1. IntroductionSurface plasmons (SP

1. Introduction
Surface plasmons (SPs) are electromagnetic oscillations mediated by coherent delocalized electron oscillations, which exist at the metal-dielectric interface and create the electromagnetic (EM) field across the interface 0005, 0010, 0015, 0020, 0025, 0030, 0035, 0040, 0045 and 0050. Through the optical near-field enhancement, these electromagnetic modes can raise the efficiency of optical-electronic devices in biosensing and optical signal processing. In the biosensing systems, the efficient plasmonics relies heavily on the plasmonic energy confinement and enhanced local electric fields. Thus, to develop efficient SP-enhanced optical sensing systems, modulating of the SP mode is important to realize the high energy coupling 0025, 0030, 0035, 0040, 0045, 0050 and 0055.

Currently, the efficient coupling between moleculars and plasmonic resonances in hybrid nanostructures has been well studied, e.g., the demonstrations of plasmon resonance energy transfer (PRET) and metal-enhanced fluorescence (MEF) 0010, 0045, 0050, 0055, 0060, 0065 and 0070. As was predicted earlier 0020, 0045, 0060, 0065, 0070 and 0075, the magnitude of fluorescence (including photoluminescence, PL) enhancement for the SP coupling technique is defined as the function of the distance from the fluorophore to metal surface. If the separation distance is large (>100 nm), these fields have no effect on fluorescence. While the distance decreases to less than 100 nm, the fluorescence is enhanced, and this plasmonic enhancement reaches a maximum when the fluorophore is in close proximity to the metal surface within a few nanometers. Therefore, it is critical to well control the separation distance in the plasmonic fluorescence biosensor for an optimal sensing performance. For example, Paiella and co-workers [16] reported the using of metallo-dielectric multiple layers to tune the SP mode for emission enhancement. Alternatively, Wilson et al. studied the effect on a fluorescent molecule of being approached to plasmonic nanostructure, allowing the progress of fluorescent detection of biological molecules [14]. Except for by incorporating a specific chemical moiety (polymer, dendrimer, etc.) on the surface to improve the fluorescence enhancement, double-stranded (ds) DNA has also been widely used as a bridge or scaffold to monitor the interactions on the plasmonic metal/fluorophore interface, due to its well-defined structures and selective recognition 0025, 0065, 0085, 0090 and 0095.

On the other hand, semiconductor nanomaterials are emerging as important building blocks for photoelectric devices, because their PL can be tuned by varying their composition, sizeand shape [20]. As known, Gallium Arsenide (GaAs) exhibits near-infrared (nIR) PL without photo-bleaching [21]. The use of GaAs as nIR optical sensors is of particular interest in clinical or medical settings because PL occurs in a region of the electromagnetic spectrum in which blood and tissue are particularly transparent 0110 and 0115. Currently, the nanostructured gold on GaAs has been synthesized, and the investigation of the PL properties of GaAs suggested that the gold nanostructures can influence the emission properties of the semiconductor 0085, 0120 and 0125. More recently, [23]. we reported that DNA could have the selective modulation of GaAs PL with combination of DNA hybridization activity. And we also demonstrated that DNA-decorated gold nanoparticles (GNPs) could enhance PL emission of GaAs, resulting in an ultrasensitive DNA detection. Despite these progresses, the tunable controlling GNPs-induced plasmonic enhancement with DNA molecules remains to be further explored and understood. Moreover, to the best of our knowledge, there is little effort to expend on using the DNA to develop nanoplasmonic molecular ruler on nIR photoluminescent semiconducting platform.

