基于暗场散射成像的金纳米材料多参数动态传感方法研究与应用

项目名称： 基于暗场散射成像的金纳米材料多参数动态传感方法研究与应用

项目编号： No.21505125

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2016

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 许潇

作者单位： 中国计量科学研究院

项目金额： 21万元

中文摘要： 基于局域表面等离子体共振效应的贵金属纳米材料光学传感方法在生化分析、细胞成像以及医学诊断等领域已取得广泛使用。进一步拓展方法原理与适用范围、提升检测灵敏度、准确度与精密度是各领域对传感方法的持续要求。暗场散射成像及构建于其上的单颗粒光谱分析可提供与纳米材料有关的多个维度的信息，因而在贵金属纳米材料参与的光学传感方面有独特优势与广阔前景。本项目拟围绕金纳米材料的多种特性参数动态测量方法与应用这一科学问题，开展基于金纳米材料暗场散射成像与化学刻蚀的传感方法研究与生化分析应用。通过使用统计学方法处理大量金纳米材料的空间位置、谱学特性与尺寸形貌等信息，以及这些信息随化学环境、化学反应条件与反应时间的动态变化情况，尝试在金纳米材料暗场散射图像与其尺寸、形貌、聚集情况及绝对数量之间建立联系，进而构建可同时测量多种参数的传感方法，并应用于实际分析体系，以丰富和发展金纳米材料光学传感的理论与应用。

中文关键词： 金纳米材料；暗场散射成像；化学刻蚀；单颗粒光谱；数字图像处理

英文摘要： Plasmonic metal nanomaterials, benefiting from the localized surface plasmon resonance effect, have been widely used in biosensing and medical diagnostics realms. As the sensitivity, accuracy and precision are constantly demanded by the application, the dark-field light-scattering imaging method, along with the single-particle spectrum analysis, exhibit unique advantages on optical sensing for bioanalytical and medical purposes. Based on the multidimensional information providing capability of the dark-field imaging approach, this proposal seeks methodological developments and innovations on multi-parameter measurement of gold nanomaterials, as well as on bioanalytical applications. The research in this project will investigate the statistics of spatial information, spectral characteristics and morphology of gold nanomaterials, as well as the dynamical change of these parameters with the variation of chemical environment and reaction; and then establish the multi-parameter measurement method using the statistical relation. The study also expected to apply the multi-parameter measurement method in the bioanalytical assays, in order to make progress on the theory and application of gold nanomaterial optical biosensing.

英文关键词： Gold nanomaterial;dark-field imaging;chemical etching;single-particle spectrum;digital image processing