金奈米粒子的表面電漿共振

台大皮膚科/台大生醫電子與資訊學研究所  王修含 醫師

        許多新近發展的技術皆應用到金奈米粒子的性質, 例如奈米醫學(nanomedicine)、光電子學(optoelectronics)、生物感測器(biosensors)、奈米觸媒(nanocatalysis)等,這些學科共同促成了奈米科技的進步。與一般金元素塊材(bulk)相較,金奈米粒子對於光線的吸收與散射,可達更高的程度。隨著體積
與維度(dimensionality)的縮小,金屬元素電子運動的空間長度規模(spatial length scale)也跟著限縮,使得金奈米粒子的電子性質產生劇烈的變化,因此金奈米粒子具有與大塊金屬迥異的特殊性質。


        金屬奈米粒子吸收特定波長的光線能量後,奈米粒子對光能的吸收遠大於散射效應,傳導帶的電子(conduction band electrons),亦即表面的自由電子雲會產生極化的效應,出現瞬間的誘導式偶極,隨著光波頻率進行同調式的偶極震盪(coherent dipole oscillation),因此出現強烈共振的現象,稱為「表面電漿共振」(surface plasmon resonance)。球狀的金奈米粒子,最佳的吸收波峰位於520 nm附近,但圓柱形的金奈米桿,則隨著長寬比(aspect ratio)的不同,除了520 nm之外,另有不同的吸收波峰,長寬比愈大,則吸收波峰有紅位移的現象。



圖:奈米粒子的表面電漿共振--金奈米桿隨著長寬比(aspect ratio)的不同,除了520 nm之外,另有不同的吸收波峰,長寬比愈大,則吸收波峰有紅位移的現象。(Lasers Med Sci, 23(3), 217-228 (2008))


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