金纳米颗粒的合成金纳米颗粒的合成.doc

金纳米棒是一种尺度从几纳米到上百纳米的棒状金纳米颗粒。金是一种贵金属材料，化学性质非常稳定，金纳米颗粒沿袭了其体相材料的这个性质，因此具有相对稳定，却具有非常丰富的化学物理性质。金纳米棒的表面等离子体共振波长可以随长宽比变化，从可见(550 nm)到近红外(1550 nm)连续可调，极高的表面电场强度增强效应(高至10e7倍)，极大的光学吸收、散射截面，以及从50%到100%连续可调的光热转换效率。由于它独特的光学、光电、光热、光化学、以及分子生物学性质，金纳米棒在材料科学界正受到强烈的关注，并引发众多材料学家、生物化学家、医学家、物理学家、微电子工程师等科研工作者对之进行广泛和深入的研究。 1金纳米棒的合成编辑 种子诱导生长法已成为当今化学方法合成高纯度溶剂相金纳米棒胶体溶液的最有效途径。十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)是金纳米棒合成中最常用的表面活性剂之一。 2金纳米棒的表征编辑 表面等离子体共振 金纳米棒的表面等离子体共振会引起其对可见与近红外波段特定波长光的散射和吸收，因此，可见、红外消光光谱法可用于表征即时合成的金纳米棒胶体溶液的光学性质，即其中金纳米棒的表面等离子体共振性质。暗场散射法亦常被用于表征单个金纳米棒表面等离子体共振引发的光散射性质。 形貌结构 金纳米棒是一种棒状金纳米颗粒，长度在20 nm到200 nm范围连续可调，宽度在5 nm到100 nm范围连续可调。扫描电子显微镜和透射电子显微镜常被用于对金纳米棒的形貌结构进行表征。其中高分辨透射电子显微镜可用于表征金纳米棒的晶格结构和表面晶面分布。 表面晶面结构 在水中由十六烷基三甲基溴化铵稳定的金纳米棒表面可显示出高指数晶面。其化学活性远高于由其他低指数晶面包围的金纳米颗粒。高指数晶面包围的金纳米棒还可以作为模板诱导生成钯的高指数晶面，这种钯的衍生高指数晶面具有极高的催化活性，可用于高通量催化Suzuki偶联反应(Suzuki Coupling)。[2] 3金纳米棒的应用编辑 在生命科学上的应用 1. 体外诊断：基于金纳米棒的表面等离子体共振性质而开发的生物传感器可被用于生物医学上的体外诊断。详情参见下文“在传感器方面的应用”。[3]　2. 体内成像：金纳米棒在近红外波段对光有强烈的散射，而生物体在这个波段的散射背景较弱，这使得金纳米棒可以作为基于光散射的生物成像对比剂。由于金纳米棒的高稳定性、低毒性，并且其光散射效应没有荧光淬灭类似的失效途径，这些优良的性质使得金纳米棒成为优于传统的基于染料或半导体量子点的染色剂。[4] 3. 体内治疗：金纳米棒总的消光包括散射和吸收两部分，对于直径小于10 nm的金纳米棒，光的吸收远大于散射，而吸收的这部分能量最终将通过晶格的弛豫转化为热能。[5]另一方面，对于生物体来说，近红外波段的辐射具有窗口效应，该频段的辐射能够以微弱的损失穿透生物体组织。因此可以利用金纳米棒在近红外波段较高的光吸收截面和优良的光热转换效率来制造光热疗法的试剂。通过在金纳米棒表面包覆一层与体液相容性良好的聚合物分子，金纳米棒可以在生物活体内进行长达15小时的流通与传输。科学家已经证明，金纳米棒以及相关的纳米结构可以通过光热疗法，在较小的光照剂量下杀死癌细胞。 在催化领域的应用 在相同温度和化学物理环境下，钯或铂包覆的金纳米棒具有比相同剂量纯钯或纯铂催化剂具有更高的催化活性，同时兼具较好的稳定性。特别是在有光线(例如日光)照射的情况下，这种复合催化剂中的金纳米棒可以吸收光能并转化成热能，这种光热转换使得金纳米棒表面十几个纳米范围内的局域温度提升几十到几百摄氏度。这种局域温度的提升一方面为催化反应在纳米颗粒表面的进行提供温度活化，另一方面又节省了将整个溶液体系加热所需的能量。是一种更绿色、更节能的催化剂。科学家们相信钯或铂包覆的金纳米棒可能具有更高的催化选择性，但这个命题是否成立仍有待实验验证。 在传感器方面的应用 1. 表面增强拉曼散射：单分散、或是耦合的金纳米棒有极强的表面电场增强效应，在表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering)的应用中能作为拉曼增强剂使用。金纳米棒拉曼增强剂比传统的银纳米颗粒拉曼增强剂具有更高的物理和化学稳定性，更长的储存时间和使用寿命。这使金纳米棒在基于拉曼散射信号的传感器中拥有极佳的应用机会。 2. 基于折射率敏感度的微量分子探测：金纳米棒周围几个纳米范围内的戒指可以显著影响它的表面等离子体共振性质：随着戒指折射率的增大，金纳米棒表面等离子体共振峰会随之红移。红移的相对大小可用折射率敏感度来衡量。这一性质是的金纳米棒可被用于微量分子的检测。[6] 3. 基于纳米颗粒组装的微量分子、离子探测：在某些特定分子或离子的作用下，裸露的或者具有表面修饰的金纳米棒会以有序的方式进行组装，或者以