不同濃度糖水中球形Ag納米顆粒吸光度的研究

王娟

摘 要：實(shí)驗(yàn)測(cè)量不同濃度糖水的折射率和球形Ag納米顆粒不同濃度糖水環(huán)境中的吸光度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，糖水濃度一定，當(dāng)顆粒半徑增大時(shí)，吸光度光峰值紅移；顆粒半徑一定時(shí)，糖水濃度增大，吸光度峰值紅移，并給出了吸光度峰值位置隨濃度之間的關(guān)系曲線。

關(guān)鍵詞：折射率 糖水 納米顆粒 消光法

中圖分類號(hào)：O657 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）12（a）-0153-02

Abstract：The extinction characteristics of spherical Ag nanoparticles in Different concentration of sugar were measured.The results show that the peak value is red shift when the concentration of sugar or the size of the Ag nanoparticle increased.At last，the extinction peak position versus the he concentration of sugar are derived out.

Key Words：Refractive index；Sugar solutions；Nanoparticle；Extinction method

近年來，貴金屬納米材料的光學(xué)性質(zhì)研究受到廣泛關(guān)注，貴金屬納米顆粒因其獨(dú)特的性質(zhì)已廣泛應(yīng)用于分子熒光[1]、光伏電池[2]、光學(xué)傳感[3]、光電器件[4]、光熱治療[5]、LED光取出效率[6]等領(lǐng)域。貴金屬納米顆粒的光學(xué)性質(zhì)與周圍環(huán)境介質(zhì)的折射率緊密相關(guān)[7]，因此，可以通過測(cè)量貴金屬納米顆粒的吸光度峰值變化來測(cè)量周圍環(huán)境介質(zhì)的折射率。該文實(shí)驗(yàn)測(cè)量不同尺寸球形Ag納米顆粒在不同濃度的糖水中的吸光度，得到了吸光度共振峰與糖水濃度及顆粒尺寸的變化關(guān)系。

1 實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)測(cè)量部分包括不同濃度糖水折射率的測(cè)量和Ag納米顆粒在不同濃度糖水中的吸光度測(cè)量。實(shí)驗(yàn)材料包括直徑為30 nm、40 nm、50 nm、60 nm、70 nm、80 nm的球形Ag納米顆粒溶液、不同濃度的糖水。實(shí)驗(yàn)儀器主要有阿貝儀、HR2000+光譜儀、超聲儀等。

1.1 環(huán)境折射率的測(cè)量

配置不同濃度的糖水，用阿貝儀測(cè)量環(huán)境折射率（不同濃度的糖水），得到糖水的折射率及對(duì)應(yīng)的濃度。

1.2 光譜儀測(cè)量吸光度

取適量的Ag溶液放入已配置好的糖水中，用超聲震蕩20 min，使得納米顆粒分散均勻。取出適量樣品放入比色皿中，比色皿光程為1 cm，用HR2000+光譜儀測(cè)量相應(yīng)糖水濃度環(huán)境下的納米顆粒溶液的吸光度。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論

測(cè)量金納米顆粒溶液吸光度，吸光度與納米顆粒的濃度、納米顆粒大小、糖水的濃度等因素有關(guān)。筆者重點(diǎn)研究納米顆粒尺寸和糖水濃度和吸光度之間的關(guān)系。

2.1 糖水的濃度與折射率的對(duì)應(yīng)關(guān)系

用阿貝儀測(cè)量不同濃度糖水的折射率，測(cè)量的結(jié)果如表1所示。

從測(cè)量結(jié)果可以看出，糖水的折射率隨濃度線性增大。把表1結(jié)果畫圖得到圖1。

2.2 相同的環(huán)境，不同的Ag納米顆粒半徑

濃度為13.8%，折射率為1.355 6的糖水中，不同直徑的Ag納米顆粒在該濃度糖水中的吸光度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)，糖水濃度一定，吸光度峰值位置隨著納米顆粒的尺寸增大而紅移。

2.3 相同的半徑，不同周圍環(huán)境

直徑為60 nm的Ag球形納米顆粒，測(cè)量其在濃度為13.8%、31.5%、54.4%、75.2%的糖水中的吸光度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)，尺寸大小一定，吸光度峰值位置隨著濃度增大而紅移，也就是隨環(huán)境折射率增大而紅移。

2.4 Ag納米顆粒在不同濃度糖水中吸光度峰值位置分析

實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量不同半徑的Ag納米顆粒在不同的濃度的糖水中的吸光度。通過吸光度峰值數(shù)據(jù)分析，擬合得到了直徑為60 nm的Ag納米顆粒共振波長(zhǎng)與糖水濃度關(guān)系的線性關(guān)系。結(jié)果如下表2所示。

用同樣的方法，筆者分析了直徑為30 nm和80 nm的Ag顆粒吸光度峰值位置，總結(jié)如圖4所示。

3 結(jié)語

實(shí)驗(yàn)測(cè)量了直徑在100 nm以下球形的Ag納米顆粒在不同濃度的糖水中的吸光度。當(dāng)Ag納米顆粒尺寸一定，其吸光度峰值的位置隨著糖水濃度變化，吸光度峰值隨著糖水濃度增大而紅移規(guī)律；糖水濃度一定時(shí)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)隨著納米顆粒半徑增大，吸光度峰值紅移，并找到吸光度峰值隨糖水濃度變化關(guān)系。

參考文獻(xiàn)

[1] G. Sun， J. B. Khurgin.Origin of giant difference between ?uorescence， resonance， and nonresonance Raman scattering enhancement by surface plasmons[J].Phys. Rev.A，2012，85（6）：2410.

[2] H.A.Atwater，A. Polman.Plasmonics for improved photovoltaic devices[J].Nat.Mater，2010（9）：205-213.

[3] Wei-Chih Liu.High sensitivity of surface plasmon of weakly-distorted metallic surfaces[J].2005，13（24） 9766-9773.

[4] A.Alexandre， L.Dang Yuan，Plasmonic light-harvesting devices over the whole visible spectrum[J]. Nano Lett，2010（10）：2574-2579.

[5] P. Tuersun， X. Han，Optimal design of gold nanoshells for optical imaging and photothermal therapy[J].Optik，2014（125）：3702-3706.

[6] 戴科輝.微納結(jié)構(gòu)增強(qiáng)GaN基LED光取出效率的研究[D].華中科技大學(xué)，2011.

[7] Bohren C.F.， Huffman D.R.Absorption and scattering of light by small particles[D].Wiley， 1998.