买买买!金子怎么发光?金子只能炒?NO!还能治病


admin| 更新时间:2020-12-29 11:40|点击数:未知

“ 远古时代,金吸引力就体现在其强烈的色彩中,它是极其昂贵的贵金属与装饰品。在当前,等离子金纳米颗粒在纳米医学中非常流行,可用于癌症诊断和光热疗法,这归因于纳米颗粒的表面等离子体激元共振,这是一种独特的现象,等离激元处理(贵金属)纳米颗粒导致其表明产生强电磁场,并增强辐射性质,例如吸收和散射。这里主要讨论并总结金纳米颗粒的光学、光热性质以及它们在癌症成像、诊断和光热疗法中的应用。”

为什么金子会发光?表面等离子体共振!

当金属颗粒暴露于光时,光的振荡电磁场引起金属的自由电子(导带电子)的集体相干振荡。围绕粒子表面的这种电子振荡导致相对于离子晶格的电荷分离,沿着光电场的方向形成了偶极子振荡(图 1A)。振荡的振幅在特定频率下达到最大值,称为表面等离子体共振(SPR)。SPR会强烈吸收入射光,因此可以使用UV-Vis吸收光谱仪进行测量。SPR谱带强度和波长取决于影响粒子表面电子电荷密度的因素,例如金属类型,粒度,形状,结构,组成和周围介质的介电常数。

金纳米颗粒在可见光区域显示520 nm附近的SPR带。SPR谱带受粒径的影响(图1 B)。尺寸小于10nm的Au NPs的SPR谱带由于较大的电子表面碰撞率而引起的相变而大大衰减。增大粒径会改变SPR波长,还会增加强度。

图1,(A)等离子体纳米粒子表面等离子体共振的示意图。(B)不同大小金纳米粒子的消光光谱。

金纳米棒

当金纳米颗粒的形状从球形变为棒状时(图3A),SPR谱带被分为两个谱带:在NIR区域中的一个强谱带,对应于沿谱带的电子振荡,称为纵向带。在可见光区域的类似于金纳米球波长的弱带,称为横向带。纵向条带随着宽高比(长度/宽度)的增加而从可见光区域向近红外区域大量偏移,从而导致颜色从蓝色变为红色(图3B-C)。

图3,通过TEM(A),具有不同长宽比的金纳米棒具有不同的尺寸,不同的颜色(B)和不同的SPR波长(C)。(D)DDA模拟不同流体动力学直径的金纳米棒的光学特性。

纳米壳和金纳米笼

结构变化还可能导致吸收光位移的现象,金纳米壳和纳米笼是两个例子(图4)。金纳米壳由约100nm的二氧化硅核和约几纳米的金薄壳组成。通过老化附着在硅核上的金簇而形成壳。内球和外腔等离激元杂交导致红移。可以通过改变壳的厚度来控制金纳米壳的SPR波长。将金壳的厚度从20nm 减小到5nm会导致SPR红移约300 纳米,这归因于内层和外层表面等离激元之间的耦合增加。DDA模拟表明,SPR频率取决于壳与核厚度的比率,呈近指数关系,而与颗粒大小,核和壳材料甚至周围介质无关。金纳米笼是一种中空和多孔的金纳米结构,是由水溶液中银纳米立方体和金酸之间的电置换反应形成的。通过控制金酸溶液的量,可以将金纳米笼的SPR调整到指定波长的NIR区域。

图4,通过改变壳的厚度(A)和改变金酸(B)改变金酸调谐光学性质.

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