金属纳米粒子自组装多层结构的光谱特征

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第23卷，第5期光谱实验室Vo1．23，No．52006年9月ChineseJournalofSpectroscopyLaboratorySeptember，2006金属纳米粒子自组装多层结构的光谱特征①范强周群李艳郑军伟②(苏州大学化学化-E学院江苏省苏州市独墅湖高教区横一路180号215123)摘要分别以对巯基苯胺和1。4-二巯基苯为偶联分子。采用自组装方法，在功能化玻片上组装了二层和三层银纳米粒子有序结构．实验发现，耦联于一、二层组装体中的对巯基苯胺

2、的拉曼散射可由粒子间电磁偶合和电荷转移而显著增强。但第二层组装银纳米粒子上1，4-二巯基苯的吸附可导致组装体中对巯基苯胺的拉曼散射强度显著减弱。这与分子吸附导致的粒子中电荷分布的改变密切相关。纳米粒子的进一步组装使得1。4-二巯基苯的拉曼光谱有所增强．关键词表面增强拉曼光谱。吸收光谱。电荷转移，对巯基苯胺。1。4--"巯基苯。中图分类号：0657．37文献标识码：A文章编号：1oo4—8138(2oo6)O5一O933一O31前言金属纳米粒子有序结构的许多独特性质和现象已被相继报道，尤其是金属纳米粒子有

3、序结构中粒子与粒子间、粒子与基底间的相互作用所导致的协同光学和电学效应，极大地丰富了金属纳米粒子的物理化学性质，也使其具有更为广阔的应用前景[1]。本文采用表面自组装方法，在玻璃基底表面构筑了银纳米粒子的二维亚单层组装结构，并以对巯基苯胺和对巯基苯为偶联分子进行纳米粒子的多层组装，探讨了金属纳米粒子组装结构对耦联分子拉曼散射的影响。2实验部分2．1化学试剂对巯基苯胺(PATP)和聚乙烯吡啶(PVP)(比利时AcrosOrganics公司)，1，4一二巯基苯(1，4一BDT)(东京化成公司)，实验中所用溶

4、液用三次蒸馏水或无水乙醇配制。2．2实验方法银溶胶参考文献[4]方法制备。纳米银粒子在玻璃表面的组装按下列过程进行：首先将0．5X2cm的载玻片分别用丙酮和去离子水超声波震荡洗涤后，于2PVP的乙醇溶液中浸泡约3h，然后用无水乙醇反复冲洗后晾干，再放人银溶胶中静置约6h，即得单层银纳米粒子组装玻片。将单层银粒子组装玻片在lmmolPATP乙醇溶液中浸泡3h，使银粒子表面饱和吸附PATP分子，再将其置于银溶胶中约6h，即可在玻片表面形成双层银粒子组装结构。在此基础上，以对巯基苯作偶联剂，即可进行三层组装。

5、银纳米粒子组装体的形貌测定在S一570型扫描电子显微镜(日本日立公司)上进行。拉曼光谱①国家自然科学基金资助项目(No．20473056)②联系人，电话l(0512)65880362lE—mailljwzhen~：@suda．edu．cn作者简介t范强(1982～)，男，安徽省安庆市人，硕士研究生，主要从事表面增强拉曼光谱研究。收稿日期：2006—05—25l接受日期l2006．06—08维普资讯http://www.cqvip.com光谱实验室第23卷的测量采用FT—Raman960型光谱仪(美国Ni

6、colet公司)，使用液氮冷却的Ge检测器，以Nd：YVO4产生的1064nm激光为激发光源，到达样品的激光功率约为240mW，光谱分辨率为4cm_。。3结果与讨论3．1银纳米粒子的紫外吸收光谱图1所示为银溶胶以及不同组装阶段银粒子的吸收光谱。银溶胶表现出两个主要的吸收峰，分别位于430和513nm(图1口)。前者对应于银粒子的四极子等离子体共振，螯后者则由银粒子偶极子共振所致。四极子等离子体共振的出现与粒子大小密切相关，粒子的粒径较小时，粒子所承受的光的电场可被视为同相位均匀电场，粒子的表面等离子波长

7、A／nm体共振从而表现为简单的偶极子模式；而当粒子较大时，因图1银粒子的吸收光谱图粒子中处于不同位置的电子所承受的激发光电场的相位不一溶胶中；6一单层组装体；同，即电场不再均匀，此时可表现出高级模式的等离子体共c一吸附PATP后；一双层组装；振，如四极子或八极子模式。实验中所用银粒子的平均粒e一吸附1'4．二巯基苯后；，一三层组装。径为80nm，因而可同时表现出偶极子和四极子共振模式。但粒子在玻片表面单层组装后，四极子谱共振峰基本不变，偶极子共振谱峰则向低波长方向位移，致使与四极子共振谱峰部分重叠(图l

8、b)。Malynych等人[5]也曾报道了类似的现象。银粒子组装结构中偶极子共振谱峰的位移与粒子间的电磁偶合有关，其位移的大小依赖于组装粒子的表面密度。当粒子表面吸附PATP分子后，谱峰红移至435nm(图lc)。这与银粒子因表面吸附而导致的表面电荷分布改变有关，根据Mie理论，表面等离子体共振直接依赖于金属粒子中自由电子的密度]。第二层银粒子的组装，使位于435nm的单峰强度明显增大且谱峰增宽(图ld)，这可能与不同层粒子间的电磁偶合有关