[發明專利]一種金鈀雙金屬衛星結構組裝體及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201310412978.4
• 申請日: 2013-09-11
• 公開（公告）號: CN103464108A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 丁寶全;李娜;湛鵬飛;石黨委;申西波;劉清;宋晨;王金業
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

技術領域

本發明涉及納米材料技術領域，尤其涉及一種金鈀雙金屬衛星結構組裝體及其制備方法和應用。

背景技術

局域表面等離子共振（Localized?Surface?Plasmon?Resonance，LSPR）是當入射光子頻率與金屬納米粒子中自由電子的集體振蕩頻率發生共振時產生的一種物理光學現象。以LSPR原理進行的傳感技術在近年來己有報道。貴金屬納米粒子的LSPR的形狀和位置對納米粒子的形狀、大小、組成、介電性質以及局域介質環境非常敏感，因此可以作為基于光學信號的化學傳感器和生物傳感器。基于LSPR光譜的納米級傳感器是將貴金屬表面附近折射率的微小變化轉換成一個可測量的波長移動響應。根據測得的消光光譜或散射光譜中最大吸收峰位對其周圍納米尺度范圍內環境變化的敏感性可以用來發展高空間分辨率的光學傳感器。LSPR納米傳感器具有高靈敏度、高選擇性、實時檢測和無標記操作等優異的特點。納米金粒子具有獨特的LSPR光學特性，對周圍介質十分敏感，在分子識別、生物分析化學中具有重要而廣泛的應用價值，因而很有希望成為納米光子學和檢測（傳感）領域中得到重要應用的一種納米材料。

伴隨著燃料電池技術的快速發展，易燃性氣體，例如氫氣的檢測是至關重要的安全問題。氫氣的濃度大于4%就可能引發爆炸。相比于需要電子設備的傳感器，利用光學傳感器用來檢測氫氣由于其本質的安全性，不會產生任何火花，所以更為理想。鈀是一種具有較高催化活性的金屬，能夠吸附大量的氫氣，基于鈀的納米材料引起了人們的廣泛關注。然而，鈀納米粒子的LSPR在整個可見光譜范圍內具有非常寬的譜帶。這成為直接利用鈀納米粒子進行光學檢測氫氣的重要障礙。由于納米金粒子具有獨特的LSPR光學特性，對周圍介質十分敏感，因此，可以利用納米金的LSPR特性實現間接檢測氫氣的目的。近年來，利用納米金粒子獨特的LSPR特性實現間接光學檢測氫氣的研究已有報道（Nano?Lett.10,3529-3538(2010)），該研究將鈀納米粒子組裝到金圓盤上，在鈀納米粒子與金圓盤之間用二氧化硅絕緣體進行阻隔，形成納米金圓盤-鈀納米粒子的組裝體。然而，這種方法的缺點是由于鈀納米粒子以及金圓盤的粒徑分布都比較廣，檢測到的只是較寬泛的非均一的平均特征，并且由于二氧化硅的絕緣性質，會妨礙金圓盤的LSPR信號的檢測。

隨著LSPR技術在不同領域應用研究的深入開展，形成了一些新的熱點。利用單個金屬納米粒子或納米粒子陣列LSPR的探測傳感技術，可以有效提高LSPR傳感器的靈敏度、選擇性、空間分辨率和可集成性，成為探測傳感領域研究和應用的一個重要方向。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種金鈀雙金屬衛星結構組裝體，其納米鈀粒的尺寸均一，可以考察單一組裝體的響應信號。

本發明的目的之二在于提供上述金鈀雙金屬衛星結構組裝體的制備方法，該方法可精確調控納米金顆粒與納米鈀粒的距離。

本發明的目的之三在于提供上述金鈀雙金屬衛星結構組裝體在目標生化物質的催化活性的檢測和/或光學傳感、化學傳感、生物傳感等方面的應用。

本發明的技術方案如下：

在第一方面，本發明提供一種金鈀雙金屬衛星結構組裝體，其包括納米金顆粒內核、通過共價鍵與所述納米金顆粒內核連接的巰基DNA、以及與所述巰基DNA的巰基絡合連接的納米鈀粒，所述納米金顆粒內核位于所述納米鈀粒形成的外殼之內。

在本發明的組裝體中，所謂“納米鈀粒形成的外殼”是指納米鈀粒圍繞納米金顆粒內核形成的一層殼狀結構。根據本發明的內容能夠理解，這里的“外殼”并不是指一個整體的、嚴密的、沒有縫隙的殼狀結構，而事實上，每個納米鈀粒是相對獨立的，只是這些納米鈀粒圍繞納米金顆粒內核排列起來就像外殼一樣。

在本發明的組裝體中，巰基DNA起到納米金顆粒與納米鈀粒的連接媒介的作用，通過巰基DNA將作為內核的納米金顆粒與位于納米金顆粒外面的納米鈀粒連接在一起，形成金鈀雙金屬衛星結構組裝體，由于本發明的巰基DNA分別通過共價鍵與納米金顆粒內核連接、通過絡合與納米鈀粒連接，因此，本發明的金鈀雙金屬衛星結構組裝體結構穩定。

在本發明的組裝體中，所謂“巰基DNA”是指被巰基修飾了的DNA，修飾位點可以是在DNA的任何位置，但為了更好的發揮納米金顆粒與納米鈀粒的連接媒介的作用，優選在DNA的靠近端部的位置修飾，最優選在DNA的最末端的堿基上修飾。

在本發明的組裝體中，巰基DNA一端的巰基能夠與納米金顆粒發生共價鍵連接，同時另一端的巰基能夠與鈀離子發生絡合連接，而與納米鈀粒連接在一起。