将金纳米颗粒固定在自组装的单层金上。单分子层链端上的官能团促进了金纳米颗粒在层上的锚定。多参数表面等离子体共振(MP-SPR)可以实时测量金纳米颗粒与表层的结合情况。

简介

       金纳米颗粒(AuNPs)表现出有趣的光学和电子特性，在传感器、催化、电子、光子学、太阳能电池、癌症诊断和治疗等领域都有应用。在许多这些应用中，需要在固体界面上控制金纳米颗粒的附着。虽然已经开发了许多方法来制造金纳米粒子组件，但开发简单有效的路线仍然是非常有吸引力的。通常，固定化可以使用纳米颗粒和衬底之间的共价或静电相互作用来进行。在这项研究中，功能分子被用于将金纳米颗粒连接到固体表面。具有官能团的分子可以以可控的方式附着在固体表面，并允许纳米颗粒固定(图1)。

       SPR现象是基于在金属表面共振的自由电子，这些电子被可见光或近红外光激发。吸收最大值是入射光角度的函数，SPR现象高度依赖于金属表面附近的介电常数。表面附近的任何变化，如纳米颗粒的结合，都会最大程度地改变吸收的角度。利用SPR现象，多参数表面等离子体共振(MP-SPR)是测量实时表面相互作用和层性质的灵敏工具。MP-SPR在宽角度范围内测量，监测整个SPR曲线，不仅可以观察到SPR峰值最小位置，还可以观察到其他参数，如峰值最小强度，从而可以将光吸收样品作为金属纳米颗粒进行测量。

材料和方法

       根据Turkevich的方法制备了平均直径为50 nm的AuNPs，并进行了Frens的修饰。将颗粒用水洗涤，并将溶液的pH调至6.5。承载金锚定基团的双功能分子自组装在金传感器载玻片上，以方便SPR测量。在组装单层之前，传感器载玻片在热过氧化氢/氢氧化铵/水溶液(1/1/5)中清洗并用水冲洗。

       使用BioNavis SPR Navi™210A-L仪器在670和785nm两个波长下测定AuNPs与表面单层的结合。用水冲洗单层表面，测定基线，以10 μL/min的速度在表面注入AuNPs，持续约10分钟。AuNP注射三次，每次注射之间用水冲洗。

结果和讨论

       在两个波长(670 nm和785 nm)下，表面等离子体共振效应对应的反射率最小，但在不同的内部入射角下，如图2a和b(左边第一条曲线)所示。670 nm处的共振曲线比785 nm处宽。当在表面注入aunp时，曲线的角度位置发生了变化，曲线的最小强度也发生了变化(图2和3)。这可以归因于金纳米颗粒沉积在表面时金层的实际折射率的变化，但也归因于纳米颗粒的表面等离子体效应。

       MP-SPR能够检测到共振角的大位移，因为测量的角度范围很宽。可以监测整个SPR曲线，不仅可以观察到纳米颗粒与表层结合过程中SPR峰的最小位置，还可以观察到峰值最小强度和总内反射(TIR)的变化。TIR区域对消失场(体)外介质的光学特性很敏感，而SPR峰值强度给出了光吸收和层的均匀性的信息。可以观察到共振曲线向较大入射角的移位。共振曲线变宽，但共振最小值的强度也向上移动。

结论

       在金表面组装具有官能团的单层膜可用于金纳米粒子的偶联。在这项研究中，MP-SPR被证明是实时测定金属纳米颗粒沉积到表面层的独特方法。AuNPs表现出强烈的表面等离子体共振，当纳米颗粒与表面层相互作用时，MP-SPR甚至可以观察到很大的响应。链末端的官能团可以锚定金纳米颗粒，甚至嵌入到链中。MP-SPR是一种独特的工具，用于研究金属纳米颗粒在传感器、电子、光子学、太阳能电池或癌症诊断和治疗中的应用。