金纳米棒的制备、性质及应用

1、金纳米棒的制备、性质及应用金纳米棒的制备、性质及应用132金纳米棒的制备金纳米棒的生物医学应用金纳米棒的性质金纳米棒的制备金纳米棒的制备金纳米棒是一种尺度从几纳米到上百纳米的棒状金纳米材料，一般指其长径比介于225的类一维纳米材料。它具有非常丰富的理化性质，在材料学界受到强烈的关注，生物医学上可用于体外诊断和体内治疗，在传感器及光学元件都有相应应用。什么是金纳米棒？什么是金纳米棒？1金纳米棒的制备金纳米棒的制备金纳米棒的制备方法金纳米棒的制备方法晶种生长法硬模板法光化学合成法1 金纳米棒的制备金纳米棒的制备基本原理在生长溶液里加入一定量的金纳米颗粒种子，在表面活性剂的作用下，晶种定向生长为一定

2、长径比的金纳米棒。三个步骤晶种的制备、生长液的配置、金纳米棒的生成。特点过程简单、产量高、质量高、粒径可控、结构可灵活修饰。 晶种法晶种法研究的时间最长，也研究的最深入。晶种可以是球型金纳米粒子，或者是短的金纳米棒。图1. 晶种法制备过程改进：将柠檬酸钠包覆的多晶晶种变成CTAB包覆的单晶晶种 将Ag+引入生长液调控棒的长径比1 金纳米棒的制备金纳米棒的制备 J. Phys. Chem. B 105, 19, 4065-4067基本原理将金通过电化学沉积到纳米级多孔渗水的聚碳酸酯或氧化铝膜上的小孔内， 随后将模板溶解即可得到金纳米棒。 生长原理空间受限生长。特点优点在于通过控制孔道的长度和直径

3、，同时调节电化学沉积时间能有效控制金纳米棒的纵横比，缺点是产量相对较低。 硬模板法硬模板法指用孔径为纳米级到微米级的多孔材料作为模板，使前驱体进入后在模板的孔壁上反应，结合电化学沉淀法、溶胶凝胶法和气相沉淀法等技术，形成所需的纳米棒。 图2. 硬模板法制备过程及电镜图像 1 金纳米棒的制备金纳米棒的制备Advanced Materials, 2012, 24(36):5014-5014.采用CTAB-四（十二烷基）溴化铵氯金酸模板剂水溶液体系,加入一定量丙酮和环己胺，其作用是松开胶束结构,有利于金纳米棒的生成，加入不同量的 AgNO3 溶液，紫外照射(254nm)一段时间（30h）就能够获得长

4、径比均一、分散良好的金纳米棒。合成过程Ag+的作用无Ag+存在时仅能形成金纳米粒子；随着 Ag+用量增加，形成的金纳米棒的直径减小，而纵横比有所增加。光照强度、时间也会影响金纳米棒的合成。反应机理Au3+被AA还原为Au+丙酮在hv照射下光化学反应形成羰基自由基作为还原剂使Au+还原为Au0Au0原子凝聚成核并发生各向异性形成金纳米棒。 光化学合成法光化学合成法 图3. 光化学合成法制备金纳米棒的TEM图像 .J. AM. CHEM. SOC. 2002, 124, 14316-143171 金纳米棒的制备金纳米棒的制备金纳米棒的性质金纳米棒的性质2 金纳米棒性质金纳米棒性质光声效应光热效应产

5、生ROS金纳米棒局域表面等离激元共振单/双分子荧光近场效应机械性质01用光照射某种媒质时,由于媒质对光的吸收会使其内部的温度改变从而引起媒质内某些区域结构和体积变化;当采用脉冲光源或调制光源时,媒质温度的升降会引起媒质的体积涨缩,从而向外辐射声波的现象。光声效应光声效应2 金纳米棒性质金纳米棒性质光声多普勒效应光声多普勒效应由于传统的超声成像和激光成像依赖于超声或光的散射，对于毛细血管低速血流的成像有一定困难。而光声多普勒技术依赖于物质的光吸收系数因此光声多普勒技术在医学上可以用来测量血流流速以及血流成像。Small.20160289602l 材料受光照射后，光子能量与晶格相互作用，振动加剧，

6、温度升高，由于温度的变化而造成物质的电学特性。l 在分子氧存在的情况下，产生单线态氧（singlet oxygen）及其它活性氧类物质（reactive oxygenspecies，ROS）光热效应和光动力效应光热效应和光动力效应金纳米棒性质金纳米棒性质ACS Nano, 2017, 11 (1), pp 57958603当两个金属颗粒接近时，颗粒表面的电磁场发生强共振耦合，对等离激元共振产生显著影响近场效应近场效应2 金纳米棒性质金纳米棒性质Nano Lett., Vol. 9, No. 4, 2009，165204单单/双分子荧光现象双分子荧光现象2 金纳米棒性质金纳米棒性质激发d带电子到

7、sp带，产生电子-空穴对123在皮秒内，电子通过带内散射将能量传递给声子，弛豫至低费米能级状态弛豫电子与空穴复合，发出荧光l sp带电子和d带空穴复合，产生近带边宽带发射，峰位较为固定（介于400700 nm之间）l 等离激元共振耦合，增强荧光Physics Letters 317 (2000) 51752305局域表面等离激元共振局域表面等离激元共振2 金纳米棒性质金纳米棒性质金属中的自由电子在电磁场驱动下偏离原子核吸收和辐射电磁波的现象，称为等离激元共振（Localized surface plasmon resonance，LSPR）影响因素影响因素l 长径比l 大小l 端面曲率Adv.

8、 Funct. Mater. 2006, 16, 21702176金纳米棒的生物医学应用金纳米棒的生物医学应用3 生物医学应用生物医学应用金纳米棒的生物金纳米棒的生物医学应用医学应用分子检测分子检测药物递送药物递送光热治疗光热治疗生物成像生物成像3.1 生物成像生物成像(a)GNRs (c) GNRSiO2CDs合成路线示意图(b)巨噬细胞+CDs (c)巨噬细胞+GNRSiO2CDsNano Research 2018, 11(3): 126212733.2 分子检测分子检测这两个发夹探针在打开时互补，通过杂交链式反应形成DNA双螺旋分子，产生强静电作用发夹探针不打开时稳定存在，无法与金纳米棒产生强静电作用，不能阻止其受盐诱导而聚集Sensors & Actuators: B. Chemical 2018 (273) 6426483.3 光热治疗光热治疗ACS Nano 2018, 12, 65976611注射TNPs后，温度5分内增加了19.5C，到达热疗温度范围，破坏局部血管，杀死肿瘤细胞3.4 药物递送药物递送Adv. Mater. 2016, 28, 85118518在近红外激光照射下，局部温度升高到DNA的理论解离温度，DNA双