[好文章,你推荐!]Mussel-Inspired Plasmonic Nanohybrids for Light Harvesting

华中科技大学化学与化工学院张梦诗推荐的文章:

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Mussel-Inspired Plasmonic Nanohybrids for Light Harvesting, Adv. Mater. 2014(26)4463–
4468.
DOI: 10.1002/adma.201305766
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201305766/full

一、 背景介绍
作为一名硕士研究生,我的研究课题涉及纳米孔的构件与修饰。生物体内存在各种各样的纳米孔及纳米通道,它们是连接内部与外部并进行能量”物质交换的途径。科学家们受细胞膜上离子通道的启发制备了多种人工体系,例如蛋白纳米孔与人工固态纳米孔等,不仅促进了新型生物传感器”微流控装置”分子过滤设备”单分子检测等方面的快速发展,而且极大地加快了第三代 DNA 测序研究的进步。 目前已构建的纳米尺度装置包括生物纳米孔(由各类蛋白质分子镶崁在磷脂膜上组成),固态纳米孔( 通道) ( 包括各种硅基材料”碳纳米管”石墨烯”玻璃纳米管等) 及上述两类相结合的杂化纳米孔。

二、 文章概要
1. 复合体系光敏材料
a) 受贻贝启发的光能捕捉复合材料示意图。PDA 分别包覆基底和纳米颗粒并连接纳米颗粒和光敏材料形成了核-壳分布的纳米结构。b) PET 在是否修饰纳米金颗粒照片对比。PDA 的作用:1. 合成纳米金颗粒的还原剂;2. 纳米杂化材料与基底表面的粘合剂;3.光敏染色分子的附着支架。PDA 的优势:PDA 作为胶粘剂具有较好的可塑性和通用性,能包覆具有不同种类或不同形貌的基底(本文分别选择玻璃,PET 和氧化硅球)

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2. 在不同基底分别修饰杂化光敏复合材料
a) 分别在玻璃,PET 和氧化硅球表面分散修饰PDA 包覆的Au/EY(光敏分子)的TEM 示意图。PDA 中的儿茶酚基团能够有效地将氯金酸和硝酸银还原成纳米颗粒,其中生成的金纳米颗粒尺寸从30~100 nm 平均70 nm)

2015-06-10_154911c) 图为表面XPS 分析在每一步实验过程中杂化材料的组分。其中PDA-Au-EY 与PDA-Au相比较金的吸收峰消失,说明PDA 有效的包覆了纳米金颗粒。相比较金的吸收峰消失,说明PDA 有效的包覆了纳米金颗粒。

2015-06-10_1549214. 杂化光敏材料的光吸收性能
采用紫外-可见吸收光谱:a) 具有不同组成的杂化材料的吸收光谱,其中PDA-Au-EY 能够看到光敏分子EY 和Au NP 的吸收峰。而Au NP 由于周围背景改变增加了有效折射率,产生了吸收峰位移。b)通过时域有限差分法(FDTD)计算PDA-Au-EY 在图a 中曲线,获得了杂化材料每层分子的吸光率。其中,当EY 修饰在金纳米颗粒后在560 nm 出现强吸收峰,虽然金纳米颗粒在这个区域并没有吸收峰。

2015-06-10_154933c) 在PDA-Au-EY 各区域内电磁场分布图。在金纳米颗粒和光敏分子0~20 nm 距离光吸收率随距离发生了改变。这表明光合作用增强取决于金纳米颗粒所产生的局域表面等离子体共振。d)在PDA-Au-EY 的拉曼光谱中吸收峰的明显增强再次证实了加入金纳米颗粒所产生的电磁场增强。

2015-06-10_1549474. 杂化光敏材料仿生光合作用应用
所合成的杂化光敏材料产生光合作用利用烟酰胺辅酶作为催化剂从α-酮戊二酸生成L-谷氨酸。图 a) 为反应机理示意图。图 b)当金纳米颗粒引入后转化效率明显提高。图 c) 随着光敏分子和金纳米颗粒间PDA 分子层增加,光合作用转化率下降。
2015-06-10_154959三、 推荐理由
该文献为我们提供了一个简单的合成方法能够在PET 表面生成分散的金纳米颗粒的方法。特别是所采用的PDA 作为粘合剂无条件能够在PET 吸附,并能进一步还原并吸附金(银)纳米颗粒。同时,所合成纳米颗粒在PET 表面有良好的分散性和较小的纳米尺寸。将我们所要合成的微纳米孔道内的岛屿结构提供了另一个合成线路。