[发明专利]一种金纳米棒‑二氧化硅核壳结构纳米材料、制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料领域，涉及一种金纳米棒-二氧化硅核壳结构纳米材料、制备方法及用途，特别涉及一种手性金纳米棒组装体二氧化硅核壳结构纳米材料及其制备方法，所述手性核壳结构纳米材料具有圆二色光学活性和良好的稳定性。

背景技术

贵金属纳米粒子因其独特的表面等离子体共振现象，在生物成像，光子器件，化学传感及生物治疗等领域具有广泛的应用。

研究人员发现，当手性分子连接到金纳米棒表面上时，手性分子可以诱导贵金属纳米粒子产生位于可见区的光学活性(Govorov,A.O.；Fan,Z.Y.；Hernandez,P.；Slocik,J.M.；Naik,R.R.TheoryofCircularDichroismofNanomaterialsComprisingChiralMoleculesandNanocrystals:PlasmonEnhancement,DipoleInteractions,andDielectricEffectsNanoLett.2010,10,1374.)。然而，利用球状纳米粒子得到的光学活性非常微弱，在应用方面没有优势。金纳米棒，相比于球状纳米粒子，由于其各向异性的结构导致的尖端效应，可以使其表面电磁场进一步增强。因此，利用金纳米棒组装体，研究人员(Zhu,Z.N.；Liu,W.J.；Li,Z.T.；Han,B.；Zhou,Y.L.；Gao,Y.；Tang,Z.Y.ManipulationofCollectiveOpticalActivityinOne-DimensionalPlasmonicAssemblyACSNano2012,6,2326.)可以对这种光学活性在可见光区进行调控和进一步放大。

手性金纳米棒组装体增强的光学活性，已经在DNA的检测中获得应用。如CN103487378A公开了一种基于金纳米棒聚集的圆二色光谱检测DNA的方法。然而，这中手性金纳米棒组装体是在溶液中产生，其组装结构稳定性差，极易沉降，导致光学活性随时间不能保持，极大地影响其在实际检测中的应用。

如何提高手性金纳米棒组装体的稳定性是本领域一个亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种金纳米棒-二氧化硅核壳结构纳米材料，所述核壳结构纳米材料的核结构为具有圆二色光学活性的手性金纳米棒肩并肩组装体，壳结构为二氧化硅。

本发明所述壳结构二氧化硅的厚度为20～50nm，优选30～40nm；

所述手性金纳米棒肩并肩组装体中，金纳米棒的个数≥2，优选3～10；

优选地，所述金纳米棒的长径比为2～5:1，优选为3～4:1。

在本发明提供的金纳米棒-二氧化硅核壳结构纳米材料中，特定的金纳米棒长径比和组装个数能够产生较强的圆二色光学活性，而包覆特定厚度的二氧化硅，能够稳定维持金纳米棒的肩并肩自组装结构，且不会影响金纳米棒组装体的圆二色光学活性。

本发明的目的之二是提供一种如目的之一所述的金纳米棒-二氧化硅核壳结构纳米材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)制备手性金纳米棒肩并肩组装体；

(2)将手性金纳米棒肩并肩组装体在醇水体系中包覆二氧化硅壳层，获得手性金纳米棒组装体二氧化硅核壳结构纳米材料。

本发明在醇水体系下包覆二氧化硅，能够调整正硅酸乙酯的水解速度与金纳米棒组装速度相配合，获得具有强烈圆二色光学活性的金纳米棒-二氧化硅核壳结构纳米材料；另一方面，醇水体系能够大大缩短包覆二氧化硅壳层的时间。

本发明步骤(1)所述手性金纳米棒肩并肩组装体的制备步骤为：

将金纳米棒分散在含有阳离子表面活性剂的水溶液中，之后加入带巯基的手性小分子和柠檬酸钠形成手性金纳米棒肩并肩组装体。

步骤(1)水溶液中金纳米棒的浓度为0.8～1.2nmol/L，例如0.95nmol/L、0.98nmol/L、1.03nmol/L、1.09nmol/L、1.12nmol/L、1.17nmol/L等，优选1nmol/L。

优选地，在1nmol/L的金纳米棒水溶液中，阳离子表面活性剂的浓度为0.4～1mmol/L，带巯基的手性小分子的浓度为1～10μmol/L，柠檬酸钠的浓度为20～50μmol/L。

优选地，在1nmol/L的金纳米棒水溶液中，表面活性剂、带巯基的手性小分子和柠檬酸钠的浓度为0.5mmol/L、10μmol/L和50μmol/L。