Au纳米粒子由于在光激发下具有局域表面等离子共振效应（LSPR），在可见光波段可以产生强吸收峰，表观上呈现绚丽的红色；而当Au纳米颗粒间发生团聚时，由于颗粒与颗粒间具有局域表面等离激元共振耦合效应，将产生新的局域表面等离激元耦合（Plasmonic Coupling）峰，表观颜色将由红色转变为蓝紫色、甚至黑色。这类由等离激元耦合效应引起光学性质的变化在很多领域，如光学传感、光热传输及热疗等，具有极其重要的应用前景。
近年来，科学家们利用Au纳米颗粒分散与聚合所引起的颜色变化，成功实现了重金属离子、食品添加剂、有毒试剂等的可视化监测。然而，这种传感方法通常是由目标分析物引发Au纳米颗粒分散（或解组装）与聚合（或组装），具有不可控的随机性，难以实现器件光学性质的高敏感及动力学调控，因此严重影响了器件的应用。此外，Au纳米颗粒的悬浮液极易自发团聚与沉降，不易长时间保存，极大限制了其应用范围。因此，开发高灵敏、高稳定且动态学调控范围宽的比色传感器件仍然是一个挑战。
针对这一问题，中科院固体物理研究所的李越研究员课题组与中国科学技术大学、济南大学等单位合作，在前期成功获得尺寸均一单分散Au纳米球的基础上，采用银离子诱导组装的方法，获得大批量、高质量的Au纳米球二聚体，提出将Au二聚体与智能水凝胶相复合的新思路，利用Au二聚体的光学高敏感、可调谐间隙依赖的特性，开发了一种新型的基于Au二聚体的高敏感、高稳定性且动态可调灵敏度范围的比色传感器件。该传感器巧妙利用水凝胶受到外界物质刺激引起体积迅速膨胀或收缩的特点，成功实现了对Au纳米球二聚体中光学性质的动力学精确调控，进而实现了高敏感比色传感器件的构筑（如上图所示）。此外，他们将Au二聚体嵌入水凝胶薄膜中，可有效克服其自发团聚与沉降等不足，具有很好的稳定性。该团队进一步合理利用水凝胶的膨胀程度反比于其交联度的敏感特性，大大拓宽了器件灵敏度的动态可调谐范围，实现了不同浓度范围内目标分析物的敏感探测。
该工作不仅为Au纳米球二聚体等离激元耦合光学性质动力学精确调控的研究提供新的途径，而且为超高敏感、高稳定性传感器件的构筑等方面提供了新的思路。这一成果近期发表在Advanced Functional Materials 上，文章的第一作者是中科院固体物理研究所的刘迪龙博士。
该论文作者为：Dilong Liu, Lingling Fang, Fei Zhou, Huilin Li, Tao Zhang, Cuncheng Li, Weiping Cai, Zhaoxiang Deng, Liangbin Li, and Yue Li
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Ultrasensitive and Stable Au Dimer-Based Colorimetric Sensors Using the Dynamically Tunable Gap-Dependent Plasmonic Coupling Optical Properties
Adv. Funct. Mater., 2018, 28, 1707392, DOI: 10.1002/adfm.201707392
导师介绍
李越
http://www.x-mol.com/university/faculty/48509
本文版权属于X-MOL（x-mol.com），未经许可谢绝转载！欢迎读者朋友们分享到朋友圈or微博！
长按下图识别图中二维码，轻松关注我们！
点击“阅读原文”，查看 化学 • 材料 领域所有收录期刊