In this article, we report the use of DNA molecular ruler to modulate the PL emission of GaAs with SP enhancement. A well-defined GNPs/GaAs hybrid surface with DNA junction has been designed and demonstrated, as schematically represented in Fig. 1. This experimental approach was based on sequential steps of DNA functionalization, DNA hybridization and GNPs self-assembly on GaAs, which comprises two steps of thiol-chemistry reaction (Au-S, Ga-S or As-S) appended a relatively rigid dsDNA onto GaAs and GNPs, respectively [23]. This simple method offers a facile nonlithograhic strategy to modify large flat GaAs substrates with GNPs. Next, we found that the DNA-mediated self-assembly of GNPs onto GaAs could enhance the PL emission from GaAs. It is proposed that the DNA-length dependent PL enhancement is resulted from the known as the mechanism of metal-enhanced fluorescence.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

1. บทนำผิว plasmons (SPs) มีแม่เหล็กแกว่งไกล่เกลี่ย โดยแกว่งสอดคล้อง delocalized อิเล็กตรอน ซึ่งมีอยู่ในอินเทอร์เฟซเป็นฉนวนโลหะ และสร้างฟิลด์แม่เหล็กไฟฟ้า (EM) ผ่านอินเทอร์เฟซ 0005, 0010, 0015, 0020, 0025, 0030, 0035, 0040, 0045 และ 0050 ผ่านการปรับปรุงในระยะที่แสง โหมดเหล่านี้แม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์แสงอิเล็กทรอนิกส์ใน biosensing และการประมวลผลสัญญาณออปติคอล ในระบบ biosensing, plasmonics มีประสิทธิภาพอาศัย heavily บนเก็บกักพลังงาน plasmonic และสนามไฟฟ้าภายในเพิ่มขึ้น ดังนั้น การพัฒนา SP เพิ่มแสงตรวจวัดระบบที่มีประสิทธิภาพ ปรับโหมด SP ได้ตระหนักถึงพลังงานสูงที่ coupling 0025, 0030, 0035, 0040, 0045, 0050 และ 0055ขณะนี้ มีประสิทธิภาพ coupling ระหว่าง moleculars และ resonances plasmonic ในไฮบริ nanostructures ได้รับดีศึกษา เช่น การสาธิตการถ่ายโอนพลังงานการสั่นพ้อง plasmon (PRET) และเพิ่มการโลหะเรืองแสง (MEF) 0010, 0045, 0050, 0055, 0060, 0065 และ 0070 ตามที่ถูกคาดการณ์ก่อนหน้า 0020, 0045, 0060, 0065, 0070 และ 0075 ขนาดของเรืองแสง (รวมถึง photoluminescence, PL) SP coupling เทคนิคเสริมการเรียนรู้กำหนดเป็นฟังก์ชันของระยะทางจาก fluorophore พื้นผิวโลหะ ถ้าระยะทางแยกมีขนาดใหญ่ (> 100 nm), ฟิลด์เหล่านี้ไม่มีผลต่อสภาพการเรืองแสง ในขณะที่ระยะห่างลดลงน้อยกว่า 100 nm เรืองแสงจะเพิ่มขึ้น และเพิ่มประสิทธิภาพ plasmonic นี้ถึงสูงสุดเมื่อ fluorophore อยู่ใกล้กับพื้นผิวโลหะภายในไม่กี่นาโนเมตร จึง มันเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการควบคุมระยะทางแยกใน biosensor plasmonic เรืองแสงสำหรับการตรวจวัดประสิทธิภาพเป็นอย่างดี เช่น Paiella และเพื่อนร่วมงาน [16] รายงานการใช้ metallo เป็นฉนวนหลายชั้นการปรับแต่งโหมด SP สำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพการปล่อย อีกวิธีหนึ่งคือ Wilson et al.