紫外-可见光谱法表征金纳米颗粒的光学性质

紫外-可见光谱法表征金纳米颗粒的光学性质

续接上文

不同程度的聚集对LSPR（局域表面等离子体共振效应）的影响不同。
为了证明聚集程度对LSPR的影响，将20nm的AuNPs（金纳米颗粒）与不同浓度的盐溶液混合，并使用UV-Vis光谱进行分析，如下图。AuNPs的传统制备方法是柠檬酸钠还原金盐，因此金纳米颗粒被柠檬酸阴离子覆盖。每个AuNP表面的净负电荷会影响胶体的稳定性。当加入盐时，AuNP表面的净负电荷被覆盖，最初阻止AuNP聚集的静电相互作用被消除，极大地降低了胶体的稳定性。在没有聚集剂的情况下，粒径220nm的AuNPs在524nm处表现出LSPR效应，呈深红色。
为了控制诱导聚集，使低浓度的盐溶液与AuNPs混合，AuNPs会变成粉红色，胶体保持稳定。该溶液的吸光度图谱表明，与没有诱导聚集的AuNPs（空白AuNPs）相比，有明显的变化。尽管最大吸收波长与空白AuNPs保持一致，但LSPR特征峰的吸光度受到抑制，并且在6001000nm的近红外范围内响应增加。LSPR特征峰的衰减表明，胶体中20nm粒径的NPs数量由于聚集而减少。此外，在近红外光谱范围内增加的光学活性反应了聚集状态：它表明每个NP表面上的自由电子已经离域，并且在聚集的粒子簇内被其他NP共享，从而使它们低于原始LSPR的频率共振。
当提高盐溶液的浓度与AuNPs混合时，这些影响更加明显。在聚集的粒子簇从溶液中析出之前，溶液就变成紫色了。此外，原始LSPR特征峰（λmax）从524nm红移到532nm，这再次表明，NP簇的形成导致表面电子的离域。柠檬酸盐覆盖的AuNPs对盐诱导聚集的敏感性，在将AuNPs引入生物介质时，需要重点关注，通常将它们预先包裹在二氧化硅或聚乙二醇中，以增加它们的稳定性和生物相容性。

图 紫外-可见吸收光谱(A)显示了盐诱导聚集对AuNP LSPR的影响；(B)比较了空白AuNP、受控AuNP粒子簇和非受控AuNP粒子簇溶液的LSPR特征峰
结论
爱丁堡仪器DS5实时双光束紫外-可见分光光度计，可以用来表征各种AuNP样品的光学性质。金纳米颗粒在传感领域，具有广泛的应用；UV-Vis光谱技术是确保样品稳定性、微调其光学、物理和化学性质的极好技术。
参考文献
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DS5
爱丁堡DS5实时双光束紫外-可见分光光度计作为爱丁堡分子光谱家族中的一员，是一款现代化、智能化、人机交互的高精度分光光度计，是拥有多种带宽（0.5、1.0、1.5、2.0、4.0nm）、先进的C-T型单色器的实时双光束分光光度计，能够满足不同光谱分辨率的测试需求；具有超高扫描速度（高达6,000nm/min），轻松实现大量样品的快速检测，同时拥有功能强大、专业版软件操作系统Visacle，一键解锁繁复测试。
广泛应用于物理学、化学、生物学、医学、材料学、环境科学等科学研究领域，以及化工、医药、环境检测等。