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功能纳米材料

金纳米颗粒(金胶体)

胶态金纳米颗粒由于在与可见光相互作用时的鲜艳颜色而在本领域中使用了几个世纪。近年来,关于其优异的固有光电性质的研究已经进展,并且已被用于诸如有机太阳能电池,传感器探针,治疗剂,生物医学药物递送,导电材料和催化剂的高科技领域。它是。可以通过改变大小和形状,表面的化学性质或聚集状态来调节金纳米粒子的光学和电子性质。

金纳米粒子的光学和电子性质


金纳米颗粒和光之间的相互作用受环境,大小和物理形状的强烈影响。在胶体纳米颗粒附近传播的光的振荡电场与自由电子相互作用,从而导致电荷中的协同振动,与可见光频率发生共振。这种共振振动称为表面等离振子共振(SPR)。在小的(约30 nm)单分散金纳米颗粒的情况下,表面等离振子共振现象吸收光谱的蓝色到绿色区域(约450 nm)中的光并反射红色(约700 nm)。 ,呈现红色。随着粒径的增加,用于吸收的表面等离子体激元共振的波长移至长波长红色侧。结果,溶液变成浅蓝色或紫色,吸收了红色并反射了蓝色(图1)。随着粒径的进一步增加并接近体积极限,表面等离子体共振波长移至红外区域,并且大部分可见光被反射,从而使溶液透明或半透明。由于可以通过改变纳米粒子的尺寸和形状来调节表面等离子体共振,因此可以产生具有光学特性的粒子以用于各种应用。




当过量的盐加入金纳米溶液中时,也观察到该现象。 这是因为金纳米颗粒的表面电荷变为中性且纳米颗粒附聚。 结果,溶液的颜色从红色变为蓝色。 通过用大分子,低分子量化合物或生物识别分子覆盖颗粒,可以改变金纳米颗粒的表面化学状态,以使聚集最小化。 这种表面改性使得可以将金纳米颗粒广泛用于化学,生物,工程和医学应用。

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图1各种尺寸的单分散金纳米颗粒溶液

金纳米颗粒产品的特点


      科莱销售细胞诊断金纳米颗粒产品,用于生命科学和材料科学领域的高科技应用。常规上,球形金纳米颗粒是使用还原剂(如柠檬酸钠或硼氢化钠)合成的,但是我们的专有技术使我们无需使用强还原剂即可制备具有高球形度的金纳米颗粒。有可能。细胞诊断产品相对于其他金纳米颗粒具有以下优势:


a)粒度分布窄

动态光散射(DLS)和TEM分析已证实它们是具有窄粒度分布的金纳米颗粒。此外,通过DLS和UV-Vis光谱法确认了每个批次的粒径分布(图2)。


b)尺寸和形状一致

即使直径大于100 nm,CV(变异系数)也显示<10%。下图是直径在5 nm至400 nm之间的金纳米颗粒的TEM图像(图3)


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图2金纳米颗粒的DLS和UV-Vis光谱

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图3直径在5 nm至400 nm(CV<4%)之间的金纳米颗粒的TEM图像






纳米金

与相同核大小的球形金纳米颗粒相比,金纳米artines展现出独特而有趣的光学性能。 由于不同于球形颗粒的不规则尖峰表面,表面等离激元峰移至长波长侧,并且在金纳米artine刺的尖端产生了更强的电磁场。 例如,100 nm球形金纳米颗粒在570 nm处显示SPR峰,而100 nm金纳米artines在680 nm附近显示SPR峰(图4)。

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图4 100 nm金纳米artine的TEM图像



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图5(左)100 nm金纳米artartine(蓝色)和标准金纳米颗粒(绿色)的UV-VIS光谱。 SPR峰移至长波长一侧。 (右)直径为50 nm至100 nm的金纳米artine的UV-VIS光谱。


金纳米粒子的应用实例

a)电子

金纳米粒子在印刷油墨,电子设备芯片等中用作导电材料1。随着电子设备的小型化,纳米颗粒已经成为芯片设计中的重要元素,并且纳米级金纳米颗粒已经用于诸如电子设备芯片的电阻器和导体的布线。


b)光动力疗法(PDT)

当吸收波长为700至800 nm的光激发时,吸收近红外光的金纳米颗粒(包括金纳米壳和金纳米棒)会产生热量,从而可以清除目标肿瘤。这种治疗,也称为“体温过高”,包括用光照射包含金纳米颗粒的肿瘤以加热颗粒并破坏肿瘤细胞。


c)治疗药物的输送

由于金纳米粒子每单位体积的表面积较大,因此可以在表面覆盖许多化合物(治疗剂,靶向剂,防污聚合物等。


d)传感器

金纳米颗粒用于各种传感器中,而使用金纳米颗粒的比色传感器则用于食品检查中4。另外,表面增强拉曼光谱可以使用金纳米颗粒测量化学键的振动能,并且正在进行使用金纳米颗粒检测蛋白质,污染物和其他化合物的研究。 ..


e)探针

金纳米颗粒在暗视野显微镜中散射光并产生不同的颜色。当前,金纳米颗粒的散射光用于生物成像应用5。另外,金纳米颗粒具有相对较高的密度,使其可用作透射显微镜的探针。


f)诊断应用

金纳米颗粒也已用于检测心脏病,癌症和传染病的诊断中的生物标志物6。金纳米颗粒也常用于侧向流免疫测定中,但是这种方法的常见家庭实例是家庭妊娠试验。


g)催化剂

金纳米颗粒在许多化学反应中被用作催化剂7。金纳米颗粒的表面可以用于选择性氧化反应,并且在某些情况下,发生还原反应(氮氧化物)。金纳米颗粒也正在开发用于燃料电池的应用。





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