纳米多孔金膜表面等离子体共振效应的理论分析和传感应用

王丽 逯丹凤 高然 程进 张喆 祁志美

引用本文: 王丽,  逯丹凤,  高然,  程进,  张喆,  祁志美. 纳米多孔金膜表面等离子体共振效应的理论分析和传感应用[J]. 物理化学学报, 2017, 33(6): 1223-1229. doi: 10.3866/PKU.WHXB201702282 shu
Citation:  WANG Li,  LU Dan-Feng,  GAO Ran,  CHENG Jin,  ZHANG Zhe,  QI Zhi-Mei. Theoretical Analyses and Chemical Sensing Application of Surface Plasmon Resonance Effect of Nanoporous Gold Films[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2017, 33(6): 1223-1229. doi: 10.3866/PKU.WHXB201702282 shu

纳米多孔金膜表面等离子体共振效应的理论分析和传感应用

  • 基金项目:

    国家重点基础研究发展规划项目(973)(2015CB352100),国家自然科学基金(61377064,61401432,61401019,61675203)和中国科学院科研装备研制项目(YZ201508)资助

摘要: 纳米多孔金膜(NPGF)化学和热力学稳定性好,比表面积大,具有显著的表面等离子体共振(SPR)效应,适宜于用作SPR生化传感芯片。本文对NPGF的SPR效应进行了理论分析,得到了在NPGF/空气界面传播的表面等离子体色散曲线,获得了优化NPGF-SPR传感性能所需的最佳薄膜厚度约为60 nm;在此基础上利用溅射沉积-化学脱合金两步法在玻璃基板上制备出大面积均匀的超薄NPGF,采用Krestchmann棱镜耦合结构测试了NPGF在可见-近红外波段的SPR共振光谱及其传感特性,通过利用菲涅耳公式并结合Bruggeman介电常数近似理论对测得的共振波长进行拟合,得出NPGF的孔隙率约为0.38。未经修饰的NPGF是亲水薄膜,能够有效富集水中的双酚A,使得NPGF-SPR传感器对双酚A的探测下限达到5 nmol·L-1;经过疏水化处理后,NPGF对非极性苯并芘分子的富集能力获得显著增强,使得传感器对苯并芘的探测下限达到1 nmol·L-1

English

    1. [1]

      (1) Sun, Q.; Ueno, K.; Yu, H.; Kubo, A.; Matsuo, Y.; Misawa, H. Light Sci. Appl. 2013, 2, e118. doi: 10.1038/lsa.2013.74

    2. [2]

      (2) Ruffato, G.; Romanato, F.; Garoli, D.; Cattarin, S. Opt. Exp. 2011, 19 (14), 13164. doi: 10.1364/OE.19.013164

    3. [3]

      (3) Fan, M.; Wang, Z. Y.; Liu, C. J. Acta Phys. -Chim. Sin. 2017, 33 (2), 435. [方敏, 王宗元, 刘昌俊. 物理化学学报, 2017, 33 (2), 435. ] doi: 10.3866/PKU.WHXB20161110

    4. [4]

      (4) Njoki, P. N.; Lim, I. S.; Mott, D.; Park, H. Y.; Khan, B.; Mishra, S.; Sujakumar, R.; Luo, J.; Zhong, C. J. Phys. Chem. C 2007, 111 (40), 14664. doi: 10.1021/jp074902z

    5. [5]

      (5) Zhang, Z.; Lu, D. F.; Qi, Z. M. Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29 (4), 868.[张喆,逯丹凤,祁志美. 物理化学学报, 2013, 29 (4), 868.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201302222

    6. [6]

      (6) Wang, Z.; Yang, M.; Chen, C.; Zhang, L.; Zeng H. Sci. Report 2016, 6, 29611. doi: 10.1038/srep29611.

    7. [7]

      (7) Biener, J.; Nyce, G. W.; Hodge, A. M.; Biener, M. M.; Hamza, A. V.; Maier, S. A. Adv. Mater. 2008, 9999, 1. doi: 10.1002/adma.200701899.

    8. [8]

      (8) Detsi, E.; Punzhin, S.; Rao, J.; Onck, P. R.; De Hosson, J. T. M. ACS Nano 2012, 6, 3734. doi: 10.1021/nn300179n

    9. [9]

      (9) Feng, J.; Wu, J. Small 2012, 8, 3786. doi: 10.1002/small.201201591

    10. [10]

      (10) Fang, C.; Bandaru, N. M.; Ellis, A. V.; Voelcker, N. H. J. Mater. Chem.2 012, 22, 2952. doi: 10.1039/c2jm14889g

    11. [11]

      (11) Cherevko, S.; Chung, C. H. Electrochem. Commun. 2011, 13, 16. doi: 10.1016/j.elecom.2010.11.001

    12. [12]

      (12) Qian, L. H.; Chen, M. W. Appl. Phys. Lett. 2007, 91 (8), 083105. doi: http//dx.doi.org/10.1063/1.2773757

    13. [13]

      (13) Fujita, T.; Guan, P.; Mckenna, K.; Lang, X.; Hirata, A.; Zhang, L.; Tokunaga, T.; Arai, S.; Yamamoto, Y.; Tanaka, N.; Ishikawa, Y.; Asao, N.; Yamamoto, Y.; Erlebacher, J.; Chen, M. Nat. Mater. 2012, 11 (9), 775. doi: 10.1038/nmat3391

    14. [14]

      (14) Qi, Z. M.; Honma, I.; Zhou, H. Anal. Chem. 2006, 78, 1034-1041. doi: 10.1021/ac051380f.

    15. [15]

      (15) Raether, H. Springer Berlin Heidelberg, 1988, 111 (1): 4-13.

    16. [16]

      (16) http//www.chemspider.com/Chemical-Structure.2246.html.

    17. [17]

      (17) Wang, X.; Hao, W; Zhang, H.; Pan, Y.; Kang, Y.; Zhang, X.; Zou, M.; Tong, P.; Du, Y. Spectrochim. Acta Part A, Mol. Biomol. Spectrosc. 2015, 139, 215. doi: 10.1016/j.saa.2014.11.104

    18. [18]

      (18) Zhang, Z.; Lu, D. F.; Qi, Z. M. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 3342. doi: 10.1021/jp2102429.

    19. [19]

      (19) Bao, L.; Sheng, P.; Li, J.; Wu, S.; Cai, Q; Yao, S. Analyst 2012, 137, 4010. doi: 10.1039/C2AN35589B

    20. [20]

      (20) Fu, S.; Guo, X.; Wang, H.; Yang, T.; Wen, Y. Sens. Actuators B 2015, 212, 200. doi: 10.1016/j.snb.2015.01.134

    21. [21]

      (21) Feng, A.; Duan, J. M.; Du, J. J.; Jing, C. Y. Environ. Chem. 2014, 1 (33), 47. [冯艾, 段晋明, 杜晶晶, 景传勇. 环境化学, 2014, 1 (33), 47.] doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2014.01.001

    22. [22]

      (22) Xie, Y. F.; Wang, X.; Ruan, W. D. Song, W.; Zhao, B. Spectrosc. Spect. Anal. 2011, 31 (9), 2320. [谢云飞, 王旭, 阮伟东, 宋薇, 赵冰. 光谱学与光谱分析, 2011, 31 (9), 2320.]

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  2
  • 文章访问数:  615
  • HTML全文浏览量:  101
文章相关
  • 发布日期:  2017-02-28
  • 收稿日期:  2016-12-15
  • 修回日期:  2017-02-27
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章