金纳米粒子是直径在1-100纳米之间的黄金微粒,其性质与宏观金块截然不同,由于其特殊的物理化学性质,在材料科学、生物医学、催化、传感器等多个领域展现出巨大的应用潜力。
金纳米粒子的基本性质:
1、尺寸效应:
当金的颗粒尺寸缩小到纳米级时,其物理化学性质与块状金有显著差异。例如,块状金是黄色的良导体,而金纳米粒子的颜色会随尺寸变化,这是由于表面等离子体共振(SPR)效应— 纳米颗粒表面的自由电子在特定波长光的照射下发生集体振荡,导致对不同波长光的吸收和散射特性改变。
2、表面效应:
金纳米粒子的比表面积(表面积/体积)随尺寸减小而显著增大,使得表面原子占比较高。高表面能使其具有更强的化学反应活性,易于与其他分子通过化学键结合,便于表面修饰。
3、量子尺寸效应:
当尺寸小到一定程度(通常 < 10nm),金纳米粒子的电子能级由连续变为离散,导致其光学、电学等性质呈现量子化特征,如荧光发射增强。
优势:
1、生物相容性好:金是惰性金属,金纳米粒子对生物体毒性低,适合生物医学应用。
2、性质可控:通过调控尺寸、形貌和表面修饰,可灵活调节其光学、电学等性质。
3、稳定性高:相比银等其他纳米金属,金纳米粒子在空气和溶液中更稳定,不易氧化。