石墨稀/贵金属有序自组装复合纳米材料及其光学特性

Graphene nanomaterials owned excellent mechanical properties, optical and thermodynamic properties of high electron mobility. While noble metal nanomaterials and their assemblies showed unique optical properties result from their special surface plasmon resonance. This project will perform nanoparticle controllable synthesis, graphene functionalization process and the assembly process of graphene materials and nano materials. Through the covalent and noncovalent binding technology and graphene as a template, this project will construct different kind and properties of graphene and noble metal nanoparticles complex, investigate several key scientific problems such as graphene and noble metal nanoparticles composite plasma surface enhanced Raman, chiral optical properties and formation mechanism. Based on nano-materials and molecular recognition effect (antigen antibodies, aptamers), to establish the correlation between the specific nano-materials and optical signal to achieve in the complex matrix of quantitative analysis, constructing a new analysis of platform with fast, ultra-sensitive detection.

石墨稀纳米材料具有优异的力学、热力学、光学及高电子迁移率等性能，而贵金属纳米材料及其组装结构因自身有特殊的表面等离子共振从而具有独特的光学性质。本项目拟进行纳米粒子可控合成、石墨烯的功能化、石墨烯材料和纳米材料有序组装等内容。项目通过共价与非共价结合作用，或利用绿色无污染的还原剂，以石墨烯为模板，制备不同种类及性质的石墨烯-贵金属纳米粒子组装结构复合物，研究石墨烯-贵金属纳米粒子复合物的表面等离子拉曼增强，结构相关性手性等的光学性质及其形成机理等关键科学问题。基于纳米材料和分子识别作用（抗原抗体，核酸适配体），建立特定纳米材料与光学信号的相互关系，实现在复杂基质中对目标物的定量分析。

在纳米材料的众多性质当中，贵金属纳米材料具有特殊的表面等离子共振、等离子圆二色性质以及金属材料的电催化性质为近期研究的热点。纳米材料的形状、尺寸、结构及组装等因素极大的影响着上述性能。本项目重点围绕石墨烯-金纳米粒子复合物的制备，光学性质的研究及检测新机制等关键科学问题开展研究，探索纳米复合物组装构型与光学性质、电催化性质的关联及机制，建立理论模型，构筑石墨烯-金纳米复合物的新型纳米传感器，实现对目标物的高灵敏、快速检测。. 研究结果：1、采用电弧熔炼-熔体快淬-脱合金的方法制备纳米多孔铂铁、铜（NP-PtFe、NP-Cu），再与具有良好催化特性的石墨烯（GR）材料复合组装来修饰玻碳电极（GCE），成功制备了快速、灵敏、抗干扰性能好的NP-PtFe/GR/GCE、NP-Cu/GR/GCE电化学传感器。对双酚A在0.2 μM-96 μM底物范围内具有良好的线性和较低的检出限，其值为0.17 μM。NP-Cu/GR/GCE修饰电极相对裸电极、GR/GCE和NP-Cu/GCE修饰电极更易与多菌灵作用，在电化学检测时表现出更好的电催化性能，如较大的底物催化范围0.5 μM-30 μM和较低的检出限0.09 μM。电化学传感器优良的催化性能得益于GR纳米复合材料的较高的孔隙率、较大的比表面积以及良好的导电性能。因此，纳米多孔贵金属与石墨烯复合材料修饰的电化学传感器的构建为食品中危害物的痕量检测提供了一种快速、简单的检测方法。. 2、纳米材料具有高度的生物相容性和高效的光热转换，在肿瘤的诊断和治疗中受到了广泛的关注。在本研究中，采用简单的种子介导的生成方法，制备刺状的Fe3O4@Au超微粒（SPs），研究发现Fe3O4@Au超微粒（SPs）显示出良好的光热和光动力治疗效果，被用作光疗和多模式成像剂，光热转换效率为31%，并允许肿瘤靶向成像，包括计算机断层成像、光声成像和磁共振成像。SPs在体内外均表现出良好的生物相容性。此外，由于其在近红外（NIR）区域的显著吸收，SPs在808nm的辐射下可以消灭肿瘤。SPs具有高度集成的多模式成像和多种治疗功能，是一种很有前途的临床应用制剂。.