ศึกษาผลกระทบต่อโมเลกุลของถูกทาบทามไป plasmonic nanostructure เรืองแสงให้ความคืบหน้าของการตรวจจับการเรืองแสงของโมเลกุลชีวภาพ [14] ยกเว้น โดยมีเฉพาะเคมี moiety (พอลิเมอร์ dendrimer ฯลฯ) บนพื้นผิวเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของการเรืองแสง การปรับปรุงผสมผสานดีเอ็นเอคู่ควั่น (ds) ยังถูกอย่างกว้างขวางใช้เป็นสะพานหรือนั่งร้านเพื่อตรวจสอบการโต้ตอบบน plasmonic โลหะ/fluorophore อินเตอร์เฟซ เนื่องจากโครงสร้างที่ชัดเจนและการรับรู้ที่เลือก 0025, 0065, 0085, 0090 และ 0095บนมืออื่น ๆ ดัก nanomaterials กำลังเกิดขึ้นเป็นส่วนประกอบสำคัญสำหรับอุปกรณ์ photoelectric เนื่องจาก PL ของพวกเขาสามารถปรับแต่ง ด้วยการปรับเปลี่ยนองค์ประกอบของพวกเขา รูปร่าง sizeand [20] เป็นที่รู้จักกัน แกลเลียม Arsenide (GaAs) จัดแสดงนิทรรศการใกล้อินฟราเรด (nIR) PL ไม่ฟอกภาพ [21] การใช้ GaAs เป็นเซ็นเซอร์ nIR จะสนใจในการตั้งค่าทางคลินิก หรือทางการแพทย์เนื่องจาก PL ที่เกิดขึ้นในภูมิภาคของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าที่เลือดและเนื้อเยื่อความโปร่งใสโดยเฉพาะอย่างยิ่ง 0110 0115 ในปัจจุบัน nanostructured บน GaAs ทองได้รับการสังเคราะห์ และการตรวจสอบคุณสมบัติ PL ของ GaAs แนะนำว่า nanostructures ทองสามารถมีอิทธิพลต่อการปล่อยคุณสมบัติของสารกึ่งตัวนำ 0085, 0120 และ 0125 เพิ่มเติมเมื่อเร็ว ๆ นี้, [23] เรารายงานว่า ดีเอ็นเออาจมีการปรับเลือก PL GaAs ด้วยชุดของ DNA hybridization กิจกรรม และเรายังแสดงให้เห็นว่า DNA ตกแต่งทองเก็บกัก (GNPs) สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการปล่อย PL ของ GaAs ผลการตรวจดีเอ็นเอ ultrasensitive แม้เหล่านี้ดำเนินไป เทคโนโลยีควบคุมเกิด GNPs plasmonic ปรับปรุงที่ มีซากโมเลกุลดีเอ็นเอจะเพิ่มเติมสำรวจ และเข้าใจ นอกจากนี้ ที่สุดของความรู้ของเรา มีความพยายามน้อยการใช้จ่ายในการใช้ดีเอ็นเอเพื่อพัฒนาบนแพลตฟอร์มโลหะผง nIR ปกครองโมเลกุล nanoplasmonicในบทความนี้ เรารายงานการใช้ไม้บรรทัดโมเลกุลดีเอ็นเอควบคุมการปล่อย PL ของ GaAs ด้วยเพิ่ม SP Surface ไฮบริ GNPs/GaAs ที่ชัดเจน มีแยกดีเอ็นเอมีการออกแบบ และแสดงให้เห็น แสดงเป็น schematically ในรูปที่ 1 วิธีการทดลองนี้ตามขั้นตอนตามลำดับของ functionalization ดีเอ็นเอ DNA hybridization และ GNPs ประกอบด้วยตัวเองบน GaAs ซึ่งประกอบด้วยสองขั้นตอนของปฏิกิริยาเคมี thiol (Au-S, Ga-S หรือเป็น S) ผนวก dsDNA ค่อนข้างแข็งบน GaAs และ GNPs ตามลำดับ [23] วิธีนี้ง่ายให้ร่ม nonlithograhic กลยุทธ์การปรับเปลี่ยนพื้นผิว GaAs แบนขนาดใหญ่ ด้วย GNPs ถัดไป เราพบว่า ในดีเอ็นเอสื่อประกอบด้วยตัวเองของ GNPs บน GaAs สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการปล่อย PL จาก GaAs มีเสนอว่า ความยาวดีเอ็นเอขึ้น PL เพิ่มผลจากรู้จักกันเป็นกลไกการเพิ่มโลหะเรืองแสง

