基于DNA折纸技术制备单分子表面增强拉曼散射的金纳米圆片结构开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

在2006年,dna折纸首次被rothemund 教授提出,并作为封面文章在杂志nature 上发表,成功的组装了五角星、正方形、笑脸等多种对称的二维纳米结构,产率接近100%,分辨率为6nm。目前纳米材料的构建主要有“由上向下”和“由下向上”两个方向;由上向下由于制造尺寸的限制,并不能大规模的使用,而“由下向上”的组装方法采用了分子尺度材料来构建纳米尺度材料的方式,更易于制备复杂且精细的纳米结构。dna折纸具有高分辨率,能够快速合成,易于进行定点修饰等多个优点,能够被广泛的应用于纳米颗粒和有机大分子的组装。

近年来,贵金属纳米颗粒因其特殊的小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧穿效应等,具有独特的光学性质、电学和催化性能。在众多光学性质中,局域表面等离子共振现象(lspr),能应用到多个领域。lspr指的是当入射光的频率与金属表面自由电子振荡的频率一致时,使得表面局域电场得到显著增强的现象。lspr性质受入射光波长以及贵金属纳米颗粒的成分、尺寸、形状和结构等参数影响,同时还对周围的环境十分敏感,因此被广泛应用于光学、催化、生物传感和癌症治疗等领域。表面等离子体共振可以用于增强拉曼散射检测化学分子,通过设计构成材料的纳米颗粒形状尺寸来调节材料的颜色。目前已报道制备出多种球形、棒状等贵金属纳米颗粒,而对片状的贵金属纳米颗粒的制备研究报道相对较少,片状的贵金属纳米颗粒不仅散射面积大、散射强度高,而且尖角多、热点分布多,因此可以预料其具有广泛的应用前景。

一般制备具有表面等离子体性质的纳米结构是通过“自上向下”的光刻技术,然而这种方法有很大的局限性;所以寻找一种更合适的方法构建具有表面等离子体纳米结构是十分迫切的需求,而基于dna折纸技术制备单分子表面增强拉曼散射的金纳米圆片结构能够满足这一需求。整个实验过程中,所用试剂安全无污染,对环境的危害小,满足实验安全要求。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备: 合成金纳米圆片,长方形dna折纸的制备,

材料表征:琼脂糖凝胶电泳,紫外-可见分光光谱仪,场发射扫描

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-9周:按照设计方案,依次合成纳米金的不同形状,并修饰到设计好的dna的碱基对上。

第10-12周:表征dna-纳米金体系的结构和性能。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1.] rothemund p w. folding dna to create nanoscale shapes and patterns [j]. nature, 2006, 440(7082):297-302.

[2.] qian l, wang y, zhang z, et al. analogic china map constructed by dna [j]. science bulletin, 2006, 51(24):2973-2976.

[3.] andersen e s, dong m, nielsen m m, et al. dna origami design of dolphin-shaped structures with flexible tails [j]. acs nano, 2008, 2(6):1213.

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