表面電漿子共振對螢光共振能量轉移加強之研究

本研究為三年期的計畫(99 年/8 月-102 年/7 月)。目的為探討金屬奈米結構(核殼金屬奈米粒子及奈米銀島膜)，在入射光照射下，所產生的表面電漿子共振對於附近的兩種分子供體(donor)-受體(acceptor)之間的螢光共振能量轉移(fluorescence resonanceenergy transfer or Forster resonance energy transfer; FRET)作用的影響。實驗方面：研究核殼銀奈米粒子之SPR 對包於外層SiO2 之特定兩種具有FRET 的螢光分子(例如FITC, Rhodamine)的能量轉移的影響，我們控制內層SiO2 厚度與兩種分子的濃度，以螢光光譜儀研究SPR 對 donor 分子及acceptor 分子的螢光增益率，以及FRET 的能量轉移效能。另外研究玻片上之奈米銀島膜對特定螢光分子(FITC, Rubpy 或Rhodamine)的增強或猝滅作用，以及對donor 分子及acceptor 分子的螢光增益率，和FRET 的能量轉移效能的影響。另外利用雷射共軛焦顯微鏡、暗場顯微鏡(Dark-field microscopy)及全反射螢光顯微鏡(TIRFM) 研究此特性在生物影像之應用。並量測核殼銀奈米粒子與銀島膜對螢光分子的壽命(lifetime)減少的影響。然後我們將結合此二結構形成一雙子結構，利用銀球與銀島中間間隙之藕合SPR 所造成的強電場以增強donor 分子的螢光、增加等效的Förster 半徑、增強donor-acceptor 之FRET 效能。並大幅減少donor-acceptor 之螢光壽命，進而減少螢光分子的氧化作用，增加螢光穩定性(photostability)。理論與數值模擬方面：以「偶極子─偶極子作用」模型分析金屬奈米粒子的SPR 對兩者之能量轉移的影響，推導單顆球形核殼金屬奈米粒子(Ag or Au@SiO2)受電偶極子輻射時，電磁場的解析解，藉此計算任意方向任意位置的平均值(FRET 能量轉移效能及螢光增益率)。此外以邊界元素法(BEM)及MMP(multiple multipole method)計算奈米銀島對任意位置任意方向的一偶極子的輻射的螢光增益率。並分析奈米銀島與核殼金屬奈米粒子之雙子結構對任意位置任意方向的兩個偶極子的輻射影響：螢光增益率、FRET 的能量轉移效能。

系統編號:PB9907-12663
原計畫編號:NSC99-2221-E182-030-MY3