專利名稱：利用納米線實現(xiàn)微米尺度的熒光共振能量轉(zhuǎn)移的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于表面等離子體光子學與熒光共振能量轉(zhuǎn)移的交叉領域，涉及一種在微米尺度上實現(xiàn)熒光共振能量轉(zhuǎn)移的方法，特別涉及利用金屬納米線的表面等離子體傳導實現(xiàn)微米尺度的熒光共振能量轉(zhuǎn)移的方法。
背景技術：
表面等離子體光子學是近年來興起的一個熱門研究領域，它基于金銀等金屬納米結(jié)構(gòu)的表面等離子體共振特性。在一維金屬納米結(jié)構(gòu)，如金銀等的納米線中，表面等離子體可以沿納米線傳播，從而實現(xiàn)光學衍射極限以下的光傳導。由于表面等離子體波導具有潛在的重要應用，因此這一新興的研究領域引起了國際科學界的巨大興趣。
熒光共振能量轉(zhuǎn)移是指兩個熒光基團在足夠靠近時，其中一個熒光基團被激發(fā)后會有一部分能量轉(zhuǎn)移到另一個熒光基團，前一個熒光基團作為能量供體，后一個熒光基團作為能量受體。要發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移，供體的發(fā)射光譜和受體的吸收光譜必須重疊，當供體被激發(fā)后，通過能量轉(zhuǎn)移，供體的熒光強度會減弱而探測到受體的熒光信號。
通常熒光共振能量轉(zhuǎn)移的距離只有幾個納米到十幾個納米，而在本發(fā)明中，我們利用金屬納米線中傳導的表面等離子體，可以實現(xiàn)幾個微米甚至更長距離的熒光共振能量轉(zhuǎn)移。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種利用納米線實現(xiàn)微米尺度的萸光共振能量轉(zhuǎn)移
的方法利用納米線中傳導的表面等離子體，供體被激發(fā)后可以激發(fā)金屬納米線中的表面等離子體，將能量轉(zhuǎn)移到納米線，表面等離子體在納米線中傳播，在遇到受體時將部分能量轉(zhuǎn)移到受體而將受體激發(fā)，從而間接實現(xiàn)了熒光共振能量轉(zhuǎn)移。本發(fā)明的特征在于以下步驟
(1) 制備金、銀、銅、鋁等的納米線，直徑約為十納米至三百納米，長度約為一微米至一百微米；
(2) 通過隨機分散、微納米操縱、微納米直寫或者化學修飾等方法將用于熒光共振能量轉(zhuǎn)移的供體和受體分布于納米線上不同的位置；
(3 )將熒光供體激發(fā)，則供體的能量會有一部分沿金屬納米線傳導，在受體處部分能量轉(zhuǎn)移到受體從而將受體激發(fā)；
(4)受體的發(fā)射信號通過顯微鏡物鏡收集，或者通過納米線傳導到納米線的兩端被顯微鏡物鏡收集，經(jīng)CCD成像或者經(jīng)光譜儀測量光語。
進一步，所述步驟(2)中的參與焚光共振能量轉(zhuǎn)移的供體和受體為熒光分子或者熒光球或者量子點或者上轉(zhuǎn)換材料顆粒。
進一步，所述步驟(3)中供體被激發(fā)的方式為激光直接激發(fā)或者激光先激發(fā)納米線中的傳導的表面等離子體，表面等離子體再將供體激發(fā)。
進一步，所述步驟(4)中的信號收集是與激發(fā)光共用一個物鏡或者使用另外一個物鏡。
進一步，所述納米線分散到基底上，并且在所述納米線上沉積有一層1-100納米厚的二氧化硅，或者通過化學方法在納米線表面包裹一層1-100納米厚度的二氧化硅。
進一步，所述納米線分散在基底表面，供體和受體通過隨機分散、微納米操縱或微納米直寫方法分布于納米線上不同的位置，在干燥環(huán)境下實現(xiàn);微米尺度的熒光共振能量轉(zhuǎn)移。
進一步，所述供體和受體通過化學修飾方法連接到納米線上不同的位置，在溶液環(huán)境中實現(xiàn);微米尺度的熒光共振能量轉(zhuǎn)移。
