等離激元納米顆粒的可控合成和應用

　　等離激元納米顆粒的可控合成和應用一直是近年來的研究熱點。在過去幾十年的研究中，人們發現納米顆粒的形狀會顯著影響表面等離激元共振的模式，從而影響顆粒對光的吸收、散射、表面電場分布等等。為了滿足不同的應用需求，科學家一直在不斷嘗試用化學手段來調控納米顆粒的生長，以獲得更豐富的形貌和更穩定的產率，同時納米晶生長中包含的化學原理也同樣引起很多人的研究興趣。

　　種子生長是一個常見且有效的合成方法。合成時需要先制備金屬納米晶體作為種子，再在有種子的反應溶液中加入表面活性劑、封端配體，對金屬離子進行還原。在一定的條件下，被還原的金屬會沉積在種子上，經過不同的生長過程長成最終需要的納米顆粒。通常在使用金納米顆粒作為種子長金或者長銀的時候，由于金-金、金-銀的完美晶格匹配，被還原的金屬會以層層堆積的模式進行沉積。這種生成模式會造成產物和種子形狀相同，得到尺寸增大的金納米顆粒或者核殼結構的金-銀納米顆粒，納米顆粒的形狀并不會得到改變。

　　為了突破上述局限，加州大學河濱分校殷亞東課題組提出了一種簡便又有效的方法改變了晶體生長的模式。他們創新性地在金種表面沉積了原子級厚度的鉑金屬，有效地將金的沉積從層層堆積轉變為了島狀生長。在此基礎上，他們加入配體調控了金在生長中熟化過程，成功控制了島嶼數量，得到了金核-衛星結構、四聚體、三聚體以及高純的二聚體。

　　圖1.（a-d）經過鉑修飾的金納米顆粒；（e-h）在鉑修飾的金表面長金可以誘發島狀生長。

　　該合成思路有如下特點：由于鉑和金有4.08 %的晶格失配，用鉑修飾金可以改變后續長金的界面能，從而改變金的生長模式；使用碘離子作為金的配體來控制氧化熟化過程，當固定其它反應條件不變，隨著碘離子的濃度增大，金的氧化熟化程度增加，較小粒徑的金島嶼更易溶解，形成較大粒徑的島嶼，從而使島嶼數量得到可控調節；在配體存在下，島嶼數量還可以通過控制鉑的量進行調節；由于鉑在金的表面只有薄薄一層，它的存在對金表面等離激元共振的影響較小，產物展示出在可見光范圍廣泛的可調節性。

　　圖2. 固定其它反應條件不變，增加配體量使得金的島嶼數量顯著減少，最終得到高純的二聚體。

　　除了鉑表面修飾以及控制氧化熟化過程，文中還討論了表面活性劑對島嶼數量及顆粒連接處的影響。這個方法還可以用于在金種子上誘導生長銀的島嶼，因而具有一定的普適性。總結來講，該研究提出了一種非常有效的在同一金屬上誘導島狀生長的方法，并且報道了有效控制島嶼數量及等離激元共振的方法。文中的設計思路和豐富的產物結構對基礎研究和應用均有重要意義。

　　這一成果近期發表在Angewandte Chemie International Edition 上，文章的第一作者是加州大學河濱分校的馮汲博士和南京師范大學的許冬冬博士。