聚合物表面等离激元共振的光谱新效应及其应用研究

本项目拟基于表面等离子体激元共振光谱增强的特性，建立原位实时跟踪大分子运动过程及聚合物结构变化的新方法，该方法具有无需标记、特异性强、灵敏度高、简单快速的特点。在研究中，将深入研究聚合物表面等离激元的基本特征、共振模式以及共振的物理化学机制，探讨金属微纳结构、聚合物分子链结构、聚集态结构、大分子运动状况等对等离激元共振光谱特征的影响，实现聚合物表面等离激元的调控，关联分析大分子运动过程和聚合物结构变化中共振光谱随时间的变化特征。本项目的研究结果将为聚合物微结构单元动态过程的研究提供丰富多样、深层次定量描述的信息，并为发展高分子科学新的表征手段和表征技术提供依据。

表面等离子激元，它是光和金属表面的自由电子相互作用所引起的一种电磁波模式，它与光波电磁场之间的相互作用就构成了具有独特性质的SPP。本通过研究聚合物表面等离激元共振的影响因素，实现聚合物表面等离激元的调控，系统研究聚合物表面等离激元共振的光谱新效应。具体成果包括：（1）研究了无定形聚甲基丙烯酸甲酯薄膜和纳米球在银基表面上分子链的构象结构。研究表明化学吸附作用导致PMMA薄膜的分子链主要以反式构象分布在银基体表面；局部电磁场效应导致PMMA纳米球表面的分子链采用完全相反于a-PMMA薄膜的构象结构分布在银基体表面上，其分子链中的α-CH3直立垂直于分子链长轴方向。（2）研究了一种发光共轭聚合物(PCFOz)在银纳米粒子基底上的局域表面等离子共振(LSPR)增强发光. PCFOz在银纳米粒子近场区域出现明显的发光增强, 并且发现局域表面等离子对链内发射物种增强可达5倍，PCFOz的自发发射速率对快组分即链内发射物种增强更明显。 （3）研究了发光聚合物材料BDMO-PPV在不同形貌银基底的发光增强效应，表明在Ag的等离子体作用下，增加了声子和激子的相互作用。（4）我们研究了纳米银立方体薄膜为基底增强共轭聚合物P3HT单分子荧光的性质研究，结果发现银基底不仅使得P3HT in PMMA中单分子的荧光信号增强了7倍，还大大提高了其光物理稳定性，这是因为纳米银薄膜在光辐射下产生表面等离激元，处于附近的P3HT光生激子与表面等离子产生强烈的耦合作用。（5）研究了发光聚合物（BDMO-PPV）基于不同等离子体模式的发光增强效应，等离子体从局域表面等离子体到表面等离子体极化子的变化，发光聚合物（BDMO-PPV）荧光增强倍数增加，这是由于荧光增强的机制发生了变化。（6）研究了平面等离激元基底增强MEH-PPV单分子荧光性质温度、金属薄膜形态的变化以及变化机理。 本项目的研究工作不仅可为发展高分子科学新的表征技术提供依据，对于制备照明与显示用光电聚合物以及设计制备单分子检测光学传感器也具有重要意义。