Vì sao sol vàng màu đỏ: dải plasmon
So sánh đường hấp thụ UV–Vis của hạt nano vàng từ 5 nm tới 100 nm tụ hợp và gắn λmax với kích thước hạt — nền tảng của phép đo nano bằng màu.
Mục tiêu
Ước lượng λmax cho từng kích thước; giải thích màu đỏ của sol bằng hấp thụ bù và dự đoán phổ của mẫu tụ hợp.
Dụng cụ và hoá chất
Bàn ảo: các sol vàng bảo vệ citrate ở bốn đường kính danh nghĩa và một mẫu cố tình tụ hợp; mô phỏng vẽ độ hấp thụ từ 400–800 nm.
Cách làm
- Chọn bộ dữ liệu 5 nm và đọc λmax (~519 nm): sol hấp thụ ánh sáng lục nên ánh sáng truyền qua trông đỏ.
- Qua 20 nm và 50 nm: đo xem λmax dịch đỏ và dải rộng ra thế nào.
- Mở mẫu 100 nm tụ hợp: ngoài dải chính, tìm vai gần 700 nm và giải thích bằng plasmon ghép của các hạt chạm nhau.
- Thiết kế phép đo: nếu ion đích khâu chéo sol, bạn sẽ theo dõi đặc trưng phổ nào — dịch chuyển λmax hay vai 700 nm?
Điều cần quan sát
- Hạt càng lớn hấp thụ bước sóng càng dài và tán xạ mạnh hơn: dải trôi từ ~519 lên ~560 nm và rộng ra.
- Tụ hợp tạo một đặc trưng thứ hai yếu hơn ở bước sóng dài, chứ không chỉ dịch đỉnh chính.
- Mọi đường cong gần như về không dưới ~450 nm, nơi chuyển mức giữa các vùng của vàng chiếm ưu thế.
Giải thích
Trong hạt nano kim loại nhỏ hơn bước sóng ánh sáng, các electron dẫn dao động cộng hưởng — cộng hưởng plasmon bề mặt định xứ (LSPR). Với hạt cầu, tần số do hàm điện môi của vàng và môi trường quyết định, và lý thuyết Mie tiên đoán dịch đỏ lẫn rộng ra theo kích thước như bạn vừa đo. Vì màu báo cáo kích thước và khoảng cách giữa các hạt, sol vàng là cơ chế của test nhanh dạng dải (test thai, test kháng nguyên COVID): tụ hợp làm vạch từ không thấy thành hiện rõ.
Lịch sử thí nghiệm
Nhà hoá học liên quan
Thí nghiệm ảo: một mô hình đơn giản hoá để xây dựng trực giác. Nó không thay thế thực hành thật và huấn luyện an toàn; không tự làm lại tại nhà khi không có người hướng dẫn.