本發(fā)明利用納米線實現(xiàn)二徵米尺度的熒光共振能量轉(zhuǎn)移的方法，利用金屬納米線作為傳導載體，金屬納米線上的供體被激發(fā)后，供體上的部分能量通過金屬納米線中的表面等離子體傳導到受體上，從而將受體激發(fā)，可以實現(xiàn)幾個微米甚至更長距離的熒光共振能量轉(zhuǎn)移。


圖1 ( a )、 ( b )、 ( c )為實施例1中所采用的樣品制備及激發(fā)探測模式的示意圖2 ( a )、 ( b )為實施例2中所采用的樣品制備及激發(fā)探測模式的示意圖。
圖中1和l，.金屬納米線，2. AFM探針，3.激光，4.供體激發(fā)的表面等離子體，5.受體激發(fā)的表面等離子體，6.納米鋼筆(NanoFountainpen)， 7.激光激發(fā)的表面等離子體，8和8，.焚光供體，9和9，.熒光受體，圖中納米線與供體和受體之間的箭頭表示能量轉(zhuǎn)移的方向。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施方式
及附圖對本發(fā)明進行詳細i兌明，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于下列實施例，應包括權利要求書中的全部內(nèi)容，以及各個實施例之間的交叉結(jié)合。實施例1:
本發(fā)明實施例提供了 一種利用納米線實現(xiàn)微米尺度的熒光共振能量轉(zhuǎn)移的方法。步驟如下
制備金、銀、銅、鋁的納米線，直徑為十納米至三百納米，長度為一微米至一百微米；將納米線分散到基底上，為了避免金屬對熒光的淬滅，可以在納米線樣品上沉積一定厚度(如1納米到100納米)的二氧化硅；選擇焚光供體和受體，可以選^^熒光分子、焚光球、量子點、上轉(zhuǎn)換材料顆粒等；如圖1 (a)和(b)所示，將供體8和受體9隨機分散(例如用甩膠機旋涂)到納米線樣品上，可以借助微納米操縱設備(如AFM等)將離納米線較遠的熒光球、上轉(zhuǎn)換顆粒等移動到納米線附近，將激光3聚焦到焚光供體8，供體8被激發(fā)后，則供體8的能量會有一部分沿金屬納米線1傳導，在受體9處部分能量轉(zhuǎn)移到受體9從而將受體9激發(fā)，如圖1 ( c )所示；受體9的發(fā)射信號通過顯微鏡物鏡收集，或者通過納米線1傳導到納米線1的兩端被顯微鏡物鏡收集，經(jīng)CCD成像或者經(jīng)光譜儀測量光i脊。實施例2:
本發(fā)明實施例提供了 一種利用納米線實現(xiàn);敞米尺度的熒光共4展能量轉(zhuǎn)移的方法。步驟如下
制備金、銀、銅或鋁的納米線l，，直徑約為十納米至三百納米，
長度約為一微米至一百微米；通過化學方法在納米線r表面包裹一層1-ioo納米厚度的二氧化硅，將納米線r分散到基底上；選擇熒光供體
8，和受體9，，可以選擇熒光分子、熒光球、量子點、上轉(zhuǎn)換材料顆粒等；將供體8'和受體9'用微納米直寫方法分別放到納米線上不同的位置，如圖2(a)所示，例如Nanonics〃^司的雙^笨針掃描近場光學顯微:鏡(SN0M)可配備輸送化學物質(zhì)的納米鋼筆(NanoFountainpen),此種針尖既可作為AFM針尖又可進行物質(zhì)輸送，通過這種納米鋼筆6(NanoFountainpen)將供體8'和受體9，釋放到納米線l，的不同位置；將可以激發(fā)熒光供體的激光聚焦到納米線l，的一端，則激光激發(fā)納米線中的傳導的表面等離子體，在有熒光供體8'的位置，表面等離子體將供體8'激發(fā)，供體8'被激發(fā)后，供體8'的能量會有一部分激發(fā)納米線中的表面等離子體沿納米線l，傳導，在受體9'處部分能量轉(zhuǎn)移到受體9，從而將受體9，激發(fā)，如圖2(b)所示；受體9，的發(fā)射信號通過顯微鏡物鏡收集，或者通過納米線l，傳導到納米線l，的兩端被顯孩M竟物鏡收集，經(jīng)CCD成像或者經(jīng)光譜儀測量光語。
