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材料科学与工程学院在金纳米晶的制备和光学性质研究方面获得新突破


[日期:2016-05-30来源:bbin真人app   作者: 阅读: 次]

金纳米晶由于其在可见和近红外波段特殊的光学性质——表面等离激元共振,在传感、生物科技、新能源、信息传输和存储方面表现出巨大的应用前景,已成为近几年纳米材料和科技领域研究的热点。在这些应用中,金纳米晶的性能完全取决于其表面等离激元共振。因此,结构简单而光学性质丰富的金纳米晶一直为研究者所追求。目前,已报到的金纳米晶中只有金纳米杯可以在单个颗粒中同时实现电偶极和磁偶极共振。然而,金纳米杯的湿化学可控合成仍是一个极富有挑战的课题,从而限制了金纳米杯光学性质和应用的研究。针对该问题,我院无机非金属光电功能材料研究团队的江瑞斌教授与香港中文大学王建方教授合作,实现了金纳米杯的湿化学可控合成,并对金纳米杯的光学性质进行了研究。

上述研究以“Colloidal Gold Nanocups with Orientation-Dependent Plasmonic Properties”为题,发表在近期的《先进材料》(影响因子17.493)(Advanced Materials, 2016, DOI:10.1002/adma.201601442)。

采用PbS纳米八面体作为晶种,通过成核动力学和生长热力学控制,实现了Au选择性的只在PbS纳米八面体的一个顶点成核,从而形成Au半包PbS的杂化纳米结构,最后通过选择性除去PbS的方法得到Au纳米杯。该方法可以通过调控PbS的尺寸和用量方便地调控Au纳米杯的大小和高度。对Au纳米杯的光学性质研究发现Au纳米杯的光学性质具有取向依赖性。当Au纳米杯的开口朝向衬底时,Au纳米杯和衬底之间具有极强的光学耦合作用,从而把光场极大地聚焦到Au纳米杯和衬底之间。这种极强的光场聚焦能力可以用来增强薄膜和二维材料的拉曼、荧光和上转换等光学信号。同时,由于其光学性质的取向依赖性,Au纳米杯表现出取向依赖的表面拉曼增强效应。这种取向依赖的拉曼增强效应在防伪领域具有很大的应用前景。