金納米片:二維納米材料的“多面手”
一、核心特性:二維形貌賦予的特殊優(yōu)勢(shì)
金納米片作為二維納米材料的代表,其超薄厚度(通常為單層或多層金原子)和廣闊表面積使其在性能上顯著區(qū)別于一維(如金納米棒)和零維(如金納米球)結(jié)構(gòu):
高比表面積:更大的開(kāi)平層和堆垛層錯(cuò)結(jié)構(gòu)提供更多活性位點(diǎn),便于表面修飾和藥物負(fù)載。
特殊光學(xué)性質(zhì):在近紅外區(qū)(700-1100 nm)具有強(qiáng)吸收和光散射特性,光熱轉(zhuǎn)換效率(η)優(yōu)于金納米棱鏡、納米籠等結(jié)構(gòu),適合深層組織治療。
優(yōu)異機(jī)械性能:通過(guò)聚合物表面屈曲剝離法制備的自立金納米片,兼具超高強(qiáng)度(~1.5 GPa)、延展性(斷裂應(yīng)變>10%)和導(dǎo)電性,可用于柔性電子器件。
二、制備工藝:形貌與尺寸的精準(zhǔn)調(diào)控
金納米片的合成方法多樣,核心在于控制晶面生長(zhǎng)方向和非平衡態(tài)刻蝕:
種子介導(dǎo)生長(zhǎng)法:
步驟:先制備金晶種(如HAuCl?+檸檬酸鈉+NaBH?),再通過(guò)生長(zhǎng)液(含CTAB、KI、L-抗壞血酸等)調(diào)控形貌。
優(yōu)勢(shì):形貌可控(如三角形、六邊形),均一性良好。
案例:通過(guò)調(diào)節(jié)KI濃度,可合成邊長(zhǎng)從50 nm到10 μm的金納米三角片。
活性表面刻蝕法:
原理:利用強(qiáng)配體(如2-巰基-5-苯并咪唑羧酸)在金納米片表面的非均勻吸附,通過(guò)非平衡態(tài)刻蝕實(shí)現(xiàn)孔洞結(jié)構(gòu)。
突破:打破傳統(tǒng)刻蝕“越刻越圓”的限制,可在平整表面鉆孔,為納米催化、傳感提供新結(jié)構(gòu)。
三、生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用:從診療到智能遞送
金納米片的二維形貌和光學(xué)特性使其在腫liu治療和診斷中表現(xiàn)突出:
光熱治療(PTT):
機(jī)制:近紅外光照射下,金納米片將光能轉(zhuǎn)化為熱能,局部溫度升至42-45℃殺死腫liu細(xì)胞。
光動(dòng)力治療(PDT):
機(jī)制:金納米片表面等離子體共振增強(qiáng)單線態(tài)氧(ROS)生成,誘導(dǎo)腫liu細(xì)胞凋亡。
藥物遞送:
策略:通過(guò)Au-S鍵修飾含硫醇基配體(如HS-PEG-NH?),負(fù)載鉑(IV)等難溶性藥物。
效果:Pd@Au-PEG-Pt納米片穩(wěn)定性高,腫liu聚集率比球形Au-PEG-Pt高2倍,毒性更低。
生物成像:
模式:暗場(chǎng)光學(xué)成像、光聲成像、表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)。
優(yōu)勢(shì):金納米片的光散射信號(hào)強(qiáng),可實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度腫liu邊界識(shí)別。
四、其他領(lǐng)域:從電子到環(huán)境
柔性電子:
應(yīng)用:自立金納米片可用于制作可穿戴設(shè)備、應(yīng)變傳感器,其導(dǎo)電性和機(jī)械穩(wěn)定性優(yōu)于傳統(tǒng)材料。
催化:
案例:金納米片負(fù)載于TiO?上,對(duì)CO氧化反應(yīng)催化活性顯著提高,源于二維結(jié)構(gòu)暴露更多活性位點(diǎn)。
環(huán)境治理:
潛力:高比表面積和活性位點(diǎn)可吸附水中的重金屬(如Pb2?、Cd2?)和有機(jī)污染物(如染料、抗生素)。
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