研究改善了在控制金纳米颗粒的尺寸方面的表面分子的理解
北卡罗莱纳州立大学的研究人员已经证明，通常用于制造金纳米粒子的分子的“体积”实际上决定了纳米粒子的大小——所谓的配体越大，纳米粒子就越小。研究小组还发现，每种配体都能产生大小不同的特定阵列的纳米颗粒。
“这项工作进展了我们对纳米粒子形成的理解，并为我们提供了一种用于控制黄金纳米颗粒的规模和特征的新工具，”NC州科学与工程助理教授Joseph Tracy博士表示论文描述了研究。金纳米颗粒用于工业化学工艺，以及医用和电子应用。
在制造金纳米颗粒时，科学家通常使用被称为配体的有机分子来促进这一过程。配体有效地将金原子聚集在溶液中形成纳米颗粒。在这个过程中，配体基本上是并排排列在一起，在所有的三个维度包围纳米粒子。
研究人员想知道配体的体积是否会影响纳米颗粒的大小，并选择了三种硫醇配体——一种常用来合成金纳米颗粒的配体家族。具体来说，与金纳米颗粒结合的分子是线性六硫代酸(-SC6)、环六硫代酸(-SCy)和1-金刚烷硫代酸(-SAd)。这些配体的构型都比前一个大。
例如，将每个配体图像作为一片馅饼，金色原子连接到尖端。-sc6看起来像一片非常窄的馅饼。-scy略大，而-sad是三个中最大的 - 具有馅饼的“地壳”末端楔形坡度远远宽。
研究人员发现，配体的体积决定了纳米粒子的大小。因为更少的-SAd和-SCy配体可以在三维空间相互排列，更少的金原子聚集在核心。因此，纳米颗粒更小。-SC6是硫代酸盐中体积最小的，可以产生最大的纳米颗粒。
“虽然我们已经证明这是一种控制金纳米颗粒大小的有效方法，但我们认为它也可能对其他材料产生影响，”北卡罗来纳州立大学博士生、这篇论文的主要作者彼得·克罗门虎克(Peter kromenhoek)说。“这是我们正在探索的东西。”
但研究人员还发现了另一个有趣的发现。
当特别小的纳米颗粒形式时，它们倾向于以非常具体的尺寸形成，称为离散尺寸。例如，某些类型的纳米颗粒可以由25或28个原子组成，但不是26或27个原子。
在这项研究中，研究人员发现，配体的大部分也改变了纳米颗粒的离散尺寸。“这是有趣的，部分是因为每个离散尺寸代表不同数量的金色原子和配体，”Tracy说，“这可能影响纳米颗粒的化学行为。那个问题尚未解决。“
本文，“庞大的吲哚烷酸甲酯和环己烷烯醇酯配体有利于具有改变的离散尺寸的较小的金纳米粒子，已于6月15日在线发表ACS Nano。本文由南部国家博士后研究助理员工博士王军王军王博士;Nathaniel Hentz博士，金箔生物制造训练和教育中心的NC州;克里斯蒂安Kozek是NC州的前本科生;亚伦约翰斯顿 - 佩克博士，布鲁克海汶国家实验室博士后研究员;圣地亚哥州立大学格雷戈里·凯格尼博士。
这项研究得到了美国国家科学基金会和美国教育部的支持。
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编辑注：研究摘要跟随。
“庞大的吲哚美甲酸甲磺酸盐和环己烷烯醇酯配体有利于具有改变的离散尺寸的较小的金纳米粒子”
作者：彼得J. Krommenhoek，君威王，纳纳尼尔·赫兹，Krystian A. Kozek和Joseph B. Tracy，北卡罗来纳州立大学;Aaron C. Johnston-Peck，布鲁克海根国家实验室;圣地亚哥州立大学格雷戈里·凯尔朱尼。
发表六月十五日在ACS Nano
抽象的：在合成金属纳米粒子（NPS）的合成中使用庞大配体（BLS）给出较小的芯尺寸，锐化尺寸分布，并改变离散尺寸。对于BLS，小NPS的高曲面可以促进生长，但随着大小的增加并且表面变平，当配体单层阻断BLS将金属原子转移到NP芯时，NP生长可以终止。使用等摩尔量的1-酰胺硫醇（ADSH），环己醇（CYSH）或N-六己醇（C6SH）合成批硫酸盐稳定的AU NPS。庞大的Cys-和ADS稳定的NPS具有比C6S稳定的NP更小的更小的单分散尺寸。随着较大的增加，近红外发光强度增加，这是小AU NP的特征。通过MALDI-TOF质谱法测量四种新的离散尺寸，AU30（SAD）18，AU39（SAD）23，AU65（SCY）30和AU67（SCY）30。没有观察到AU25（悲伤）18，这表明这种结构太大了。BLS的使用也可能导致在其他系统中发现新的离散尺寸。
