[发明专利]一种具有优化金属荧光增强效果的一维核壳结构纳米材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有优化金属荧光增强效果的一维核壳结构纳米材料及其制备方法，属于有机无机复合功能材料技术领域，本发明以金纳米棒(GNR)为内核，PDA聚合物为外壳制备了一种核壳结构纳米材料，并且首次通过同时调控PDA与GNR之间的距离及GNR的长径比，使PDA达到最优金属增强荧光(MEF)效果。该一维核壳结构纳米材料以GNR为内核、SiO2为夹板层、具有荧光信号的PDA聚合物为外壳的核壳结构型纳米复合材料(GNR@SiO₂@PDA)，利用晶种介导法合成GNRs，再使用改进的法包覆SiO₂层，对SiO₂层进行氨基化处理之后，EDC/NHS将PCDA偶联到GNR@SiO₂上，再对GNR@SiO₂@PCDA进行光聚合、热致变色处理形成GNR@SiO₂@PDA。

技术领域

本发明属于有机无机复合功能材料技术领域，具体涉及一种具有优化金属荧光增强效果的一维核壳结构纳米材料及其制备方法。

背景技术

核壳结构纳米复合材料因其组成、尺寸及形貌的不同体现出特殊的物理和化学性质。若能有效调控这些因素，能使其物化性质得到极大的提高。金纳米棒(gold nanorods,GNRs)是一种各向异性的(anisotropic)棒状的等离子体纳米颗粒，因具有尺寸可调、光谱范围大、与尺寸相关的光学相应等一系列独特的光学特性而被广泛应用于生物医学、分析检测、光学催化等领域。聚丁二炔(polydiacetylene,PDA)聚合物因其独特的荧光识别功能被广泛应用为各种传感材料，但是由于PDA聚合物的荧光量子产率(fluorescence quantumyield)比较低，限制了它的进一步应用。

在纳米复合材料中，核壳形纳米复合材料因其组成、大小和结构排列的不同而具有特殊的光、电、磁、催化、生物反应和化学等特性而备受科研工作者的关注。核壳型复合纳米材料是由两种或两种以上物理或化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料，其中各个组分虽然保持其相对独立性，但复合材料的性质却不是各个组分性能的简单叠加，而是在保持各个组分材料的某些特点的基础上，组分间协同作用所产生的综合性能。这既弥补了单一材料的缺点，又表现出单一材料所不具备的新性能，开创了材料设计方面的新局面。

近年来，随着纳米技术的兴起，使得各种具有特殊理化性质的金属纳米粒子作为新型探针不断应用于生物医学研究的各个领域。金属纳米粒子拥有其他传统光学探针无法比拟的优势，如光稳定性好、光学信号强、易于制备与修饰，生物兼容性良好等等。尤其以金纳米粒子为代表，在癌症的诊断、生物成像及治疗等领域有了非常广泛的应用，己有许多团队报道了基于这类材料的纳米系统。

发明内容

为了克服现有技术中存在的上述缺陷，本发明以金纳米棒(GNR)为内核，PDA聚合物为外壳制备了一种核壳结构纳米材料，并且首次通过同时调控PDA与GNR之间的距离及GNR的长径比，使PDA达到优化金属增强荧光(MEF)效果。

本发明通过如下技术方案实现：

一种核壳结构纳米材料，是以GNR为内核、SiO2为夹板层、具有荧光信号的PDA聚合物为外壳的核壳结构型纳米复合材料(GNR@SiO₂@PDA)，利用晶种介导法合成GNRs，再使用改进的法包覆SiO₂层，对SiO₂层进行氨基化处理之后，EDC/NHS将PCDA偶联到GNR@SiO₂上，再对GNR@SiO₂@PCDA进行光聚合、热致变色处理形成GNR@SiO₂@PDA。

一种核壳结构纳米材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一：晶种(Au seeds)溶液的制备：