等離子體處理對(duì)金剛石發(fā)生Raman散射熒光增強(qiáng)的原因研究

熒光標(biāo)記對(duì)生物醫(yī)學(xué)生物傳感、材料科學(xué)等方面都是非常有效的檢測手段。羅丹明、熒光素、吖啶、菁等傳統(tǒng)的**熒光染料分子易發(fā)生團(tuán)聚(微米級(jí))不易進(jìn)入細(xì)胞。熒光素類標(biāo)記物易與同類物種間發(fā)生能量轉(zhuǎn)移，隨著標(biāo)記量增大熒光信號(hào)反而降低，導(dǎo)致自猝滅。 金剛石既發(fā)熒光又無光致漂白現(xiàn)象，高生物相容性且、大比表面積，較易于與抗體結(jié)合形成熒光標(biāo)記物進(jìn)行靶向標(biāo)記，被廣泛的應(yīng)用到dna無損檢測以及*分析中。 將綠色熒光金剛石納米顆粒與*細(xì)胞復(fù)合物結(jié)合，實(shí)現(xiàn)利用不同染色劑進(jìn)人活細(xì)胞進(jìn)行標(biāo)記。將納米金剛石附在蛋白質(zhì)上，利用納米金剛石結(jié)構(gòu)自組形成環(huán)形結(jié)構(gòu)**，成為觀察和了解細(xì)胞的工具。然而，現(xiàn)有的金剛石熒光檢測不足以滿足全部檢測需求，需要通過提高熒光強(qiáng)度，進(jìn)一步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。 染料分子在電磁場增強(qiáng)和化學(xué)增強(qiáng)的共同作用下，總的增強(qiáng)因子在103~104范圍內(nèi)，分子在間隙中形成“熱點(diǎn)”,對(duì)其表面增強(qiáng)拉曼散射及熒光光譜，所探測的分子濃度為10-1mol/l,有望用于生物單分子檢測。利用金屬能帶理論對(duì)金屬表面的光致發(fā)光光譜。對(duì)**三角形狀的納米天線陣列提高熒光分子距離進(jìn)行，使熒光得到增強(qiáng)，與之相比等離子體共振技術(shù)較加、簡便、快捷。 利用等離子體共振技術(shù)增強(qiáng)金剛石納米顆粒的熒光強(qiáng)度，將金剛石納米顆粒與性能穩(wěn)定的膠體金結(jié)合，得到分布于膠體金附近的金剛石熒光**強(qiáng)度相比于自由態(tài)熒光**強(qiáng)度大大增加。金剛石發(fā)生raman散射增強(qiáng)和熒光增強(qiáng)的原因可能是：一方面，膠體au具有大的比表面積，顆粒中的自由電子集中在顆粒表面，激發(fā)光與其發(fā)生相互作用，在au顆粒表面形成光波電磁場。 當(dāng)光波電磁場的頻率與自由電子的振動(dòng)頻率相同時(shí)，自由電子發(fā)生集體振蕩，在金屬表面附近形成強(qiáng)烈的局域電場，加速了處于激發(fā)態(tài)的金剛石釋放光子，從而使金剛石的熒光強(qiáng)度得到增強(qiáng)。另一方面，從能量轉(zhuǎn)移的角度分析，當(dāng)金屬中的自由電子與處于激發(fā)態(tài)的熒光分子發(fā)生相互作用時(shí)，熒光分子會(huì)迅速將能量轉(zhuǎn)移給自由電子。與自由空間的熒光分子相比，這些被轉(zhuǎn)移的能量會(huì)以較高的頻率被釋放出來，因此，可看到金剛石熒光增強(qiáng)現(xiàn)象。
處于激發(fā)態(tài)的熒光分子通過弛豫過程將能量轉(zhuǎn)移給金屬形成等離子體，而沒有發(fā)生弛豫的熒光分子所**的熒光又會(huì)誘導(dǎo)這些等離子體，產(chǎn)生與熒光分子輻射波長一致的輻射，進(jìn)而增加熒光強(qiáng)度。利用金剛石納米顆粒與au顆粒形成的等離子體發(fā)生相互作用，增強(qiáng)金剛石的熒光。隨著au的質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增加，金剛石的熒光強(qiáng)度也相應(yīng)增加。等離子體振蕩增強(qiáng)局域電場，加速金剛石光子速率，以及金剛石與au之間發(fā)生能量轉(zhuǎn)移，熒光分子誘導(dǎo)等離子體輻射都是導(dǎo)致金剛石剛石熒光增強(qiáng)的原因。
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