[发明专利]核壳等离子体纳米间隙的纳米结构材料

说明书

提供一种核壳等离子体纳米间隙的纳米结构材料。该核壳纳米间隙的纳米结构材料具有核和围绕核的至少一个壳，其中，所述至少一个壳包括包含具有邻苯二酚基团的聚合物的第一层以及包含金属并设置在所述第一层上的第二层，其中所述第一层在所述核壳等离子体纳米结构材料中界定纳米间隙。还提供一种制备所述核壳等离子体纳米间隙的纳米结构材料的方法，以及所述核壳等离子体纳米间隙的纳米结构材料的用途。作为一个实施例，共价键合到拉曼探针或荧光探针的聚多巴胺用于制备所述核壳等离子体纳米间隙的纳米结构材料中的壳的第一层，然后金壳沉积到聚多巴胺上以形成壳的第二层。本发明证明了，该方法高度通用且可以用于包括磁性Fe₃O₄纳米粒子以及金属有机骨架(MOF)纳米粒子的不同核材料。也证明了所述核壳等离子体纳米间隙的纳米结构材料在传感以及治疗诊断学中的潜在应用。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年3月24日提交的新加坡专利申请No.10201602345W的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

各种实施例涉及核壳等离子体纳米结构材料，用于制备核壳等离子体纳米结构材料的方法，以及核壳等离子体纳米结构材料在传感、光电子学或治疗诊断学中的用途。

背景技术

局域表面等离子体(LSPs)可能是由于表面等离子体被限制在纳米粒子中而产生的，纳米粒子的尺寸相当于或小于用于激发等离子体的电磁辐射的波长。局域表面等离子体可能具有共振频率，在该共振频率下光的吸收和散射的发生效率最高，这可能反过来取决于金属和表面的性质，例如尺寸、粗糙度、形状、粒子间距和介电环境。

等离子体纳米材料的独特光学特性源于局域表面等离子体共振(LSPR)，其在化学、材料科学、光子学和医学多个学科中具有巨大的潜力。具有精确控制的光谱特性和/或多功能特征的等离子体纳米结构的开发是其在各种应用中的关键。特别地，等离子体纳米结构的定制LSPR允许在亚波长尺度上对光子进行空间限制并在特定波长上对光分子相互作用进行控制，形成其在表面增强光谱学和光电子学中的功能的基础。

从诸如传感、诊疗纳米医学和等离子体增强光化学反应(例如，光催化和太阳能转换)等新兴领域的最新进展可以明显看出多功能纳米粒子的前景，其中结构整合的等离子体材料和互补的对应物导致协同特性。LSPR波长对等离子体纳米结构的粒子间耦合的强烈依赖性激发了人们对于在构建块之间具有清晰的纳米间隙的纳米粒子组件的广泛兴趣。

核壳纳米间隙的纳米粒子(NNPs)或nanomatryoshkas具有将核和壳分离的内置介电间隙，已经成为一类内部耦合的等离子体纳米结构。纳米间隙尺寸在针对可见和近红外(NIR)光谱范围内的宽调谐LSPR而定制核和壳的等离子体耦合方面起关键作用。在纳米间隙尺寸和光学编码方面，已经使用诸如二氧化硅、DNA和小分子的材料作为介电隔离物，进行了相当大的努力来设计纳米间隙。然而，针对多功能NNPs同时实现定制的纳米间隙工程和结构整合仍然具有挑战性。

鉴于上述情况，需要一种改进的等离子体纳米结构材料来克服或至少减轻一个或多个上述问题。

发明内容

在第一方面，提供一种核壳等离子体纳米结构材料。所述核壳等离子体纳米结构材料具有核和围绕所述核的至少一个壳，其中所述至少一个壳包括：

a)包括具有邻苯二酚基团的聚合物的第一层，所述第一层在所述核壳等离子体纳米结构材料中界定纳米间隙，以及

b)包括金属的第二层，所述第二层设置在所述第一层上。

在第二方面，提供一种制备具有核和围绕所述核的至少一个壳的核壳等离子体纳米结构材料的方法。该方法包括：

a)提供纳米结构材料，以及

b)通过以下方式在所述纳米结构材料上形成至少一个壳：