金納米立方體（Gold Nanocubes）是一種具有特殊立方體形狀的金納米顆粒，在光學(xué)、催化、生物醫(yī)學(xué)和電子學(xué)等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用潛力。以下是對金納米立方體的詳細(xì)介紹：

一、特性

1. 特殊的光學(xué)性質(zhì)：

• 表面等離子體共振（SPR）：金納米立方體的SPR效應(yīng)與其形狀密切相關(guān)。立方體結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其在可見光和近紅外區(qū)域表現(xiàn)出強(qiáng)烈的吸收和散射特性，且吸收峰位置可通過調(diào)節(jié)尺寸和形貌進(jìn)行調(diào)控。

• 各向異性光學(xué)響應(yīng)：與球形金納米顆粒相比，立方體結(jié)構(gòu)在特定方向上具有更強(qiáng)的電磁場增強(qiáng)效應(yīng)，適用于表面增強(qiáng)拉曼散射（SERS）和光熱治療等應(yīng)用。

2. 高比表面積：

• 立方體形狀提供了更大的表面積與體積比，有利于催化反應(yīng)中活性位點(diǎn)的暴露，提高催化效率。

3. 良好的生物相容性：

• 金納米立方體表面易于修飾，可通過功能化（如連接抗體、藥物分子）實(shí)現(xiàn)靶向遞送和生物成像。

4. 化學(xué)穩(wěn)定性：

• 金納米立方體在生理環(huán)境中表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，不易被氧化或降解，適合長期生物應(yīng)用。

二、制備方法

1. 種子介導(dǎo)生長法：

• 步驟：

• 合成小尺寸的金納米顆粒作為種子（如檸檬酸鈉還原氯金酸）。

• 在種子溶液中加入金前驅(qū)體（如氯金酸）、還原劑（如抗壞血酸）和表面活性劑（如十六烷基三甲基溴化銨，CTAB）。

• 通過控制反應(yīng)條件（溫度、pH、濃度），使金在種子表面各向異性生長，形成立方體結(jié)構(gòu)。

• 關(guān)鍵參數(shù)：

• CTAB濃度：影響立方體的形貌和尺寸均勻性。

• 反應(yīng)溫度：高溫（如30-60℃）有利于立方體形成。

• 種子與前驅(qū)體比例：決定最終顆粒尺寸。

2. 電化學(xué)法：

• 通過電化學(xué)沉積在電極表面直接生成金納米立方體，適用于制備薄膜或涂層材料。

3. 光化學(xué)法：

• 利用光誘導(dǎo)還原反應(yīng)合成金納米立方體，可通過調(diào)節(jié)光照條件控制顆粒形貌。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

1. 生物醫(yī)學(xué)：

• 生物成像：

• 利用其強(qiáng)吸收和散射特性，作為對比劑用于光學(xué)成像（如光聲成像、暗場顯微成像）。

• 藥物遞送：

• 通過表面修飾負(fù)載化療藥物，實(shí)現(xiàn)靶向釋放和控釋。

2. 催化領(lǐng)域：

• 氧化還原反應(yīng)：

• 作為催化劑用于燃料電池中的氧還原反應(yīng)（ORR），提高能量轉(zhuǎn)換效率。

• 環(huán)境催化：

• 降解有機(jī)污染物（如染料、農(nóng)藥）或還原重金屬離子，凈化水體和空氣。

3. 傳感器：

• 氣體傳感器：

• 檢測環(huán)境中的有害氣體（如NO?、CO），響應(yīng)速度快且選擇性高。

• 生物傳感器：

• 結(jié)合抗體或核酸探針，用于檢測生物標(biāo)志物（如蛋白質(zhì)、DNA）或病原體。

4. 光學(xué)和電子學(xué)：

• 表面增強(qiáng)拉曼散射（SERS）：

• 作為基底材料增強(qiáng)拉曼信號，提高檢測靈敏度（可達(dá)單分子水平）。

• 納米電子器件：

• 用于制備高靈敏度傳感器、場效應(yīng)晶體管（FET）和光電子器件。

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