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贵金属纳米颗粒由于其独特的等离子体效应而在传感成像等领域具有广泛的应用前景。其组装体则因除了包含各个组装基元的性质之外,还具有集合效应而备受关注。由于DNA分子本身的程序编程能力以及清晰的二级结构等多种特点,目前用DNA分子引导贵金属纳米颗粒进行组装并且获得相应的光学性质已经成为了一个热点方向。本文主要运用不同结构的DNA分子与金纳米颗粒相连接,并通过碱基互补配对,成功构建了一系列的组装体系,并对其相应的光学性质进行了考察。
首先,我们在DNA与金纳米颗粒的反应体系中通过引入位阻效应,提高了该反应中单DNA修饰的金纳米颗粒的产率。通过采用三叶草型DNA结构以及双面修饰的金纳米颗粒,我们可以对于反应中位阻效应的大小进行调控。当同时引入这两种效应时,单DNA修饰的金纳米颗粒的产率得到了提高。通过该方法得到的单DNA修饰的金纳米颗粒可以做为良好的组装基元,用于构建复杂的体系。
其次,我们通过化学连接的方法将金纳米棒与DNA相连接。通过对于圆二色光谱的考察发现,金纳米棒的等离子体信号可以与DNA的手性信号发生耦合,在可见区形成等离子体圆二色信号峰。而通过在DNA序列中引入可以相互识别的粘性末端片段后,我们可以通过改变温度对于溶液中金纳米棒的存在状态进行调节。这一过程可以引起金纳米棒相应的等离子体圆二色信号峰发生可逆稳定变化。这一变化过程对于所有的DNA序列均具有普适性。等离子体圆二色信号峰峰型以及强度变化均比其紫外光谱变化程度明显,这一过程可以用作新型检测体系的构建。此外,该信号变化强度还可以通过温度,金纳米棒的长径比等参数进行调节。
最后,由于在互补DNA粘性末端的引导下,金纳米棒的等离子体圆二色信号随温度变化比较稳定。我们利用该体系作为模型体系,在溶液中考察了等离子体圆二色信号强度变化情况与DNA双链距金纳米棒表面之间距离的关系。通过逐渐减少互补序列中DNA的碱基数目,我们可以得到等离子体圆二色信号随距离衰减的趋势。