（贵金属-半导体）异质纳米材料的结构设计、光学性质和应用探索

In the present proposal, the applicant and co-workers will construct (noble metal-semiconductor) hybrid nanostructures based on self-assembly technique, and systematacially study the various effects (including composition, size, shape of building blocks and distance and medium between the building blocks) of building blocking on the interaction of SPR and exciton, explore the relationship of structures of (noble metal-semiconductor) hybrid and photo-physical properties, modulate the electron transfer and energy transfer behaviors of the hybrid based on the construction design. Then, the applicant hope to rationally design some (noble metal-semiconductor) hybrid nanostructures for fluorescent sensing and photocatalysis applications.

通过自组装技术构筑系列（贵金属-半导体）异质纳米结构，系统研究组装单元的组成、尺寸、形貌以及组装单元之间的距离和介质等结构因素对贵金属的SPR 吸收与半导体的激子相互作用的影响，探索（贵金属-半导体）异质纳米材料的光物理行为与其结构之间的内在联系，利用结构调制异质纳米材料的电子输运和能量传输行为，构筑几个基于（贵金属-半导体）异质材料的催化、传感体系，以期实现对一些重要的环境污染物的光催化降解和一些重要的化学或生物学样本的高选择、高灵敏荧光传感。

由于良好的光学性质和丰富的表面可修饰性，贵金属、半导体无机纳米粒子在分析检测、光学成像、疾病诊治等方面有着广泛的应用前景。而且，（贵金属-半导体）异质纳米结构更由于其集合性质和协同效应而产生新的性质和应用潜能。该基金的工作思路是以合成化学、修饰技术、计算模拟等多种手段，揭示纳米粒子自组装体的能量传输与电荷输运行为，借助纳米粒子自组装体的集合性质/协同效应，构筑新型、高效的传感、成像与催化系统，为其在疾病诊疗、环境监控、公共安全等领域的应用提供理论与技术基础。主要研究内容和结果如下：第一，首次发现环糊精修饰金纳米粒子兼具模拟葡萄糖氧化酶和模拟过氧化物酶的性质，并在实验中观察到基于单一金纳米粒子催化的串联反应，进一步结合密度泛函计算阐释了其中的机制；第二，设计并成功构筑了（枝状金纳米粒子-量子点）自组装体系，并实现了在溶液中基于表面等离子增强荧光的小分子无标记检测；第三，实现了酶反应调控的金纳米棒定向自组装，并将其发展成为一种超灵敏的信号输出体系；第四，发展了一种基于（磁性纳米粒子-量子点-贵金属纳米粒子）的、从“零背景到光信号放大”的检测体系，将检测灵敏度提高了一万-到一百万倍。第五，研究了量子点、碳纳米粒子、银三角片等在荧光、比色传感中的应用。本课题的科学意义如下，首先，发展了一系列化学和超分子化学的手段调控纳米组装体的结构；其次，上述研究结果有助于人们进一步理解贵金属、半导体纳米粒子及其自组装体的光学性质与催化性能；最后，这些纳米材料的相关应用为发展新的分析方法、新的分析策略提供了可能。