文 献 综 述

1.引言

近十年来，对金纳米棒的应用探索慢慢增多，主要表现在生物成像、光热治疗、表面增强拉曼光谱、化学传感器等方面。随着应用探索的逐步发展，人们发现金纳米棒的尺寸和晶体结构的差异对应用有着显著的影响，而对金纳米棒合成的有效调控直接决定着后续应用探索的效果。到目前为止，人们还是对金纳米棒生长过程形貌与尺寸控制的准确机理了解不多，如今对这一课题的研究确实是十分必要的^［1］。

2.金纳米棒基本知识

2.1金纳米棒的基本概念及光学性质

金纳米棒(gold nanorods，AuNRs) 是一种胶囊状的金纳米颗粒，有着比球形金纳米粒子更为奇特的光电性质。金是一种贵金属材料，化学性质非常稳定，金纳米颗粒沿袭了其体相材料的这个性质，因此具有相对稳定，却有很丰富的理化性质。金纳米棒的表面等离子体共振波长可以随长宽比变化，从可见(550 nm)到近红外(1550 nm)连续可调，极高的表面电场强度增强效应，极大的光学吸收、散射截面，以及从50%到100%连续可调的光热转换效率。其独特的可调的表面等离子共振特性及合成方法简单、化学性质稳定、产率高等优点，使其在诸多方面的应用越来越广泛，如应用于纳米材料组装^[2～4]、DNA 和氨基酸检测^[5,6]、抗原识别^[7,8]、癌细胞成像和光热治疗^[9,10]等领域^[11]。

许多金属表面(如碱金属Al、Mg和贵金属Au、Ag 等)的自由电子都可形象地看作电子气, 电子气的集体激发称作等离子体, 它是金属表面自由电子同入射光子相互耦合形成的非辐射电磁模式。 不同金属等离子体的频率决定了各自的光学性质, 当光的频率低于金属的等离子体频率, 光会被反射回来。绝大多数金属的等离子体子频率在紫外区域,所以我们看到多数金属的颜色是可见光复合而成的白色。,它们看起来有独特的颜色，是因为Au(Ag及Cu)的电子结构较特殊, 带间跃迁发生在可见光波段, 对一些特定波长的光有很强的吸收。在纳米材料光学性质研究中, 金属纳米颗粒优异的光学性质源于其表面等离子体共振(SPR)。当满足所有的边界条件,紫外、可见和近红外区域的光入射到金属和介质的界面时,将会激发金属颗粒表面价电子的集体振荡, 即SPR。由于共振使电子吸收了入射光的能量, 从而使反射光在一定角度内大大减弱。我们经常会看到不同形状和尺寸Au纳米颗粒胶体溶液呈现五颜六色，因为Au纳米结构在可见至近红外较宽波段表现出体相材料中所观察不到的强吸收带,。 因此, 金属纳米颗粒的重要光学特性是SPR 频率与颗粒的形状、尺寸、组分、环境的介电常数有密切的关系^[12]。

2.2金纳米棒的晶体结构

AuNRs的晶体结构是由侧面交替相邻的{110},{100} 晶面和尾端斜侧的{111},{110} 面及底面的{100}面共同组成的封闭柱体(b)^[13]。 最近, Liz-Marzan研究组提出了一种新的晶面结构(c),他们认为AuNRs晶体结构的侧面是由相同的{250}面构成, 尾端的斜侧面是交替相邻的{111},{110}面,以{100}面封口（图1）。AuNRs较高的反应活性使得不稳定{110}面的存在, 具有独特高活性表面和丰富晶面组成的AuNRs, 可以作为一种很好的生长模板, 制备AuNRs复合生物材料或生物医用造影剂和纳米探针^[14]。