金纳米棒在激光照射下的受力状况及熔化过程
如何有效地操纵金纳米棒颗粒,使其定向地到达传感及标识区域是目前的金纳米棒研究热点. 1994年Svoboda和Block首次利用单光束强聚焦激光对金属纳米颗粒进行了光捕获(Optical Trapping) 和光操纵(Optical Manipulation).Svedberg等人研究了金纳米球颗粒在光阱中的相互作用过程, 实验发现金纳球颗粒在光阱中会产生相互吸引而形成金纳米球的二聚体、三聚体等金纳米球颗粒的聚合体, 这些聚合体的形成有助于增强吸附在这些金纳米颗粒表面的生物分子的拉曼信号;Ohlinger等人利用单光束光镊实现了对多个金纳米球的光操纵, 并利用这些金纳米颗粒的聚合体测量了水溶液中的微弱声音的传播情况. 在金纳米棒的光操纵方面,Tong等人利用单光束实现了对单个金纳米棒的光操纵, 通过研究金纳米棒在光阱中的动力学过程发现被光阱捕获的金纳米棒的长轴取向与操纵光的偏振方向一致, 当操纵激光的偏振发生旋转时,金纳米棒会受到一个力矩的作用而发生旋转.
最近, Ling等人利用了双光镊技术对金纳米棒进行了光操纵, 将金纳米棒排列成不同的结构, 研究了金纳米棒之间的耦合相互作用.然而, 在关于金纳米棒光操纵的研究中, 为了克服金纳米棒表面等离子共振吸收所引起的热效应及吸收力对金纳米棒稳定操控的影响, 大多数研究者采用操纵光为远大于金纳米棒长轴表面等离子共振波长的激光, 而对于金纳米棒在长轴表面等离子共振波长激光操纵下的动力学过程和光学性质并没有进行更深层次的研究.
华南农业大学理学院邓海东等人利用单束、波长对应金纳米棒长轴表面等离子共振的飞秒脉冲激光对多个长度为40 nm,直径为10 nm 的金纳米棒颗粒进行了光捕获, 系统研究了金纳米棒颗粒在共振激光作用下的双光子荧光及光致热熔合效应. 实验结果表明, 在光阱捕获过程中金纳米棒颗粒会激发出明显的双光子荧光. 当多个金纳米棒被光力捕获在光斑中心时, 金纳米棒发生热熔化并熔合成大尺寸的金纳米团簇. 利用这种单光束光镊熔合技术,在玻璃衬底上制备了二维有序的金纳米团簇阵列. 这一研究对利用金纳米棒颗粒来制备微纳光子结构及多功能光子器件等具有重要的指导意义.