上海應(yīng)物所等研制出濕度響應(yīng)變色的二維單層金納米膜

　　近日，中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所與莫納什大學(xué)、IBM公司等合作，通過(guò)DNA誘導(dǎo)金納米粒子自組裝制備了二維單層金納米膜，可實(shí)現(xiàn)濕度響應(yīng)的變色。相關(guān)工作在線發(fā)表在Advanced Materials雜志上。

　　二維納米材料的優(yōu)異光物理性質(zhì)使其在納米光/電學(xué)、生物傳感分析等領(lǐng)域展現(xiàn)出重要的應(yīng)用前景。然而，如何自下而上地通過(guò)自組裝的方法構(gòu)建二維納米材料并構(gòu)建具有宏觀光學(xué)性質(zhì)的器件卻是一個(gè)難點(diǎn)。上海應(yīng)物所物理生物學(xué)研究室博士沈建磊等在研究員樊春海指導(dǎo)下，并通過(guò)與IBM公司教授周如鴻和澳洲莫納什大學(xué)教授程文龍合作，通過(guò)DNA特異性識(shí)別作用，實(shí)現(xiàn)金納米粒子在不同界面上厘米級(jí)的單層組裝。有趣的是，構(gòu)建的單層金納米膜的顏色是隨著周?chē)康淖兓赡孀兓摹＠碚撚?jì)算表明，濕潤(rùn)狀態(tài)下DNA呈伸展?fàn)顟B(tài)，此時(shí)納米顆粒間的距離較遠(yuǎn)。而在干燥狀態(tài)下DNA發(fā)生卷曲，導(dǎo)致顆粒間間距縮小。顆粒間距的變化會(huì)改變金納米粒子表面等離子體共振的偶合程度。通過(guò)研究樣品的表面增強(qiáng)拉曼光譜，研究人員發(fā)現(xiàn)在干燥狀態(tài)下納米膜內(nèi)顆粒之間局域電場(chǎng)會(huì)顯著增強(qiáng)。這一結(jié)果揭示了表面等離子體協(xié)同耦合導(dǎo)致的宏觀尺度上顏色變化的機(jī)制。

　　這一現(xiàn)象在濕度監(jiān)控、生物傳感、信息存儲(chǔ)及光伏領(lǐng)域均具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

上海應(yīng)物所研制出濕度響應(yīng)變色的二維單層金納米膜