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

1. บทนำ
พื้นผิว plasmons (SPs) จะแนบแน่นแม่เหล็กไฟฟ้าไกล่เกลี่ยโดยเชื่อมโยงกันแนบแน่นอิเล็กตรอน delocalized ซึ่งอยู่ในอินเตอร์เฟซโลหะอิเล็กทริกและสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (EM) ในอินเตอร์เฟซที่ 0005, 0010, 0015, 0020, 0025, 0030, 0035 , 0040, 0045 และ 0050. ผ่านการเพิ่มประสิทธิภาพใกล้สนามแสงโหมดแม่เหล็กไฟฟ้าเหล่านี้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์แสงอิเล็กทรอนิกส์ใน biosensing และการประมวลผลสัญญาณแสง ในระบบการ biosensing ที่มีประสิทธิภาพ plasmonics อาศัยอย่างหนักในการคุมขังพลังงาน plasmonic และสนามไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นในท้องถิ่น ดังนั้นการพัฒนาที่มีประสิทธิภาพ SP-เพิ่มระบบตรวจจับแสงเลตของโหมด SP เป็นสิ่งสำคัญที่จะตระหนักถึงการมีเพศสัมพันธ์พลังงานสูง 0025, 0030, 0035, 0040, 0045, 0050 และ 0055.

ปัจจุบันการมีเพศสัมพันธ์ที่มีประสิทธิภาพระหว่าง moleculars และ resonances plasmonic ใน โครงสร้างนาโนไฮบริดได้รับการศึกษาที่ดีเช่นการสาธิตการโอน plasmon กำทอนพลังงาน (PRET) และโลหะเพิ่มเรืองแสง (MEF) 0010, 0045, 0050, 0055, 0060, 0065 และ 0070. ในฐานะที่เป็นที่คาดการณ์ไว้ก่อนหน้านี้ 0020, 0045, 0060 , 0065, 0070 และ 0075 ขนาดของการเรืองแสง (รวมถึง photoluminescence, PL) การเพิ่มประสิทธิภาพสำหรับเทคนิค SP แต่งงานถูกกำหนดให้เป็นหน้าที่ของระยะทางจากสารเรืองแสงที่พื้นผิวโลหะ ถ้าระยะห่างที่มีขนาดใหญ่ (> 100 นาโนเมตร) เขตข้อมูลเหล่านี้ไม่มีผลกระทบต่อการเรืองแสง ในขณะที่ระยะทางที่ลดลงน้อยกว่า 100 นาโนเมตรเรืองแสงจะเพิ่มขึ้นและการเพิ่มประสิทธิภาพของ plasmonic นี้สูงสุดถึงเมื่อสารเรืองแสงที่อยู่ในบริเวณใกล้เคียงกับพื้นผิวโลหะภายในไม่กี่นาโนเมตร ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะดีควบคุมระยะห่างในการเรืองแสงไบโอเซนเซอร์ plasmonic สำหรับผลการดำเนินงานการตรวจจับที่ดีที่สุด ยกตัวอย่างเช่น Paiella และเพื่อนร่วมงาน [16] รายงานการใช้ Metallo-อิเล็กทริกหลายชั้นในการปรับแต่งโหมด SP สำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพการปล่อยก๊าซ อีกวิธีหนึ่งคือวิลสัน, et al การศึกษาผลกระทบต่อโมเลกุลเรืองแสงของการถูกทาบทามให้โครงสร้างระดับนาโน plasmonic ที่ช่วยให้การตรวจสอบความคืบหน้าของการเรืองแสงของโมเลกุลชีวภาพ [14] ยกเว้นโดยผสมผสานครึ่งหนึ่งเฉพาะสารเคมี (พอลิเมอ dendrimer ฯลฯ ) บนพื้นผิวในการปรับปรุงการเพิ่มประสิทธิภาพของการเรืองแสงเกลียวคู่ (DS) ดีเอ็นเอยังได้ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางว่าเป็นสะพานหรือนั่งร้านในการตรวจสอบการโต้ตอบในโลหะ plasmonic / อินเตอร์เฟซสารเรืองแสงเนื่องจากโครงสร้างที่ดีที่กำหนดและการรับรู้การคัดเลือก 0025, 0065, 0085, 0090 และ 0095.

