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intensity is equal to 1.4 times of the same amount of quantum dots. The experiments we carried out are in aqueous solution and on the surface of glass base respectively, thus the result of the system can be evaluated in different enviroment, so that can make the system generally effective, to meet the requirements of high sensitivity in biological detection.
Key words: Metal-enhanced fluorescence Quantum dots Metal nano-particles
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目 录
摘 要 .......................................................................................................... III Abstract ......................................................................................................... IV 1 绪言
1.1 前言 ....................................................................................................... (1) 1.2 金属增强荧光作用 ............................................................................... (2) 1.3 量子点的简介 ..................................................................................... (10) 1.4 课题思路和主要工作 ......................................................................... (13) 2 基于金纳米颗粒的金属增强量子点荧光的分析
2.1 引言 ..................................................................................................... (15) 2.2 实验部分 ............................................................................................. (16) 2.3 结果与讨论 ......................................................................................... (19) 2.4 本章小结 ............................................................................................. (31) 3 基于基底表面的金属增强量子点荧光的分析
3.1 引言 ..................................................................................................... (33) 3.2 实验部分 ............................................................................................. (34) 3.3 结果与讨论 ......................................................................................... (36) 3.4 本章小结 ............................................................................................. (49) 4 基于银纳米颗粒的金属增强量子点荧光的分析
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4.1 引言 ..................................................................................................... (50) 4.2 实验部分 ............................................................................................. (51) 4.3 结果与讨论 ......................................................................................... (53) 4.4 本章小结 ............................................................................................. (61) 5 全文总结
5.1 本文研究内容与结论 ......................................................................... (62) 5.2 本论文的不足及建议 ......................................................................... (63) 致 谢...................................................................... (错误！未定义书签。) 参考文献...................................................................................................... (65)
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1 绪 言
1.1 前言
近些年来，生命科学取得了迅猛的发展，它在未来的时间里将与我们的生活联系越来越紧密，并且它与其他学科结合的需求也会更加强烈，将成为将来的科研重点。伴随着生命科学的飞速发展，人们对于生物检测技术的需求也日益强烈，需要有更精确，信号更强的生物检测技术来实现这个需求。这要求我们要将传统的检测技术与现有的技术相结合，并且结合诸如物理，生物，化学等多领域的知识与材料，开发出一些适用范围更广，灵敏度更高的生物检测技术，来应对新时代科研的需要。
近些年来，纳米技术取得了飞速的发展，它是研究于纳米尺寸（1-100 nm）的物质和设备的设计方法、组成、特性的应用科学，随着测量与表征技术的显著提高，它已成为具有集前沿性、交叉性和多学科特征的新兴研究领域。生物检测技术中所用到的材料就是属于纳米技术领域，其中量子点（Quantum dots，QDs）是很重要的一种荧光检测物质，它具有荧光激发谱宽、发射谱窄而对称、发射波长可调、抗光漂白性好等光学性质，不仅具有自己的特点并且还弥补了传统荧光物质的不足，所以它在多个领域中已得到了广泛的应用。
在量子点取得广泛应用的同时，纳米金属材料也在的应用中展露了头角，由于具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等等 [1，2] ，它在许多生物、物理、化学领域也得到了广泛的应用。纳米金属颗粒和量子点之间的等离子体共振效应，会对量子点的荧光强度产生增强的作用。人们可以利用荧光增强作用来更进一步的提高量子点作为荧光检测物质的灵敏度，从而适应生物检测领域更高更精准的需要。
本章将重点对量子点和纳米金属颗粒以及它们相互作用的研究概况进行简要介绍，主要包括量子点的特性以及应用，纳米金属颗粒的性质以及应用，量子点和纳米金属颗粒之间的等离子体共振效应、金属荧光增强效应以及它们的产生原理和在生物，化学检测领域的应用。
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1.2 金属增强荧光作用
金属纳米粒子内部的等离子体共振作用，可以使其表面附近荧光物质的荧光强度显著增强，这一现象被称为金属增强荧光（MEF）[3-6]。一般情况下荧光团都是在自由空间中被检测的，即荧光团所辐射的能量可以被认为进入均匀的介质中。当金属纳米粒子出现在荧光团辐射能量的范围内时，该金属纳米颗粒的等离子体共振电磁场，可以改变它周围辐射介质对荧光的衰减率，从而增加共振能量转移的程度。荧光物质置于金属纳米颗粒附近合适的距离时，金属纳米颗粒的存在引起荧光物质总辐射衰减率增加，提高荧光团的荧光量子产率，缩短它的荧光寿命，如图1，Jablonski能级图描述了金属纳米颗粒在金属增强荧光中的作用 [5]。这个结果是由有激发光激发的荧光团与金属纳米颗粒的表面等离子体电子之间的相互作用所导致
[7]
。
图1.1 在自由空间条件(a)和金属颗粒、岛状离子或溶胶存在时(b)的Jablonski能级图 [5] Fig 1.1 Classical Jablonski diagram for the free-space condition(a) and the modified form in the
presence of metallic particles, islands or colloids(b) [5]
1.2.1 金属纳米颗粒的等离子体共振效应
金属纳米颗粒由于具有量子效应、小尺寸效应等特殊的性质，从而表现出不同于块状金属的光学、电学、磁学等性质，在这些性质中，其特殊的光学性质为人们所利用得最多。
金属纳米颗粒的一个很重要的光学性质是它的表面等离子体共振效应，它由于这个效应，可以在某些可见光区域表现出块状的金属材料无法观测到的吸收带。这是由于当有入射光照射它时，它的导带电子会摆动。在一般的颗粒中，其电子本身振荡频率主要由电子云的密度、有效电子质量、电荷分布形状以及尺寸所决定。图
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