不同浓度糖水中球形Ag纳米颗粒吸光度的研究

王娟

摘 要：实验测量不同浓度糖水的折射率和球形Ag纳米颗粒不同浓度糖水环境中的吸光度。实验结果表明，糖水浓度一定，当颗粒半径增大时，吸光度光峰值红移；颗粒半径一定时，糖水浓度增大，吸光度峰值红移，并给出了吸光度峰值位置随浓度之间的关系曲线。

关键词：折射率 糖水 纳米颗粒 消光法

中图分类号：O657 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（a）-0153-02

Abstract：The extinction characteristics of spherical Ag nanoparticles in Different concentration of sugar were measured.The results show that the peak value is red shift when the concentration of sugar or the size of the Ag nanoparticle increased.At last，the extinction peak position versus the he concentration of sugar are derived out.

Key Words：Refractive index；Sugar solutions；Nanoparticle；Extinction method

近年来，贵金属纳米材料的光学性质研究受到广泛关注，贵金属纳米颗粒因其独特的性质已广泛应用于分子荧光[1]、光伏电池[2]、光学传感[3]、光电器件[4]、光热治疗[5]、LED光取出效率[6]等领域。贵金属纳米颗粒的光学性质与周围环境介质的折射率紧密相关[7]，因此，可以通过测量贵金属纳米颗粒的吸光度峰值变化来测量周围环境介质的折射率。该文实验测量不同尺寸球形Ag纳米颗粒在不同浓度的糖水中的吸光度，得到了吸光度共振峰与糖水浓度及颗粒尺寸的变化关系。

1 实验

实验测量部分包括不同浓度糖水折射率的测量和Ag纳米颗粒在不同浓度糖水中的吸光度测量。实验材料包括直径为30 nm、40 nm、50 nm、60 nm、70 nm、80 nm的球形Ag纳米颗粒溶液、不同浓度的糖水。实验仪器主要有阿贝仪、HR2000+光谱仪、超声仪等。

1.1 环境折射率的测量

配置不同浓度的糖水，用阿贝仪测量环境折射率（不同浓度的糖水），得到糖水的折射率及对应的浓度。

1.2 光谱仪测量吸光度

取适量的Ag溶液放入已配置好的糖水中，用超声震荡20 min，使得纳米颗粒分散均匀。取出适量样品放入比色皿中，比色皿光程为1 cm，用HR2000+光谱仪测量相应糖水浓度环境下的纳米颗粒溶液的吸光度。

2 实验结果和讨论

测量金纳米颗粒溶液吸光度，吸光度与纳米颗粒的浓度、纳米颗粒大小、糖水的浓度等因素有关。笔者重点研究纳米颗粒尺寸和糖水浓度和吸光度之间的关系。

2.1 糖水的浓度与折射率的对应关系

用阿贝仪测量不同浓度糖水的折射率，测量的结果如表1所示。

从测量结果可以看出，糖水的折射率随浓度线性增大。把表1结果画图得到图1。

2.2 相同的环境，不同的Ag纳米颗粒半径

浓度为13.8%，折射率为1.355 6的糖水中，不同直径的Ag纳米颗粒在该浓度糖水中的吸光度，实验结果如图2所示。从实验结果中可以发现，糖水浓度一定，吸光度峰值位置随着纳米颗粒的尺寸增大而红移。

2.3 相同的半径，不同周围环境

直径为60 nm的Ag球形纳米颗粒，测量其在浓度为13.8%、31.5%、54.4%、75.2%的糖水中的吸光度，实验结果如图3所示。从实验结果中可以发现，尺寸大小一定，吸光度峰值位置随着浓度增大而红移，也就是随环境折射率增大而红移。

2.4 Ag纳米颗粒在不同浓度糖水中吸光度峰值位置分析

实验中，测量不同半径的Ag纳米颗粒在不同的浓度的糖水中的吸光度。通过吸光度峰值数据分析，拟合得到了直径为60 nm的Ag纳米颗粒共振波长与糖水浓度关系的线性关系。结果如下表2所示。

用同样的方法，笔者分析了直径为30 nm和80 nm的Ag颗粒吸光度峰值位置，总结如图4所示。

3 结语

实验测量了直径在100 nm以下球形的Ag纳米颗粒在不同浓度的糖水中的吸光度。当Ag纳米颗粒尺寸一定，其吸光度峰值的位置随着糖水浓度变化，吸光度峰值随着糖水浓度增大而红移规律；糖水浓度一定时，实验发现随着纳米颗粒半径增大，吸光度峰值红移，并找到吸光度峰值随糖水浓度变化关系。

参考文献

[1] G. Sun， J. B. Khurgin.Origin of giant difference between ?uorescence， resonance， and nonresonance Raman scattering enhancement by surface plasmons[J].Phys. Rev.A，2012，85（6）：2410.

[2] H.A.Atwater，A. Polman.Plasmonics for improved photovoltaic devices[J].Nat.Mater，2010（9）：205-213.

[3] Wei-Chih Liu.High sensitivity of surface plasmon of weakly-distorted metallic surfaces[J].2005，13（24） 9766-9773.

[4] A.Alexandre， L.Dang Yuan，Plasmonic light-harvesting devices over the whole visible spectrum[J]. Nano Lett，2010（10）：2574-2579.

[5] P. Tuersun， X. Han，Optimal design of gold nanoshells for optical imaging and photothermal therapy[J].Optik，2014（125）：3702-3706.

[6] 戴科辉.微纳结构增强GaN基LED光取出效率的研究[D].华中科技大学，2011.

[7] Bohren C.F.， Huffman D.R.Absorption and scattering of light by small particles[D].Wiley， 1998.