一种在水中制备金纳米粒子的新方法

根据发现这一发现的斯坦福大学科学家的说法，一项设计不应该发出任何注意事项的实验产生了一种“令人眼花缭乱”的惊喜：一种利用水滴创造金纳米粒子和纳米线的新方法。

“能够在水中做反应意味着你不必担心污染。这是绿色化学，”Zare说，他是斯坦福大学自然科学的Marguerite Blake Wilbur教授。

贵族金属

黄金被称为贵金属，因为它相对不起作用。与镍和铜等贱金属不同，金可以抵抗腐蚀和氧化，这也是珠宝这种流行金属的一个原因。

然而，大约在20世纪80年代中期，科学家发现黄金的化学超然性仅表现在大的或宏观的尺度上。在纳米尺度上，金颗粒具有很强的化学反应性，可以制成出色的催化剂。如今，金纳米结构已在各种应用中发挥作用，包括生物成像，药物输送，有毒气体检测和生物传感器。

然而，到目前为止，制造金纳米颗粒的唯一可靠方法是将金前体氯金酸与还原剂如硼氢化钠结合。

该反应将电子从还原剂转移到氯金酸中，在此过程中释放出金原子。根据金原子如何聚集在一起，它们可以形成纳米尺寸的珠子，线，棒，棱镜等。

一喷金

最近，Zare和他的同事们想知道这种产金反应是否与微小尺寸的氯金酸和硼氢化钠液滴有所不同。微滴有多大?“这就像挤压一个香水瓶，然后喷出微滴的雾气，”Zare说。

从之前的实验中，科学家们知道，微滴中的某些化学反应比较大的溶液体积快得多。

实际上，该团队观察到金纳米粒子在微滴中的生长速度超过100,000倍。然而，最引人注目的观察结果是在进行对照实验时，他们用微滴水取代还原剂 - 通常释放金颗粒。

“令我们困惑的是，我们发现黄金纳米结构可以在没有任何添加还原剂的情况下制造，”研究第一作者，研究助理Jae Kyoo Lee说。

在电子显微镜下观察，金纳米粒子和纳米线在树枝上看起来像浆果簇一样融合在一起。

惊人的发现意味着纯水微滴可以作为微反应器用于生产金纳米结构。研究的合着者Devleena Samanta是Zare实验室的前研究生，也是该论文的共同作者，他说：“这更多证据表明，水滴中的反应可能与散装水中的反应完全不同。”

Zare说，如果这个过程可以扩大规模，它可以消除对具有有害健康副作用或污染水道的潜在毒性还原剂的需求。

目前还不清楚为什么水微滴能够在这种反应中取代还原剂。一种可能性是将水转化为微滴大大增加了其表面积，从而在空气 - 水界面处形成强电场的机会，这可促进金纳米颗粒和纳米线的形成。

“一升烧杯水面上的表面积小于一平方米。但如果你将烧杯中的水变成微滴，你将获得约3,000平方米的表面积 - 大约相当于半个足球的大小田野，“扎尔说。

该团队正在探索将纳米结构用于各种催化和生物医学应用的方法，并改进他们的技术以制造金膜。

“我们观察到纳米线网络可能会形成一层薄薄的纳米线，”Samanta说。