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贵金属纳米材料,由于其表面等离子体共振效应,广泛应用于化学检测、传感和生物成像等诸多领域。表面等离子体共振产生的表面电磁场,能和贵金属纳米材料表面的物质发生作用,产生强烈的光学耦合。基于此原理,若将贵金属纳米材料与具有手性特征的物质进行复合,就可以构建手性光学杂化体系,并用于手性小分子或者生物大分子的手性检测中。本论文利用两种各向异性金纳米粒子为基元,将其与有机或无机手性物质进行复合,并对其手性光学性质进行研究。这些制备的手性复合材料对于氨基酸和DNA等生物手性物质的识别和检测具有良好的效果。 首先,我们研究了手性无机物质对于金纳米粒子光学性质的影响。我们将手性介孔二氧化硅包覆在金纳米棒的表面,形成金纳米棒@手性介孔二氧化硅核壳结构。由于该二氧化硅壳层的手性偶极可以和金纳米棒的表面电磁场相互作用,从而诱导金纳米棒产生等离子体圆二色信号。通过改变金纳米棒的长径比,可以对该手性信号进行调控。将L型和D型半胱氨酸吸附到二氧化硅壳层中,我们发现左手性和右手性的壳层对于特定构象的氨基酸具有选择性。这种手性选择性可以通过表面增强拉曼光谱进行表征。 其次,我们将手性无机物质替换为手性生物分子——DNA。将DNA修饰到金纳米锥的表面,引导金纳米锥的组装,也可以诱导产生等离子体圆二色信号。特别是对于经过密度梯度离心纯化后的金纳米锥而言,其手性信号要远强于金纳米棒。这是由于金纳米锥具有更高的表面等离子体共振强度。由于DNA分子具有温度敏感性,随着温度的改变,可以使金纳米锥发生“组装-解组装-组装”的循环反应,相应的手性信号的循环变化也能被很好的观察到。该方法可以用于DNA的定量检测。 最后,沿袭了上个工作的研究思路,我们将β-环糊精与金纳米棒进行了复合。β-环糊精本身可以作为一种手性选择物质。当其与金纳米棒复合时,β-环糊精与不同手性色氨酸作用方式不同,并通过金纳米棒的等离子体圆二色信号将这种不同识别出来。研究表明,L型色氨酸可以诱导金纳米棒和环糊精的复合物产生手性信号,而D型色氨酸则没有此性质。基于这个原理,我们实现了色氨酸的手性识别和定量检测。