DNA分子介導的金屬等離子體納米結構研究獲進展

DNA分子介導的金屬等離子體納米結構研究獲進展

　　金屬納米結構在與光相互作用時會產生特定的表面等離子體共振。這種基于金屬納米結構的表面等離子體光學(plasmonics)在生物傳感、生物成像、光催化和太陽能電池等領域具有廣泛的應用前景。近期，中國科學院上海應用物理研究所物理生物學研究室樊春海課題組和上海光源陳剛課題組利用DNA分子實現了對金納米等離子體結構生長的精確調控，并利用同步輻射X射線小角散射（SAXS）技術揭示了DNA介導的納米金花生長機制，建立了納米金花結構與其表面等離子體共振性質的半定量關系。相關結果于近期發表于《德國應用化學》（Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 8338-8342）。

　　金納米顆粒在生物檢測、化學催化及納米光子學等方面具有優異的性質，且其物理化學性質高度依賴其尺寸大小及表面形貌。因此，如何在納米尺度對其結構進行精細調控引起了研究者的廣泛關注。DNA分子通常是作為遺傳信息的載體而為大家所熟知。然而，DNA分子所具有的精確編碼性同樣可以為材料領域提供新的思路。由于DNA和金表面具有很強的相互作用，上海應物所研究生沈建磊等嘗試利用DNA來調控金納米等離子體結構的生長，獲得了結構精確的納米金花結構。他們利用上海光源BL16B1線站SAXS技術對納米金花的不同生長階段進行原位表征，并結合投射電鏡（TEM）獲得了DNA調控下納米金花在生長各個過程中產物的精細結構。基于此，揭示了DNA分子介導的復雜形貌納米金花等離子體結構的生長機制，并利用所獲得的結構參數，結合實驗及光學模擬，建立了納米金花的精細結構與其局域表面等離子體(LSPR)特性的半定量關系。進一步的研究表明，這些納米金花等離子體結構表現出顯著的表面拉曼增強效應（SERS）和暗場散射（Dark-Field Scatter）特性，有望成為一種高靈敏的生物成像探針。