论文总字数：21910字

摘 要

荧光金纳米点（GNDs）是一种重要的纳米探针。本文具体对基于置换法结合聚集诱导发光原理进行制备荧光金纳米点的方法进行了研究报告。该方法简单易行的操作过程和产物团簇优良的特性，为具有生物应用潜力的荧光金纳米团簇的制备方法的研究提供了一种新的思路。实验使用谷胱甘肽（GSH）这种具备自由硫醇和包括羧基和氨基等丰富官能团在内的小型三肽作为团簇的配体保护剂，起到了良好修饰纳米团簇的作用，为纳米团簇提供有效的保护层和稳定结构的同时，也保证了其优良的荧光特性。利用谷胱甘肽预合成出尺寸控制的银纳米点（AgNDs）作为模板，通过置换反应和聚集诱导后所制备出的金纳米点可发出强烈的荧光，同时具备良好稳定性和表面生物活性。这表明所制备的金纳米团簇在生物标记方面，尤其是作为核酸特异性检测的DNA探针具有巨大的应用潜力。本文对产物进行了详细的光学性质表征，并分析比较了改变实验条件对实验结果的影响，进一步得到了该实验方法的优化结果。

关键词：贵金属纳米团簇，光致发光，金纳米团簇，置换法，AIE,生物探针。

Abstract

Fluorescent gold nanodots (GNDs) are an important kind of nanoprobes. Herein,investigation of the galvanic replacement route combining AIE mechanism for the preparation of fluorescent GNDs is reported.The process of the method is extremely simple while the as-prepared clusters showed excellent features, providing us a novel thought of synthetic route to synthesize highly luminescent Au−thiolate NCs in water,thus enable us to develop potential nanoprobes for the biological application with the obtained Fluorescent gold nanodots (GNDs).The experiment uses glutathione (GSH),a naturally occurring and readily available tripeptide with various functional groups including free thiolate as well as carboxyl and amino, allowing good dispersion of the as-prepared GNDs in aqueous solution,providing the clusters with high luminescence,which is attributed to the protective surface layer of glutathione (GSH) and the presence of Au(I)–S complexes on the surface of the gold core,high stability of the structure and favorable biocompatibility.

Using presynthesized and size-controlled Ag nanodots (Ag NDs) as templates, the as-prepared GNDs have strong fluorescence with high stability and surface bioactivity,these advantages mean that the as-prepared GNDs have potential application in biological labeling, especially as a DNA probe for the specific detection of nucleic acids.

In this paper，we use the UV–vis absorption spectra and Photoluminescence experiment as characterization methods to characterize the optical properties of the as-prepared nanoclusters.Meanwhile, to analyze the influence of changes of experimental conditions on the experimental results and optimize the experiment method,additional experiments were further performed involving various sizes of Ag NDs, modifying the time of the galvanic replacement reaction,etc. Since these conditions are very important during galvanic replacement for controlling the physical properties of resultant samples.

KEY WORDS: noble metallic nanoclusters,photoluminescence,GNCs,galvanic replacement route,aggregation-induced emission,biological probe.

目录

摘 要 I

Abstract II

目录 III

1绪论 1

1.1引言 1

2贵金属纳米团簇及其制备方法 2

2.1纳米材料与团簇 2

2.1.1纳米材料 2

2.1.2团簇概述 3

2.2贵金属纳米团簇及其制备 4

2.2.1贵金属纳米团簇简介和常用制备方法 4

2.2.2金纳米团簇 5

3置换法制备水溶荧光金纳米团簇 6

3.1实验部分 6

3.1.1实验原理与制备方法 6

3.1.2实验过程 10

3.2结果与讨论 11

3.2.1实验结果与表征 11

3.2.2优化 13

4结论 16

致谢 17

参考文献 18

1绪论

1.1引言

由于功能性纳米级材料在太阳能电池、生物标记和成像等方面的巨大应用潜力，其发展已经引起了广泛的关注。而其中荧光金属纳米材料由于其优良的性能，能够对现有分析方法的灵敏度进行有效改善因此可以说它们已经成为了生物分析领域的新宠。和量子点（QDs）相似的,基于导带内微粒状电子的跃迁或由配体到金属纳米微粒的电荷转移跃迁的原理，荧光金属纳米团簇展现出了从可见到近红外区域可调节的荧光。而且这些纳米团簇展示出了较高的光致发光量子产率（QYs），并且容易制备。由于较低的毒性、良好的生物相容性以及多功能的表面化学活性，荧光金属纳米团簇这些特殊的物理和化学特性已经引起了广泛的关注，甚至其实已经实际应用到了一些领域如：细胞标记、跟踪和成像以及靶向药物传送等。本文主要针对其中金纳米团簇的荧光性质和制备方法进行了细致的实验研究和探讨。现存的荧光金纳米点的合成途径可以分为两组：“由小到大”和“由大到小”的方法。“由小到大”的方法主要是基于化学还原金离子来形成金属原子，而后随着金原子的积累就会出现金纳米团簇。“由大到小”的方法使用合适的表面配体（封端剂）来刻蚀较大的金纳米颗粒以制备荧光金纳米点。然而,以上方法的不足在于它们既很复杂又耗费时间，而且这些方法只能提供很低的量子产率。如果能有一个直截了当且有效的方法来获得高发光的金纳米点，结果将是很吸引人的。因此，我们亟需一种新的有效的制备方法。置换反应已经被论证是一种普遍有效的制备金属纳米结构的方法。这种方法已被用在各种形状的贵金属纳米结构如金、铂、钯等的大规模合成上。除此之外，这种方法也适用于制备生物结合的金纳米结构。此外，纳米颗粒的稳定性是影响其应用的一个重要因素，而这很大程度上取决于表面配体及无机核和有机配体间交界面的化学性质。为了获得坚固稳定的纳米颗粒，最直接合理的方式是使用表面覆盖分子与无机核表面的原子形成坚固的化学键。DNA、蛋白质、聚合物、巨分子已用作过合成荧光金纳米点的模板，但是合成出的金纳米点的稳定性很弱并且易受外界环境影响，比如对pH和光敏感。含硫醇分子是金属纳米颗粒合成中最常采用的稳定剂，因为硫醇与金属之间具有强烈的相互作用。虽然硫醇保护的金纳米点之前已被通过多种途径合成，但是光致发光的量子产率相对来说较低，限制了它们的实际应用。因此，对于获得具有强烈荧光和高稳定性的金纳米点存在着很多挑战。

在这里，我们报告了在温和条件下通过置换法结合聚集诱导发光的方法进行的荧光活性较好且高度稳定的金纳米点的制备方法。合成的金纳米点是由谷胱甘肽这种自然形成且易于获得的三肽保护的，这种三肽由于具有自由的硫醇在金纳米点的合成中起到了很重要的作用。此外，作为模板和保护层，谷胱甘肽其他的官能团（包括羧基和氨基团）使得金纳米点很好地散布在水溶液中，并且也为之提供了一个具有生物活性的表面。的生物探针应用上极具前途。这些优势意味着所制备的金纳米点在生物标记方面，尤其是作为核酸特异性检测的DNA探针和细胞成像的生物探针上具有可观的应用前景。

2贵金属纳米团簇及其制备方法

2.1纳米材料与团簇

2.1.1纳米材料

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