背景

András Deák博士的研究重點是了解分子如何相互作用并附著在納米顆粒表面背后的物理學(xué)。許多應(yīng)用依賴于以預(yù)定方式附著在納米顆粒表面的引入分子。然而，如果納米顆粒已經(jīng)有分子附著在其表面，則不能保證完全的分子交換。單納米顆粒散射實驗可以深入了解分子交換的程度，峰移和展寬與分子附著的增加相關(guān)。這種方法的優(yōu)點是它不受常用的體集成測量期間固有存在的同源展寬的影響。

András Deák研究的另一個方面集中在自組裝上，即納米粒子如何在溶液中相互作用。納米顆粒被制造和表面改性，以便它們以預(yù)定義的方式相互附著。然而，這種附著通常通過掃描電子顯微鏡(SEM)來表征，該過程從其液體環(huán)境中去除納米顆粒。隨著納米顆粒被表征的環(huán)境發(fā)生了變化，不確定這是否真的是納米顆粒在液體介質(zhì)中的相互作用方式。

圖1：定制的顯微光譜系統(tǒng)的圖像，由連接到光學(xué)顯微鏡的IsoPlane和PIXIS CCD相機組成。光譜顯示了單個金納米棒與1 mM半胱胺反應(yīng)時縱向表面等離子體共振峰的紅移。

挑戰(zhàn)

為了克服SEM表征引起的不均勻散射和環(huán)境變化，András Deák開發(fā)了一種定制的顯微光譜系統(tǒng)。該系統(tǒng)旨在通過暗場照明分析單個納米顆粒的散射光譜。

在觀察分子交換時，研究人員將帶有附著在表面的分子的納米顆粒放入光學(xué)顯微鏡下的流通池中。然后，他們將新分子引入系統(tǒng)，并監(jiān)測單個納米顆粒的散射光譜如何隨時間變化。散射峰的寬度與附著在表面的分子數(shù)量相關(guān)，因此可用于確定分子交換的水平。

該方法還可用于確定納米顆粒如何在單個納米顆粒尺度上在液體內(nèi)相互作用。通過使用光譜學(xué)，András Deák的研究人員可以查看單個納米顆粒的表面細(xì)節(jié)，而無需將它們從液體介質(zhì)中去除。這些納米粒子光譜的任何變化都表明納米粒子已經(jīng)相互作用。由于IsoPlane經(jīng)過像差校正，我們可以在整個CCD范圍內(nèi)獲得高度可靠的強度值。

解決方案

定制的顯微光譜系統(tǒng)由連接到光學(xué)顯微鏡的IsoPlane和PIXIS CCD相機組成，在其上放置帶有納米顆粒的流通池。該系統(tǒng) 的 高度 靈活 性 允許 通過 LabVIEW 集成 不同 組 件。這允許從一個程序完全控制IsoPlane，PIXIS，壓電平臺和旋轉(zhuǎn)平臺。

IsoPlane是納米顆粒顯微光譜學(xué)的理想選擇，因為它經(jīng)過像差校正，為每個納米顆粒產(chǎn)生準(zhǔn)確的光譜，而無需任何額外的光譜展寬。這還可以防止光譜在CCD上擴散，從而提供高度可靠的強度值，覆蓋PIXIS捕獲的整個波長范圍。該系統(tǒng)還使用IntelliCal波長和強度校準(zhǔn)燈，使研究人員能夠快速進行非常可靠的測量。這使得研究人員能夠非常快速地在單個納米粒子尺度上以高精度評估納米顆粒表面的物理學(xué)。

審核編輯 黃宇