第36卷，第12期 2016年12月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
单金纳米棒远场散射光谱技术
杨玉东
沈阳工业大学理学院，辽宁沈阳110870
Vol. 36, No. 12 pp38253829
December, 2016
摘要单金纳米棒(goldnanorod AuNR)的远场光学技术在近几年引起了相当大的关注。由于金纳米棒(AuNRs）独特的局部表面等离子体共振（localized surface plasmonresonanceLSPR)特性，金纳米棒颗粒非常适合高度传导定域在表面的化学或物理刺激产生的光信号。根据该课题组的研究经验，对AuNR的光学探测和光谱学方法的原理、应用、进展和纳米系统表现出新奇的光学特性进行了综述，较为全面地介绍了：（1)AuNR散射光谱相关的各类技术，包括：暗场技术，零差和外差技术，光子晶体技术，空间调制和偏振调制技术等：（2)AuNR散射光谱特性，包括：光谱线形函数，线宽，衬底对光谱的影响以及理论和实验光谱的对比等；（3)相关光谱技术近年来的发展。重点研究了基于LSPR的远场光学散射方法。主要是基于AuNR 线性的方法，如直接和间接的散射检测方法。注重强调了介质环境（如底物，表面结合的分子或其他纳米材料等)的重要性以及对散射光谱和消光幅度的影响。特别注重的是AuNR表面及形貌的定量方法及其相关性研究，无论是直接的还是间接的散射的方法，大都给出实验与理论模型精确的比较。这些实验和理论工具的结合可以详细解释单金纳米棒的光学性质。
关键词单金纳米棒；散射光谱；消光光谱；暗场显微镜
中图分类号：0433.1
引言
文献标识码：A
DOl: 10. 3964/j. issn.10000593(2016)12-3825-05
简单的偶极近似来处理5。AuNR的散射光谱检测是测量其近场或远场区域的相关信号，这里重点讨论远场的方法。
当电磁场照射介质中的AuNR，总电场E中包括人射到
生物医学研究往往需要在活细胞条件下观察胞内组织的
活动。光学技术因其具备对生物样品扰动最小、实时可见的优势，从而成为生物医学观察的重要技术手段1-3]，到目前为止，几个远场光学的方法已被开发用于不同环境下单金纳米棒（AuNR)的光谱检测。一般来说，它们可以分为散射、吸收和光致发光谱为基础的检测)。最简单的方法就是散射光谱的方法来实现AuNR在复杂环境的生物检测，本文主要论述散射光谱检测的研究进展。
单金纳米棒散射光谱检测理论
1
当光人射金属纳米粒子时，其表面的自由电子与人射光的电磁场发生共振藕合，发生表面等离子体共振（SPR)，导致了纳米颗粒对光较强的吸收和散射。AuNRs对光的散射和吸收的总和称为消光。颗粒吸收和散射的能力一般用吸收截面αas和散射截面0来衡量，其和为消光截面x[5。 AuNRs的光学属性可利用Mie和Gans理论解释，作为一个
收稿日期：2015-12-06，修订日期：2016-04-11
周围介质的电磁场E：和散射场Ea。
E = E, +E; H = H, +Hss
B3SS D
图1单金纳米棒散射的能流图
Fig, 1 Energy flows in single-particle experiments
(1)
散射场通常包括渐逝波和传播波的叠加，在近场区域
(距离小于人射波长，E以新逝波为主：在远场区域，E。
基金项目：国家自然科学基金项目（51075281)和沈阳工业大学博士后启动基金项目（521101302)资助
作者简介主数据964年生，沈阳工业大学理学院副教授
e-mail : songzx07@163. com