纳米粒子在分析化学领域的应用进展

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1、综述生命科学仪器2005第3卷/第4期纳米粒子在分析化学领域的应用进展刘江疆，林金明*（清华大学化学系，北京100084）摘要本文综述了近三年来发表在美国分析化学杂志AnalyticalChemistry上有关纳米粒子研究和应用的文献。简要介绍了通过光谱法、电化学法、荧光标记等方法将纳米粒子应用在分析化学领域的实例，引用参考文献58篇。关键词纳米粒子，分析化学，综述粒子材料作为传感器的吸收层，测试了十二硫醇、苯前言硫酚、4-氯苯硫酚、4-溴苯硫酚、4-三氟代苯硫酚、近二三十年来，化学家对纳米尺度化学现象的研4-羟基苯硫酚、4-氨基苯硫酚作为单分子层的效

2、果，究不断深入，同时将研究成果（如纳米材料）应用在发现其中大多数材料制成的传感器具有快速、可逆的分析化学领域，取得了与传统方法截然不同的研究成对蒸汽响应的能力。果。纳米材料之所以在分析化学领域能够取得飞跃性因此，本文对2003年以来发表在美国著名分析化的应用进展，是由于纳米材料本身具有小尺寸效应、学期刊AnalyticalChemistry杂志上的有关纳米粒子应表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等，使用的文章做一综述，简要介绍目前纳米粒子在分析化得纳米材料表现出奇异的化学物理性质。表面效应是学领域中的一些应用进展，以方便读者查阅相关文献指：随着纳

3、米粒子的粒径变小，纳米粒子表面原子的并能有所启发。按照应用的分析手段进行分类，共分比例急剧增大，粒子的比表面积、表面能及表面张力八个部分进行介绍。也随之增加。小尺寸效应是指当粒子的尺寸与光波波1光谱法长、德布罗意波长等物理尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米粒子的颗粒表光谱法是仪器分析中最常用的方法，常用的有原面层附近原子密度减小，从而产生出特殊的性质。量子发射光谱法、原子吸收光谱法、紫外-可见吸收光子效应是指当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能谱法、红外光谱法等，利用的原理都是待测物可以发级附近的电子能级由准连续变为离散的现象，

4、纳米半射或吸收不同频率的光波从而产生检测信号。然而将导体微粒存在离散的被占据的最高分子轨道能级和未纳米粒子应用在这些光谱检测中是不适合的，因为纳被占据的最低分子轨道能级，同时能带也会变宽。米粒子并不能增强这些光谱法的检测信号，反而会产传统的分析检测手段往往存在仪器体积庞大、结生强烈的干扰。而在其他一些光谱检测中，比如荧光构复杂、响应速度慢、灵敏度低、选择性差等缺点，应光谱、表面等离子体共振、表面增强拉曼散射等，纳用纳米粒子则可以在很大程度上改善这些缺点。纳米米粒子的存在能够显著的增强检测信号或者显著的改粒子作为一种常用的纳米材料，具有制备方法简单、变光

5、谱信号（最大吸收波长、共振角等），利用这种光尺寸可控、表面易于修饰、表征简便等优点，在分析谱信号的改变进行分析，最大的优点是可以进行实时化学领域得到了广泛的应用。在试验的设计中，分子无损的检测。自组装（SAMs）技术被广泛地使用，将特定的分子通荧光光谱法一般分为分子荧光光谱法、原子荧光过自组装固定在纳米粒子的表面，然后将纳米粒子固光谱法和X射线荧光光谱法。在实际的应用中，将纳定在基片上或者制备成薄膜，这样可以提高检测性能。米粒子表面固定某种染料，只要待测物能够使这种染比如Grate[1]等人设计了一种检测化学试剂蒸汽的传感料产生荧光就可以得到检测信号。

6、Chen[2]等人使用金器，通过自组装，使用不同的单分子层修饰的金纳米纳米粒子水溶液制成硫醇的传感器，纳米粒子表面有*通讯联系人：林金明，电话：010-62792343E-mail:jmlin@mail.tsinghua.edu.cn3综述生命科学仪器2005第3卷/第4期非共价吸附的尼罗红染料。在pH值为4.0时，溶液中底之间的距离增大，从而使SPR的共振角发生变化。加入硫醇会产生荧光，而对胺类、醇类等分子不响应。Frederix[10]等人使用巯基硅烷在石英表面制备有机层，使用这个传感器对半胱胺和高半胱氨酸进行检测，得然后将金属纳米粒子固定在有机层

7、上，纳米粒子表面到检测限分别为10.2nM和10.9nM。Koo[3]等人研制了结合有抗体，当抗体与抗原结合时，吸收光谱就会发一种测定溶解氧的荧光纳米传感器，使用有机改性硅生变化。胶纳米粒子作为基质。这一传感器使用对氧气敏感的与入射光频率不同的散射光称为拉曼散射，用通卟啉铂染料作为指示剂，使用对氧气不敏感的染料作常的拉曼光谱法测定吸附在胶体金属颗粒如金或银表为参比，通过二者信号的比值来测量溶解氧的浓度。面的样品，可以极大的提高信号强度，一般可以提高实验表明传感器在整个溶解氧的浓度范围内都有很好103～106倍，称之为表面增强拉曼散射（SERS）。如果的

8、线性响应。这一传感器可以作为高灵敏的细胞内实应用金或银的纳米粒子，就能够得到很强的拉曼散射时检