ACS Sensors.基于金纳米粒子聚集的最优比色传感鲁棒规则
2023/4/25 10:42:40 阅读:88 发布者:
以下文章来源于分析化学方法 ,作者科研小组
全文简介
由于优异的光学性能、化学稳定性和易于生物偶联,等离子体金属已成为生物传感中光学信号传感器的首选材料。虽然基于表面的等离子体传感器的设计规则已经建立并商业化,但是基于纳米粒子聚集的传感器设计知识有限。原因是在聚集事件期间,对粒子间距离、每个簇的纳米粒子数量或多个相互取向缺乏控制,从而模糊了正读出和负读出之间的阈值。在此,我们确定了几何参数(大小、形状和颗粒间距离),这些参数允许在纳米颗粒聚集时最大化色差。找到最佳结构参数将提供一种快速可靠的读出方法,包括肉眼检查或计算机视觉。
简介
定义基于纳米粒子聚集的比色传感性能的几何参数。(a)分析物与表面配体的选择性结合诱导最初稳定的等离子体纳米粒子(金)的聚集,导致从红色到蓝色的逐渐颜色转变。(b)影响色差程度的几何参数:(I)每个形成的簇的纳米颗粒数量,(ii)直径,(iii)形状,和(iv)簇中纳米颗粒之间的间隙。(c)映射在色调、饱和度、值(HSV)或RGB颜色空间上的聚集诱导的颜色过渡。
胶体传感器的典型光谱位移,基于(a)直径D的球形纳米颗粒(Sph-NPs),(b)长度为L的立方纳米颗粒(Cub-NPs)和(c)长度为L的十面体纳米颗粒(Dec-NPs)的聚集。由于互补DNA链的杂交,最初稳定的金纳米颗粒(黑线)会经历聚类(青色线)。底部的条形表示人眼感知的颜色。
(a,d)球形,(b,e)立方和(c,f)十面体单(分散)金NP的计算消光截面光谱(σext,顶部面板)和实验吸收光谱(底部面板)。从σext派生的RGB颜色显示在计算光谱(a-c)的底部,胶体溶液的照片显示在不同尺寸的吸光度光谱(d-f)的底部。
纳米粒子聚集时的颜色转变。(a)实验结果显示,对于球形、立方和十二面体NPs,颜色(通过色相值)从分散(黑线)到聚合(青色线)的变化。(b)理论结果显示,在10个NPs/集群聚类时,色相值的变化,颗粒间间隙为(左柱)6沿线的圆形标记具有从光谱分析中获得的RGB空间中的计算颜色。
(a–c)FOMδH(方程1)是由(a)球形、(b)立方体和(c)十面体纳米粒子簇(分别为HSph、HCub和HDec)的理论和实验色调值(见图4)得出的,这些纳米粒子簇的间隙距离g = 6 nm(理论或实验)。黑色三角形标记线),2 nm(理论值。红色方形标记线)和实验δH(灰色圆形标记线)。(d–I)计算出(d,g)球形、(e,H)立方体和(f,I)十面体单个金纳米颗粒(d–f)和团簇(g–I)的消光截面和RGB颜色,其尺寸为每个理论情况下δH最大的尺寸(参见(a–c)中的蓝色圆圈)。底部的条形代表人眼感知的颜色。
最佳纳米颗粒形状的光学特性-十面体-。(a)边缘尺寸为L = 30纳米的十面体Au NP的计算消光截面光谱:单NP(黑色)和具有2纳米间隙(蓝色)的10-NP簇。(b)包含十面体纳米颗粒的样品的实验吸收光谱。(插入)与每种
相关成果以“Robust Rules for Optimal Colorimetric Sensing Based on Gold Nanoparticle Aggregation”,发表在国际学术期刊“ACS Sensors”上。
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https://doi.org/10.1021/acssensors.3c00287
转自:“NANO学术”微信公众号
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