金属纳米结构的表面等离激元光学力研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11374355
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    89.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2202.光与物质相互作用
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Plasmonics has become a popular and important research area, and has vast potential applications in multidiscipline. One of the most pronounced characteristics of surface plasmons is the electromagnetic (EM) field enhancement at the surface of metal nanostructures. The magnitude of the EM field decays rapidly with distance away from the surface, forming a sharp gradient of the field and giving rise to an attractive optical force that is capable of traping small molecues and nano-objects. An important branch of plasmonics has thus been developed, the so-called plasmonic forces. So far, some excellent publications have appeared on plasmonic forces, however, a number of important scientific questions, for example, the physical mechanism and the extension of optical forces and relevant applications, are still open and need to be further studied. This proposal will mainly deal with the physical principles and applications of plasmonic forces, including plasmonic forces induced by periodic EM field in one-dimensional metal nanostructures, the dynamic interactions between metal nanoparticles in an optical trap and spectroscopic response of DNA chains under stress by metal nanoparticles using laser tweezers. It aims at developing a new method for the characterization of single nanoparticles and extending novel applications of plasmonics in biology, and will enrich the knowledge in the understanding of light-matter interaction at the nanoscale.
表面等离激元光子学是目前国际上的前沿研究领域,具有广阔的应用前景。金属纳米结构的局域电磁场增强是表面等离激元共振的显著效应之一,电磁场的强度随离表面的距离急剧衰减,形成极强的电场梯度,导致光学力的产生,可以实现纳米尺度的光学操纵,并发展成为表面等离激元领域一个新兴的重要分支,即表面等离激元光学力。虽然已经有一些优秀工作发表,但在机理以及体系拓展和应用方面还有很多有待研究的重要内容。本项目将研究金属纳米结构表面等离激元光学力相关的物理机制问题和应用拓展,包括:利用一维金属纳米线和金属纳米光栅研究周期性电磁场近场的光学力,利用激光光镊技术研究光势阱中多粒子的动态相互作用,以及利用光镊技术操纵金属纳米颗粒探测生物DNA分子在应力作用下的表面增强光谱响应。本项目的实施将发展一种新型的单粒子表征手段,拓展表面等离激元在生物领域的应用方向,并将有助于从光学力的角度理解纳米尺度光与物质的相互作用。

结项摘要

本项目研究金属纳米结构表面等离激元光学力相关的物理机制和应用。在项目实施期间,搭建了基于1064 nm激光的光镊系统,实现了对介质纳米颗粒、金属纳米颗粒、金属纳米线的光学力捕获;与合作者共同从理论上计算了高斯激光照射下金属纳米颗粒的等离激元光学力效应,提出了金属纳米颗粒的尺寸选择性捕获;实现了金属纳米线中传播型表面等离激元对介质纳米颗粒的捕获,并通过结构设计,实现了对纳米颗粒的移动方向的选择性调制;实现了石墨烯/金属纳米结构复合基底的增强拉曼散射及其定量检测应用。. 通过本项目的实施,共发表论文12篇,含2篇ACS Nano,2篇JACS,1篇Nano Research,1篇Chem. Mater.,1篇Small和1篇Small Methods,其中,受邀撰写表面等离激元光学力相关的综述2篇(1篇ACS Nano,1篇《中国科学: 物理学 力学 天文学》);申请专利3项;参加国际国内会议21次,做邀请报告11次;培养博士研究生4名,硕士研究生2名;完成了项目的预期指标。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Investigation of black phosphorus as a nano-optical polarization element by polarized Raman spectroscopy
偏振拉曼光谱研究黑磷作为纳米光学偏振元件
  • DOI:
    10.1007/s12274-017-1690-4
  • 发表时间:
    2018-06-01
  • 期刊:
    NANO RESEARCH
  • 影响因子:
    9.9
  • 作者:
    Mao, Nannan;Zhang, Shishu;Zhang, Jin
  • 通讯作者:
    Zhang, Jin
In Situ Quantitative Graphene-Based Surface-Enhanced Raman Spectroscopy
基于石墨烯的原位定量表面增强拉曼光谱
  • DOI:
    10.1002/smtd.201700126
  • 发表时间:
    2017-06-12
  • 期刊:
    SMALL METHODS
  • 影响因子:
    12.4
  • 作者:
    Tian, Huihui;Zhang, Na;Zhang, Jin
  • 通讯作者:
    Zhang, Jin
Enhanced Raman Scattering on In-Plane Anisotropic Layered Materials
面内各向异性层状材料的增强拉曼散射
  • DOI:
    10.1021/jacs.5b10144
  • 发表时间:
    2015-12-16
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Lin, Jingjing;Liang, Liangbo;Zhang, Jin
  • 通讯作者:
    Zhang, Jin
Ultrasensitive Size-Selection of Plasmonic Nanoparticles by Fano Interference Optical Force
利用法诺干涉光力对等离激元纳米颗粒进行超灵敏尺寸选择
  • DOI:
    10.1021/nn405364u
  • 发表时间:
    2014-01-01
  • 期刊:
    ACS NANO
  • 影响因子:
    17.1
  • 作者:
    Li, Zhipeng;Zhang, Shunping;Xu, Hongxing
  • 通讯作者:
    Xu, Hongxing
Recent advances in plasmonic sensors.
等离激元传感器的最新进展
  • DOI:
    10.3390/s140507959
  • 发表时间:
    2014-05-05
  • 期刊:
    Sensors (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Tong L;Wei H;Zhang S;Xu H
  • 通讯作者:
    Xu H

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其他文献

激光诱导的对-叔丁基苯甲硫醇分
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    中国科学B 辑 37(2007)344-349.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    童廉明;朱涛*;刘忠范
  • 通讯作者:
    刘忠范
膜结构对金纳米线阵列表面增强拉曼散射的影响
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    光谱学与光谱分析
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐东升;慕成;杜为民;朱涛;翟晓凤;童廉明
  • 通讯作者:
    童廉明

其他文献

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童廉明的其他基金

二维材料异质结构的时空分辨近场光谱研究
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相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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