利用共軛焦螢光生命期顯微鏡研究金奈米粒子對磺基羅丹名101和孟加拉玫瑰紅的螢光增強效應動力學研究

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研究生：	陳國盛 TAN KOK SHENG
論文名稱：	利用共軛焦螢光生命期顯微鏡研究金奈米粒子對磺基羅丹名101和孟加拉玫瑰紅的螢光增強效應動力學研究 Dynamic Effect of Fluorescence Enhancement by Gold Nanoparticles On Sulforhodamine 101 and Rose Bengal by Confocal Lifetime Imaging Microscopy
指導教授：	陳益佳 Chen, I-Chia
口試委員:	黃哲勳陳俊顯陳益佳 Chen, Chun-Hsien)
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	理學院 - 化學系 Department of Chemistry
論文出版年：	2013
畢業學年度：	101
語文別：	中文
論文頁數：	98
中文關鍵詞：	螢光生命期顯微鏡、螢光增強效應、金奈米粒子、有機聚合層、層覆層
外文關鍵詞：	FLIM, FLuorescence Enhancement, Gold Nanoparticles, Polyelectolyte, Layer by Layer Assembly
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本研究探討了磺基羅丹明101及孟加拉玫瑰紅這兩種不同的染料分子在不同距離下跟金奈米粒子的作用。為了更精確的測量每一顆奈米粒子附近的染料之螢光生命期，實驗使用共軛焦螢光生命期顯微鏡，測量單顆金奈米粒子附近染料的螢光生命期。分子和金奈米粒子的間隔以有機聚合電解質Poly Styrene Sulfonate (PSS) 和Poly Allyamine Hydrochloride (PAH) 以層覆層 (Layer by Layer) 的方法包裹在奈米粒子周圍，其厚度控制在1-11.2 nm。三種不同的樣品被合成，分別為70 nm 的金奈米粒子包裹1.6-11.2 nm 的有機聚合層和孟加拉玫瑰紅染料(RB-70)，72 nm 的金奈米粒子包裹1.34-9.4 nm 的有機聚合層和磺基羅丹明染料(SR101-72)，96 nm 的金奈米粒子包裹2.14 -7.5 nm 的有機聚合層和磺基羅丹明染料(SR101-96)。測量三批不同的樣品均可得到雙指數衰竭螢光生命期。RB-70 中由一層至七層的螢光生命期分別為31、23、43、35、39、42、77 ps和259、220、229、239、248、267、412 ps。SR101-72 的螢光生命期則為23、41、51、116、130、238、272 ps 和337、292、385、617、637、980、1135 ps。SR101-96的螢光生命期為432、401、581、456、782、1028 ps 和1566、1654、2442、2779、2938、3491 ps。以實驗測得的結果再參考前人的文獻，我們建構了簡易的動力學模型以解釋此現象。此模型得到的結果相當合理且符合我們的預期。

第一章    序論    10
1-1 共軛焦螢光生命顯微鏡    10
1-2 金屬奈米粒子的螢光增強效應    10
1-3 實驗目的    11
第二章 文獻回顧    13
2-1古典力學模型    13
2-2量子力學模型    14
2-3光滑平面的表面電漿效應    15
2-3-1 平滑金屬表面對分子激發態的衰竭的影響    16
2-3-2 SPP的動量匹配    19
2-4 金屬奈米粒子的局部增強效應    20
2-4-1 單一金屬奈米粒子    21
2-4-2 局部電場    21
2-4-2 分子放光的影響    24
2-4-3 球型奈米粒子的性質    25
2-4-4 分子放光增強效應    26
2-4-5螢光增強和生命期的研究    27
2-5其他理論模型    31
2-6其他相關實驗    32
第三章 實驗架設    36
3-1雷射系統    36
3-2共軛焦顯微鏡(Confocal Microscopy)基本原理    36
3-3偵測系統    37
3-3-1單光子雪崩二極體 (Single Photon Avalanche Diode, SPAD)    37
3-3-2 HydraHarp 400    37
3-3-3 壓電平移平台    38
3-3-4 SymPhoTime 軟體    39
3-3-5 CCD 錄相機 Lumenera’s INFINITY 2-2M    39
3-4儀器架設    39
3-5其它實驗系統    40
3-5-1 紫外-可見光吸收光譜儀 (U-3900H Spectrophotometer (Hitachi))    40
3-5-2靜態螢光光譜儀 (F-7000 FL Spectrophotometer(Hitachi))    41
3-5-3掃描式電子顯微鏡 (Field Emission Scanning Electron Microscopy, FESEM)    41
第四章    樣品製備    43
4-1金奈米粒子(GNP)的合成    43
4-1-1金奈米粒子晶種(Seed)的合成    43
4-1-2金奈米粒子的合成 (by Seed Mediated Growth Method)    43
4-2金奈米粒子外包聚合電解質 (LbL Assemble of Polyelectrolytes on GNP)    44
4-3 Sulforhodamine 101 官能基的修飾    46
4-4在處理好的樣品接上染料    46
4-4-1 Sulforhodamine 101    46
4-4-2 Rose Bengal    46
4-5製造Polyelectrolytes Nanospheres    47
4-6 FLIM 樣品準備    47
第五章 實驗結果與討論    49
5-1 製備樣品之檢測    49
5-1-1 樣品SEM和TEM 影像圖    49
5-2 靜態吸收光譜    50
5-3 靜態螢光光譜    51
5-4 螢光生命期的測量結果    53
5-5 分子動力學模型    55
5-6 結論    58
附錄 – 補充資料    84


                                

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全文公開日期本全文未授權公開 (校內網路)
全文公開日期本全文未授權公開 (校外網路)

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