等離子體處理對金剛石發生Raman散射熒光增強的原因研究

熒光標記對生物醫學生物傳感、材料科學等方面都是非常有效的檢測手段。羅丹明、熒光素、吖啶、菁等傳統的**熒光染料分子易發生團聚(微米級)不易進入細胞。熒光素類標記物易與同類物種間發生能量轉移，隨著標記量增大熒光信號反而降低，導致自猝滅。 金剛石既發熒光又無光致漂白現象，高生物相容性且、大比表面積，較易于與抗體結合形成熒光標記物進行靶向標記，被廣泛的應用到dna無損檢測以及*分析中。 將綠色熒光金剛石納米顆粒與*細胞復合物結合，實現利用不同染色劑進人活細胞進行標記。將納米金剛石附在蛋白質上，利用納米金剛石結構自組形成環形結構**，成為觀察和了解細胞的工具。然而，現有的金剛石熒光檢測不足以滿足全部檢測需求，需要通過提高熒光強度，進一步擴大其應用范圍。 染料分子在電磁場增強和化學增強的共同作用下，總的增強因子在103~104范圍內，分子在間隙中形成“熱點”,對其表面增強拉曼散射及熒光光譜，所探測的分子濃度為10-1mol/l,有望用于生物單分子檢測。利用金屬能帶理論對金屬表面的光致發光光譜。對**三角形狀的納米天線陣列提高熒光分子距離進行，使熒光得到增強，與之相比等離子體共振技術較加、簡便、快捷。 利用等離子體共振技術增強金剛石納米顆粒的熒光強度，將金剛石納米顆粒與性能穩定的膠體金結合，得到分布于膠體金附近的金剛石熒光**強度相比于自由態熒光**強度大大增加。金剛石發生raman散射增強和熒光增強的原因可能是：一方面，膠體au具有大的比表面積，顆粒中的自由電子集中在顆粒表面，激發光與其發生相互作用，在au顆粒表面形成光波電磁場。 當光波電磁場的頻率與自由電子的振動頻率相同時，自由電子發生集體振蕩，在金屬表面附近形成強烈的局域電場，加速了處于激發態的金剛石釋放光子，從而使金剛石的熒光強度得到增強。另一方面，從能量轉移的角度分析，當金屬中的自由電子與處于激發態的熒光分子發生相互作用時，熒光分子會迅速將能量轉移給自由電子。與自由空間的熒光分子相比，這些被轉移的能量會以較高的頻率被釋放出來，因此，可看到金剛石熒光增強現象。
處于激發態的熒光分子通過弛豫過程將能量轉移給金屬形成等離子體，而沒有發生弛豫的熒光分子所**的熒光又會誘導這些等離子體，產生與熒光分子輻射波長一致的輻射，進而增加熒光強度。利用金剛石納米顆粒與au顆粒形成的等離子體發生相互作用，增強金剛石的熒光。隨著au的質量分數逐漸增加，金剛石的熒光強度也相應增加。等離子體振蕩增強局域電場，加速金剛石光子速率，以及金剛石與au之間發生能量轉移，熒光分子誘導等離子體輻射都是導致金剛石剛石熒光增強的原因。
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