1、,金納米棒的制備、性質(zhì)及應(yīng)用,金納米棒的制備,金納米棒的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用,金納米棒的性質(zhì),金納米棒的制備,金納米棒是一種尺度從幾納米到上百納米的棒狀金納米材料，一般指其長(zhǎng)徑比介于225的類一維納米材料。它具有非常豐富的理化性質(zhì)，在材料學(xué)界受到強(qiáng)烈的關(guān)注，生物醫(yī)學(xué)上可用于體外診斷和體內(nèi)治療，在傳感器及光學(xué)元件都有相應(yīng)應(yīng)用。,什么是金納米棒？,1金納米棒的制備,金納米棒的制備方法,晶種生長(zhǎng)法,硬模板法,光化學(xué)合成法,1 金納米棒的制備,基本原理,在生長(zhǎng)溶液里加入一定量的金納米顆粒種子，在表面活性劑的作用下，晶種定向生長(zhǎng)為一定長(zhǎng)徑比的金納米棒。,三個(gè)步驟,晶種的制備、生長(zhǎng)液的配置、金納米棒的生成。,特點(diǎn)

2、,過(guò)程簡(jiǎn)單、產(chǎn)量高、質(zhì)量高、粒徑可控、結(jié)構(gòu)可靈活修飾。,晶種法研究的時(shí)間最長(zhǎng)，也研究的最深入。晶種可以是球型金納米粒子，或者是短的金納米棒。,圖1. 晶種法制備過(guò)程,改進(jìn)：將檸檬酸鈉包覆的多晶晶種變成CTAB包覆的單晶晶種 將Ag+引入生長(zhǎng)液調(diào)控棒的長(zhǎng)徑比,1 金納米棒的制備,J. Phys. Chem. B 105, 19, 4065-4067,基本原理,將金通過(guò)電化學(xué)沉積到納米級(jí)多孔滲水的聚碳酸酯或氧化鋁膜上的小孔內(nèi)， 隨后將模板溶解即可得到金納米棒。,生長(zhǎng)原理,空間受限生長(zhǎng)。,特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)控制孔道的長(zhǎng)度和直徑，同時(shí)調(diào)節(jié)電化學(xué)沉積時(shí)間能有效控制金納米棒的縱橫比，缺點(diǎn)是產(chǎn)量相對(duì)較低。,

3、硬模板法指用孔徑為納米級(jí)到微米級(jí)的多孔材料作為模板，使前驅(qū)體進(jìn)入后在模板的孔壁上反應(yīng)，結(jié)合電化學(xué)沉淀法、溶膠凝膠法和氣相沉淀法等技術(shù)，形成所需的納米棒。,圖2. 硬模板法制備過(guò)程及電鏡圖像,1 金納米棒的制備,Advanced Materials, 2012, 24(36):5014-5014.,采用CTAB-四（十二烷基）溴化銨氯金酸模板劑水溶液體系,加入一定量丙酮和環(huán)己胺，其作用是松開膠束結(jié)構(gòu),有利于金納米棒的生成，加入不同量的 AgNO3 溶液，紫外照射(254nm)一段時(shí)間（30h）就能夠獲得長(zhǎng)徑比均一、分散良好的金納米棒。,合成過(guò)程,Ag+的作用,無(wú)Ag+存在時(shí)僅能形成金納米粒子；隨

4、著 Ag+用量增加，形成的金納米棒的直徑減小，而縱橫比有所增加。光照強(qiáng)度、時(shí)間也會(huì)影響金納米棒的合成。,反應(yīng)機(jī)理,Au3+被AA還原為Au+ 丙酮在hv照射下光化學(xué)反應(yīng)形成羰基自由基作為還原劑使Au+還原為Au0 Au0原子凝聚成核并發(fā)生各向異性形成金納米棒。,光化學(xué)合成法,圖3. 光化學(xué)合成法制備金納米棒的TEM圖像 .,J. AM. CHEM. SOC. 2002, 124, 14316-14317,1 金納米棒的制備,金納米棒的性質(zhì),2 金納米棒性質(zhì),金納米棒,用光照射某種媒質(zhì)時(shí),由于媒質(zhì)對(duì)光的吸收會(huì)使其內(nèi)部的溫度改變從而引起媒質(zhì)內(nèi)某些區(qū)域結(jié)構(gòu)和體積變化;當(dāng)采用脈沖光源或調(diào)制光源時(shí),媒質(zhì)

