光子薄膜中金纳米粒子的梯度导向共组装用于可调光学传感 开放获取

《Nanoscale》：Gradient-Directed Co-Assembly of Gold Nanoparticles in Photonic Films for Tuneable Optical SensingOpen Access

　　

本研究提出了一种集成了金纳米颗粒（AuNP）的薄膜，具有可调的光学性能和增强的分子尺度检测灵敏度，为比色生物传感应用提供了有前景的平台。通过一种简单的垂直共组装工艺，使用胶体聚苯乙烯（PS）或二氧化硅微珠，我们证明，在不同负载水平下引入AuNPs可增强PS基和二氧化硅基薄膜的颜色定义。结构分析揭示了AuNPs在薄膜结构中的明显定位模式。在PS基薄膜中，AuNPs分布在整个结构中；而在二氧化硅基质存在时，AuNPs则聚集在薄膜表面。这种空间分布模式强烈依赖于共组装组分的密度和尺寸。在弯月面区域，沉积和van der Waals力主导了布朗扩散和流体动力学力，从而导致这种分布模式，该模式不仅影响颜色响应，还影响分子检测灵敏度。杂化薄膜中较高的AuNP负载会导致4-ATP的SERS响应相对增强，这归因于等离子体热点密度的增加。值得注意的是，Si-AuNP杂化薄膜表现出AuNPs在薄膜表面附近的优先停留现象，以及薄膜模式与等离子体模式之间的协同光谱重叠，从而放大了表面增强拉曼散射（SERS）响应，并通过增强局部电磁场来提高检测灵敏度。本工作为薄膜-等离子体杂化材料的设计和制备提供了基本见解，同时建立了一种稳健的方法学来调节其光学性能并增强分子尺度检测灵敏度。

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? 2026 作者。由英国皇家化学学会出版

2026

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