基于幻數(shù)團(tuán)簇(SiO2)4O2H4的Au吸附團(tuán)簇的光學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、納米材料,與宏觀體系相比具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì),因此在半導(dǎo)體、生物醫(yī)學(xué)、光學(xué)等許多領(lǐng)域得到廣泛關(guān)注和應(yīng)用。近幾年,研究發(fā)現(xiàn)Au的納米顆粒具有增強(qiáng)的表面等離子共振特性,而且對生物組織具備無毒性、適應(yīng)性和結(jié)合性等優(yōu)點(diǎn),這些特點(diǎn)有利于腫瘤細(xì)胞的光診斷和光熱治療研究。特別是其中的SiO2-Au納米殼,通過調(diào)節(jié)其核.殼厚度比可以比較容易地調(diào)諧光共振吸收波長到近紅外區(qū),實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這種納米殼可有效應(yīng)用于近紅外光熱切除腫瘤細(xì)胞。
　　 本論文基

2、于納米殼的模型,以我們研究發(fā)現(xiàn)的具有S4對稱性的幻數(shù)團(tuán)簇(SiO2)4O2H4為原型,考慮用Au原子取代H原子,構(gòu)造了兩組類殼團(tuán)簇結(jié)構(gòu):Ath(SiO2)4O2H4-n(n1-4)和Aun[SiO2)4O2(n=5-8),并對它們的光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了分析研究。其中,前一組團(tuán)簇只含有單Au原子取代,后一組則包含了Au2基團(tuán)。對這兩組團(tuán)簇,我們利用Gaussian03程序包,采用密度泛函理論進(jìn)行幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化,在此基礎(chǔ)上用含時密度泛函理論進(jìn)行激發(fā)

3、態(tài)計算,獲得團(tuán)簇的吸收光譜。
　　 幾何優(yōu)化的結(jié)果顯示,對于兩組團(tuán)簇,隨著吸附Au原子個數(shù)的增加,團(tuán)簇各部分鍵長和鍵角會發(fā)生微小的變化,而核心團(tuán)簇(SiO2)4O2基本保持原來的Td對稱性不變,團(tuán)簇的整體結(jié)構(gòu)也由核所決定。對優(yōu)化好的基態(tài)結(jié)構(gòu),我們通過Au原子和Au2基團(tuán)的吸附能分析了類殼團(tuán)簇的穩(wěn)定性。相比原幻數(shù)團(tuán)簇中的H原子,兩組類殼團(tuán)簇的Au原子吸附能有所降低,但是仍能滿足一般實(shí)驗(yàn)環(huán)境的吸附條件。核(SiO2)4O2的穩(wěn)定性顯

4、示了其作為開發(fā)新型團(tuán)簇材料基本單元的可能性。
　　 團(tuán)簇光譜計算的結(jié)果表明,對原幻數(shù)團(tuán)簇引入Au原子,使得團(tuán)簇的光吸收能隙從紫外區(qū)減小至可見和紅外區(qū),明顯地改變了團(tuán)簇的光學(xué)性質(zhì)。電子軌道躍遷的結(jié)果顯示,在Au-O和Au-Au鍵上發(fā)生的弱電荷轉(zhuǎn)移作用,引起了兩組團(tuán)簇分別對440nm附近可見光和900～1200nm近紅外光的較強(qiáng)吸收。正因?yàn)槿绱?對于每一組團(tuán)簇,其光譜吸收峰的位置由吸附基團(tuán)的類型決定,而吸附基團(tuán)的個數(shù)引起了吸收峰強(qiáng)度