บนมืออื่น ๆ , วัสดุนาโนเซมิคอนดักเตอร์ที่เกิดขึ้นใหม่สร้างบล็อคเป็นสิ่งที่สำคัญสำหรับอุปกรณ์ตาแมวเพราะ PL ของพวกเขาสามารถปรับโดยการเปลี่ยนแปลงของพวกเขา องค์ประกอบ sizeand รูปร่าง [20] ในฐานะที่เป็นที่รู้จักกัน arsenide แกลเลียม (GaAs) การจัดแสดงนิทรรศการใกล้อินฟราเรด (NIR) โดยไม่ต้อง PL ภาพฟอกขาว [21] การใช้งานของ GaAs เป็น NIR เซ็นเซอร์แสงเป็นที่น่าสนใจโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการตั้งค่าทางคลินิกหรือทางการแพทย์เพราะ PL เกิดขึ้นในภูมิภาคของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าที่เลือดและเนื้อเยื่อโดยเฉพาะอย่างยิ่งมีความโปร่งใส 0110 และ 0115. ปัจจุบันทองอิเล็กทรอนิคส์ใน GaAs ได้รับการสังเคราะห์ที่ และการตรวจสอบของ PL คุณสมบัติของ GaAs ชี้ให้เห็นว่าโครงสร้างนาโนทองคำจะมีผลต่อคุณสมบัติการปล่อยสารกึ่งตัวนำ 0085, 0120 และ 0125. เมื่อเร็ว ๆ นี้ [23] เรารายงานว่าดีเอ็นเออาจมีการปรับเลือกของ GaAs PL มีการรวมกันของกิจกรรมดีเอ็นเอ และเรายังแสดงให้เห็นว่าดีเอ็นเอตกแต่งอนุภาคนาโนทองคำ (GNPs) สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของการปล่อยของ PL GaAs ส่งผลให้การตรวจสอบดีเอ็นเอ ultrasensitive แม้จะมีความคืบหน้าเหล่านี้พริ้งควบคุม GNPs เหนี่ยวนำให้เกิดการเพิ่มประสิทธิภาพ plasmonic กับโมเลกุลดีเอ็นเอยังคงที่จะสำรวจเพิ่มเติมและเข้าใจ นอกจากนี้ที่ดีที่สุดของความรู้ของเรามีความพยายามน้อยที่จะใช้จ่ายเกี่ยวกับการใช้ดีเอ็นเอเพื่อพัฒนาผู้ปกครองโมเลกุล nanoplasmonic ใน NIR แพลตฟอร์ม photoluminescent กึ่งตัวนำ.

ในบทความนี้เราจะรายงานผลการใช้ดีเอ็นเอไม้บรรทัดโมเลกุลเพื่อปรับการปล่อย PL ของ GaAs กับ การเพิ่มประสิทธิภาพของ SP ทั้งการกำหนดพื้นผิว GNPs / GaAs ไฮบริดที่มีการแยกดีเอ็นเอได้รับการออกแบบและแสดงให้เห็นเป็นตัวแทนของแผนผังในรูป 1. วิธีการทดลองนี้ขึ้นอยู่กับขั้นตอนตามลำดับของหมู่ฟังก์ชันดีเอ็นเอดีเอ็นเอและ GNPs ตนเองประกอบใน GaAs ซึ่งประกอบด้วยสองขั้นตอนของการเกิดปฏิกิริยาเคมี thiol (AU-S Ga-S หรือเป็น-S) ผนวกที่ค่อนข้างแข็ง dsDNA บน GaAs และ GNPs ตามลำดับ [23] วิธีนี้ง่ายมีกลยุทธ์ nonlithograhic สะดวกในการปรับเปลี่ยนพื้นผิวขนาดใหญ่ GaAs แบนพร้อม GNPs ต่อไปเราจะพบว่าดีเอ็นเอพึ่งตนเองประกอบของ GNPs บน GaAs สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของการปล่อย PL จาก GaAs มันเป็นเรื่องที่เสนอว่าดีเอ็นเอที่มีความยาวเพิ่มประสิทธิภาพ PL ขึ้นเป็นผลมาจากการที่รู้จักกันเป็นกลไกของการเรืองแสงโลหะที่เพิ่มขึ้น

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ฉันเป็นลูกชายคนเล็กของครอบครัวฉันเกิดและฉันเติบโตที่จังหวัดแพร่ฉันเรียนจบมัธยมศึกษาที่โรงเรียนพิริยาลัยจังหวัดแพร่