金納米顆粒的合成

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1、金納米棒是一種尺度從幾納米到上百納米的棒狀金納米顆粒。金是一種貴金屬材料，化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，金納米顆粒沿襲了其體相材料的這個(gè)性質(zhì)，因此具有相對(duì)穩(wěn)定，卻具有非常豐富的化學(xué)物理性質(zhì)。金納米棒的表面等離子體共振波長(zhǎng)可以隨長(zhǎng)寬比變化，從可見(jiàn)(550nm)到近紅外(1550nm)連續(xù)可調(diào)，極高的表面電場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)效應(yīng)(高至10e7倍)，極大的光學(xué)吸收、散射截面，以及從50%到100%連續(xù)可調(diào)的光熱轉(zhuǎn)換效率。由于它獨(dú)特的光學(xué)、光電、光熱、光化學(xué)、以及分子生物學(xué)性質(zhì)，金納米棒在材料科學(xué)界正受到強(qiáng)烈的關(guān)注，并引發(fā)眾多材料學(xué)家、生物化學(xué)家、醫(yī)學(xué)家、物理學(xué)家、微電子工程師等科研工作者對(duì)之進(jìn)行廣泛

2、和深入的研究。1金納米棒的合成編輯種子誘導(dǎo)生長(zhǎng)法已成為當(dāng)今化學(xué)方法合成高純度溶劑相金納米棒膠體溶液的最有效途徑。十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)是金納米棒合成中最常用的表面活性劑之一。2金納米棒的表征編輯表面等離子體共振金納米棒的表面等離子體共振會(huì)引起其對(duì)可見(jiàn)與近紅外波段特定波長(zhǎng)光的散射和吸收，因此，可見(jiàn)、紅外消光光譜法可用于表征即時(shí)合成的金納米棒膠體溶液的光學(xué)性質(zhì)，即其中金納米棒的表面等離子體共振性質(zhì)。暗場(chǎng)散射法亦常被用于表征單個(gè)金納米棒表面等離子體共振引發(fā)的光散射性質(zhì)。形貌結(jié)構(gòu)金納米棒是一種棒狀金納米顆粒，長(zhǎng)度在20nm到200nm范圍連續(xù)可調(diào)，寬度在5nm到100nm

3、范圍連續(xù)可調(diào)。掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡常被用于對(duì)金納米棒的形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。其中高分辨透射電子顯微鏡可用于表征金納米棒的晶格結(jié)構(gòu)和表面晶面分布。表面晶面結(jié)構(gòu)在水中由十六烷基三甲基溴化銨穩(wěn)定的金納米棒表面可顯示出高指數(shù)晶面。其化學(xué)活性遠(yuǎn)高于由其他低指數(shù)晶面包圍的金納米顆粒。高指數(shù)晶面包圍的金納米棒還可以作為模板誘導(dǎo)生成鈀的高指數(shù)晶面，這種鈀的衍生高指數(shù)晶面具有極高的催化活性，可用于高通量催化Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)(SuzukiCoupling)。[2]3金納米棒的應(yīng)用編輯在生命科學(xué)上的應(yīng)用1.體外診斷：基于金納米棒的表面等離子體共振性質(zhì)而開(kāi)發(fā)的生物傳感器可被用于生物醫(yī)學(xué)上

4、的體外診斷。詳情參見(jiàn)下文“在傳感器方面的應(yīng)用”。[3]　2.體內(nèi)成像：金納米棒在近紅外波段對(duì)光有強(qiáng)烈的散射，而生物體在這個(gè)波段的散射背景較弱，這使得金納米棒可以作為基于光散射的生物成像對(duì)比劑。由于金納米棒的高穩(wěn)定性、低毒性，并且其光散射效應(yīng)沒(méi)有熒光淬滅類(lèi)似的失效途徑，這些優(yōu)良的性質(zhì)使得金納米棒成為優(yōu)于傳統(tǒng)的基于染料或半導(dǎo)體量子點(diǎn)的染色劑。[4]3.體內(nèi)治療：金納米棒總的消光包括散射和吸收兩部分，對(duì)于直徑小于10nm的金納米棒，光的吸收遠(yuǎn)大于散射，而吸收的這部分能量最終將通過(guò)晶格的弛豫轉(zhuǎn)化為熱能。[5]另一方面，對(duì)于生物體來(lái)說(shuō)，近紅外波段的輻射具有窗口效應(yīng)，該頻段的輻射能夠以

5、微弱的損失穿透生物體組織。因此可以利用金納米棒在近紅外波段較高的光吸收截面和優(yōu)良的光熱轉(zhuǎn)換效率來(lái)制造光熱療法的試劑。通過(guò)在金納米棒表面包覆一層與體液相容性良好的聚合物分子，金納米棒可以在生物活體內(nèi)進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)15小時(shí)的流通與傳輸?？茖W(xué)家已經(jīng)證明，金納米棒以及相關(guān)的納米結(jié)構(gòu)可以通過(guò)光熱療法，在較小的光照劑量下殺死癌細(xì)胞。在催化領(lǐng)域的應(yīng)用在相同溫度和化學(xué)物理環(huán)境下，鈀或鉑包覆的金納米棒具有比相同劑量純鈀或純鉑催化劑具有更高的催化活性，同時(shí)兼具較好的穩(wěn)定性。特別是在有光線(例如日光)照射的情況下，這種復(fù)合催化劑中的金納米棒可以吸收光能并轉(zhuǎn)化成熱能，這種光熱轉(zhuǎn)換使得金納米棒表面十幾個(gè)納

6、米范圍內(nèi)的局域溫度提升幾十到幾百攝氏度。這種局域溫度的提升一方面為催化反應(yīng)在納米顆粒表面的進(jìn)行提供溫度活化，另一方面又節(jié)省了將整個(gè)溶液體系加熱所需的能量。是一種更綠色、更節(jié)能的催化劑?？茖W(xué)家們相信鈀或鉑包覆的金納米棒可能具有更高的催化選擇性，但這個(gè)命題是否成立仍有待實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在傳感器方面的應(yīng)用1.表面增強(qiáng)拉曼散射：?jiǎn)畏稚?、或是耦合的金納米棒有極強(qiáng)的表面電場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)，在表面增強(qiáng)拉曼散射(SurfaceEnhancedRamanScattering)的應(yīng)用中能作為拉曼增強(qiáng)劑使用。金納米棒拉曼增強(qiáng)劑比傳統(tǒng)的銀納米顆粒拉曼增強(qiáng)劑具有更高的物理和化學(xué)穩(wěn)定性，更長(zhǎng)的儲(chǔ)存時(shí)間和使用壽命。

7、這使金納米棒在基于拉曼散射信號(hào)的傳感器中擁有極佳的應(yīng)用機(jī)會(huì)。2.基于折射率敏感度的微量分子探測(cè)：金納米棒周?chē)鷰讉€(gè)納米范圍內(nèi)的戒指可以顯著影響它的表面等離子體共振性質(zhì)：隨著戒指折射率的增大，金納米棒表面等離子體共振峰會(huì)隨之紅移。紅移的相對(duì)大小可用折射率敏感度來(lái)衡量。這一性質(zhì)是的金納米棒可被用于微量分子的檢測(cè)。[6]3.基于納米顆粒組裝的微量分子、離子探測(cè)：在某些特定分子或離子的作用下，裸露的或者具有表面修飾的金納米棒會(huì)以有序的方式進(jìn)行組裝，或者以無(wú)序的方式發(fā)生團(tuán)聚。金納米棒的組裝或團(tuán)聚會(huì)引起其特征光譜的變化（某些情況