5、溫度的升降會(huì)引起媒質(zhì)的體積漲縮,從而向外輻射聲波的現(xiàn)象。,光聲效應(yīng),2 金納米棒性質(zhì),Small.201602896,材料受光照射后，光子能量與晶格相互作用，振動(dòng)加劇，溫度升高，由于溫度的變化而造成物質(zhì)的電學(xué)特性。 在分子氧存在的情況下，產(chǎn)生單線態(tài)氧（singlet oxygen）及其它活性氧類物質(zhì)（reactive oxygenspecies，ROS）,光熱效應(yīng)和光動(dòng)力效應(yīng),金納米棒性質(zhì),ACS Nano,2017,11(1), pp 579586,當(dāng)兩個(gè)金屬顆粒接近時(shí)，顆粒表面的電磁場(chǎng)發(fā)生強(qiáng)共振耦合，對(duì)等離激元共振產(chǎn)生顯著影響,近場(chǎng)效應(yīng),2 金納米棒性質(zhì),Nano Lett., Vol.

6、9, No. 4, 2009，1652,單/雙分子熒光現(xiàn)象,2 金納米棒性質(zhì),激發(fā)d帶電子到sp帶，產(chǎn)生電子-空穴對(duì),在皮秒內(nèi)，電子通過(guò)帶內(nèi)散射將能量傳遞給聲子，弛豫至低費(fèi)米能級(jí)狀態(tài),弛豫電子與空穴復(fù)合，發(fā)出熒光,sp帶電子和d帶空穴復(fù)合，產(chǎn)生近帶邊寬帶發(fā)射，峰位較為固定（介于400700 nm之間）,等離激元共振耦合，增強(qiáng)熒光,Physics Letters 317 (2000) 517523,局域表面等離激元共振,2 金納米棒性質(zhì),金屬中的自由電子在電磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下偏離原子核吸收和輻射電磁波的現(xiàn)象，稱為等離激元共振（Localized surface plasmon resonance，LSP

7、R）,長(zhǎng)徑比 大小 端面曲率,Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 21702176,金納米棒的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用,3 生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用,金納米棒的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用,分子檢測(cè),藥物遞送,光熱治療,生物成像,3.1 生物成像,(a)GNRs (c) GNRSiO2CDs,合成路線示意圖,(b)巨噬細(xì)胞+CDs (c)巨噬細(xì)胞+GNRSiO2CDs,Nano Research 2018, 11(3): 12621273,3.2 分子檢測(cè),這兩個(gè)發(fā)夾探針在打開時(shí)互補(bǔ)，通過(guò)雜交鏈?zhǔn)椒磻?yīng)形成DNA雙螺旋分子，產(chǎn)生強(qiáng)靜電作用 發(fā)夾探針不打開時(shí)穩(wěn)定存在，無(wú)法與金納米棒產(chǎn)生強(qiáng)靜電作用，不能阻止其受鹽誘導(dǎo)而聚集,Sensors & Actuators: B. Chemical 2018 (273) 642648,3.3 光熱治療,ACS Nano 2018, 12, 65976611,注射TNPs后，溫度5分內(nèi)增加了19.5C，到達(dá)熱療溫度范圍，破壞局部血管，殺死腫瘤細(xì)胞,3.4 藥物遞送,Adv. Mater. 2016, 28, 85118518,在近紅外激光照射下，局部溫度升高到DNA的理論解離溫度，DNA雙鏈打開釋放Dox，治療效果增