是該組裝體金納米棒之間是非平行的，即存在角度，這也是該組裝體存在手性的本質(zhì)，有角度的組裝體等離子共振表現(xiàn)為不同金納米棒的激發(fā)偶極距相互偶合，產(chǎn)生對光的旋轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生手性； 金納米棒的二聚體間距利用三維重建電鏡結(jié)果進(jìn)行表征，距離為9. Inm,同時(shí)進(jìn)行手性理論計(jì)算設(shè)置該距離為理論計(jì)算的二聚體間距，利用理論計(jì)算，設(shè)置二聚體角度2度-20度，按照計(jì)算和實(shí)驗(yàn)的出峰波長符合度，得到14度為實(shí)驗(yàn)最佳符合結(jié)果；金納米棒材料設(shè)置通過定義其介電常數(shù)實(shí)部和虛部，得到該材料的光譜特性；計(jì)算用金納米棒長徑比來自于實(shí)驗(yàn)用金納米棒，長徑比為2. 4 ； (6)左右旋對映體比例的計(jì)算 首先計(jì)算摩爾園二色譜ε，利用計(jì)算公式(I)進(jìn)行計(jì)算，其中，c和I分別是金納米棒二聚體的濃度和比色皿的光程，金納米棒二聚體的濃度可以利用公式(2)計(jì)算，從原始金納米棒濃度和金納米棒二聚體的產(chǎn)率得到，同時(shí)c和I可以作為一個(gè)參數(shù)m進(jìn)行后續(xù)計(jì)算，見公式(3);然后，Λ ε可以通過公式(4)計(jì)算，其中ερ和ε η分別是摩爾元色譜中正峰和負(fù)峰的最大測定值，△ ε同時(shí)可以從園二色譜計(jì)算圖譜中進(jìn)行計(jì)算，綜合公式(I)- (4)，得到最終計(jì)算公式(5);左右旋對映體(+)和(_)的相對比率k(+)/(_)通過公式(6)計(jì)算得到；左右旋對映體的比例η(η(+)，η )通過公式(7)- (8)計(jì)算，得到比例分別為Il⑴=I.2%, n (-) = 48. 8% ;公式見下
全文摘要
一種基于無機(jī)小分子鹽的金納米棒手性自組裝材料制備方法，屬于納米材料和光學(xué)領(lǐng)域。本發(fā)明的主要實(shí)施步驟為(1)金納米棒的制備；(2)金納米棒的處理；(3)碳酸鈉動(dòng)態(tài)組裝；(4)對金納米棒組裝產(chǎn)物進(jìn)行光學(xué)和結(jié)構(gòu)表征。本發(fā)明制備的基于無機(jī)鹽碳酸鈉的金納米棒的手性組裝材料，其具有等離子共振耦合性質(zhì)，并且表現(xiàn)出最大吸收波長強(qiáng)度和位置動(dòng)態(tài)變化特征。利用無機(jī)小分子鹽進(jìn)行金納米棒的組裝，其表現(xiàn)的手性特征全部來自于金納米棒的各向異性耦合產(chǎn)生，無機(jī)小分子鹽對于此手性的產(chǎn)生不會(huì)有任何影響，而是提供了有效的組裝促發(fā)劑，基于無機(jī)小分子鹽的金納米棒手性組裝是至今為止未有報(bào)道的新型組裝方法，是無機(jī)分子化學(xué)和現(xiàn)代納米技術(shù)的完美結(jié)合。
文檔編號B22F9/24GK102896325SQ20121038904
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者胥傳來, 馬偉, 匡華, 徐麗廣, 王利兵, 朱穎越, 趙媛, 劉麗強(qiáng) 申請人:江南大學(xué)