基于柱状结构二氧化硅层的等离子体-分子远程耦合用于增强生物光子分析
光学
2022-05-24 v1 生物物理
摘要
我们展示了一种由致密随机阵列的银纳米岛（AgNIs）实现的远程等离子体增强（RPE），该银纳米岛部分金合金化并附有厚度超过 100 nm 的柱状结构二氧化硅（CSS）覆盖层。CSS 层的物理与化学保护可减少分析物分子与金属纳米结构之间的相互影响。RPE 板仅通过溅射和化学浸渍工艺实现，因而具有高生产率。我们发现，即使金属纳米结构与分析物分子不邻近，RPE 对拉曼散射和荧光分别有约 10 倍和 10 倍的显著增强。我们确认了 RPE 用于生物光子分析的可行性。RPE 对培养在 CSS 层上的细胞中的染料分子起作用，实现了对 HeLa 细胞内信号转导动力学的增强荧光生物传感。RPE 也对生物组织起作用，增强了附有 Wistar 大鼠食管外膜的食管组织拉曼组织学成像，该组织置于 CSS 层之上。我们还研究了 RPE 与染料分子跃迁偶极子在各种分子浓度下共振或非共振时的波长依赖性。结果表明，RPE 是通过 AgNIs 的局域表面等离子体与分析物分子跃迁偶极子经由 CSS 结构的远程共振耦合发生的。RPE 板为潜在的生物光子分析提供了高生产率和生物相容性等实用优势。因此我们预期 RPE 将发展为化学、生物学和医学中通用的分析工具。
引用
@article{arxiv.2205.10820,
title = {Plasmon-molecule remote coupling via column-structured silica layer for enhancing biophotonic analysis},
author = {Takeo Minamikawa and Reiko Sakaguchi and Yoshinori Harada and Hideharu Hase and Yasuo Mori and Tetsuro Takamatsu and Yu Yamasaki and Yukihiro Morimoto and Masahiro Kawasaki and Mitsuo Kawasaki},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.10820},
year = {2022}
}
备注
34 pages, 11 figures, 1 table