權利要求
1.利用納米線實現(xiàn)微米尺度的熒光共振能量轉(zhuǎn)移的方法，其特征在于包括以下步驟(1)制備金、銀、銅或鋁材質(zhì)的納米線，直徑為十納米至三百納米，長度為一微米至一百微米；(2)通過隨機分散、微納米操縱、微納米直寫或者化學修飾方法將用于熒光共振能量轉(zhuǎn)移的供體和受體分布于納米線上不同的位置；(3)將熒光供體激發(fā)，則供體的能量會有一部分沿金屬納米線傳導，在受體處部分能量轉(zhuǎn)移到受體從而將受體激發(fā)；(4)受體的發(fā)射信號通過顯微鏡物鏡收集，或者通過納米線傳導到納米線的兩端被顯微鏡物鏡收集，經(jīng)CCD成像或者經(jīng)光譜儀測量光譜。
2. 沖艮據(jù)權利要求1所述利用納米線實現(xiàn)微米尺度的熒光共振能量轉(zhuǎn)移的方法，其特征在于所述步驟(2)中的參與熒光共振能量轉(zhuǎn)移的供體和受體為熒光分子或者熒光球或者量子點或者上轉(zhuǎn)換材料顆粒。
3. 根據(jù)權利要求1所述利用納米線實現(xiàn)微米尺度的熒光共振能量轉(zhuǎn)移的方法，其特征在于所述步驟(3)中供體被激發(fā)的方式為激光直接激發(fā)或者激光先激發(fā)納米線中的傳導的表面等離子體，表面等離子體再將供體激發(fā)。
4. 根據(jù)權利要求1所述利用納米線實現(xiàn)微米尺度的熒光共振能量轉(zhuǎn)移的方法，其特征在于所述步驟(4)中的信號收集是與激發(fā)光共用一個物鏡或者使用另外一個物鏡。
5. 根據(jù)權利要求1所述利用納米線實現(xiàn)微米尺度的熒光共振能量轉(zhuǎn)移的方法，其特征在于所述納米線分散到基底上，并且在所述納米線上沉積有一層1-100納米厚的二氧化石圭。
6. 根據(jù)權利要求1所述利用納米線實現(xiàn)微米尺度的熒光共振能量轉(zhuǎn)移的方法，其特征在于所述納米線通過化學方法在納米線表面包裹一層1-100納米厚的二氧化硅。
7. 根據(jù)權利要求1所述利用納米線實現(xiàn)微米尺度的熒光共振能量轉(zhuǎn)移的方法，其特征在于所述納米線M在基底表面，供體和受體通過隨機分散、微納米操縱或微納米直寫方法分布于納米線上不同的位置，在干燥環(huán)境下實現(xiàn)微米尺度的熒光共振能量轉(zhuǎn)移。
8.根據(jù)權利要求1所述利用納米線實現(xiàn)微米尺度的熒光共振能量轉(zhuǎn)移的方法，其特征在于供體和受體通過化學修飾方法連接到納米線上不同的位置，在溶液環(huán)境中實現(xiàn);徵米尺度的熒光共振能量轉(zhuǎn)移。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用納米線實現(xiàn)微米尺度的熒光共振能量轉(zhuǎn)移的方法，包括以下步驟(1)制備金、銀等的納米線，直徑為十納米至三百納米，長度為一微米至一百微米；(2)通過隨機分散、微納米操縱、微納米直寫或者化學修飾方法將用于熒光共振能量轉(zhuǎn)移的供體和受體分布于納米線上不同的位置；(3)將熒光供體激發(fā)，則供體的能量會有一部分沿納米線傳導，在受體處部分能量轉(zhuǎn)移到受體從而將受體激發(fā)；(4)受體的發(fā)射信號通過顯微鏡物鏡收集，或者通過納米線傳導到納米線的兩端被顯微鏡物鏡收集，經(jīng)CCD成像或者經(jīng)光譜儀測量光譜。利用金屬納米線中表面等離子體的傳導，可以實現(xiàn)幾個微米甚至更長距離的熒光共振能量轉(zhuǎn)移。
文檔編號G01N21/64GK101634635SQ20091009187
公開日2010年1月27日 申請日期2009年8月28日 優(yōu)先權日2009年8月28日
發(fā)明者徐紅星, 紅 魏 申請人:中國科學院物理研究所