等離子體處理對金剛石發(fā)生Raman散射熒光增強的原因研究

熒光標(biāo)記對生物醫(yī)學(xué)生物傳感、材料科學(xué)等方面都是非常有效的檢測手段。羅丹明、熒光素、吖啶、菁等傳統(tǒng)的**熒光染料分子易發(fā)生團聚(微米級)不易進入細胞。熒光素類標(biāo)記物易與同類物種間發(fā)生能量轉(zhuǎn)移，隨著標(biāo)記量增大熒光信號反而降低，導(dǎo)致自猝滅。 金剛石既發(fā)熒光又無光致漂白現(xiàn)象，高生物相容性且、大比表面積，較易于與抗體結(jié)合形成熒光標(biāo)記物進行靶向標(biāo)記，被廣泛的應(yīng)用到dna無損檢測以及*分析中。 將綠色熒光金剛石納米顆粒與*細胞復(fù)合物結(jié)合，實現(xiàn)利用不同染色劑進人活細胞進行標(biāo)記。將納米金剛石附在蛋白質(zhì)上，利用納米金剛石結(jié)構(gòu)自組形成環(huán)形結(jié)構(gòu)**，成為觀察和了解細胞的工具。然而，現(xiàn)有的金剛石熒光檢測不足以滿足全部檢測需求，需要通過提高熒光強度，進一步擴大其應(yīng)用范圍。 染料分子在電磁場增強和化學(xué)增強的共同作用下，總的增強因子在103~104范圍內(nèi)，分子在間隙中形成“熱點”,對其表面增強拉曼散射及熒光光譜，所探測的分子濃度為10-1mol/l,有望用于生物單分子檢測。利用金屬能帶理論對金屬表面的光致發(fā)光光譜。對**三角形狀的納米天線陣列提高熒光分子距離進行，使熒光得到增強，與之相比等離子體共振技術(shù)較加、簡便、快捷。 利用等離子體共振技術(shù)增強金剛石納米顆粒的熒光強度，將金剛石納米顆粒與性能穩(wěn)定的膠體金結(jié)合，得到分布于膠體金附近的金剛石熒光**強度相比于自由態(tài)熒光**強度大大增加。金剛石發(fā)生raman散射增強和熒光增強的原因可能是：一方面，膠體au具有大的比表面積，顆粒中的自由電子集中在顆粒表面，激發(fā)光與其發(fā)生相互作用，在au顆粒表面形成光波電磁場。 當(dāng)光波電磁場的頻率與自由電子的振動頻率相同時，自由電子發(fā)生集體振蕩，在金屬表面附近形成強烈的局域電場，加速了處于激發(fā)態(tài)的金剛石釋放光子，從而使金剛石的熒光強度得到增強。另一方面，從能量轉(zhuǎn)移的角度分析，當(dāng)金屬中的自由電子與處于激發(fā)態(tài)的熒光分子發(fā)生相互作用時，熒光分子會迅速將能量轉(zhuǎn)移給自由電子。與自由空間的熒光分子相比，這些被轉(zhuǎn)移的能量會以較高的頻率被釋放出來，因此，可看到金剛石熒光增強現(xiàn)象。
處于激發(fā)態(tài)的熒光分子通過弛豫過程將能量轉(zhuǎn)移給金屬形成等離子體，而沒有發(fā)生弛豫的熒光分子所**的熒光又會誘導(dǎo)這些等離子體，產(chǎn)生與熒光分子輻射波長一致的輻射，進而增加熒光強度。利用金剛石納米顆粒與au顆粒形成的等離子體發(fā)生相互作用，增強金剛石的熒光。隨著au的質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增加，金剛石的熒光強度也相應(yīng)增加。等離子體振蕩增強局域電場，加速金剛石光子速率，以及金剛石與au之間發(fā)生能量轉(zhuǎn)移，熒光分子誘導(dǎo)等離子體輻射都是導(dǎo)致金剛石剛石熒光增強的原因。
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