Nature China:納米金的未來
在人類開采的黃金中,有半數(shù)都被用來制作珠寶,還有很大一部分被用于制作金塊和金幣幾千年來,我們都在用這種方式利用黃金。但最近,研究者也在實驗在技術(shù)和醫(yī)療領(lǐng)域使用微量的黃金。未來,你或許能喝到用黃金凈化的水,用含有黃金的太陽能電池板為家中供暖,或是服用黃金藥物。由于它的惰性,黃金很適合制作手表、戒指和硬幣。黃金幾乎不與氧氣反應(yīng),因此始終閃閃發(fā)亮,從化學(xué)角度上來看,黃金其實是種相當(dāng)無聊的金屬,但如果把它放大到納米尺度,黃金就變得有趣多了。
這個金納米粒子只有病毒大小,在這一尺度上,操縱和利用黃金的表面性質(zhì)都相對容易。舉例來說,藥物分子可以在硫原子的幫助下結(jié)合在金納米粒子表面,納米金能與硫原子形成共價鍵。然后將藥物遞送到人體所需的位置。惰性金是一種優(yōu)質(zhì)的遞送載體,因為它不會與人體中的其他分子反應(yīng)。再放大一點,在這一尺度下,可以用金納米粒子來利用光與物質(zhì)之間的一種特殊作用。由于黃金是金屬,它含有自由電子,如果使用了波長合適的光線,這些電子就能在同一頻率共振,這種特殊效應(yīng)名叫表面等離子共振,可以將金納米粒子變成精確度極高的腫瘤殺手。
這些杠狀的納米粒子表面連接著抗體,使它們只與腫瘤細(xì)胞,而不與健康的細(xì)胞結(jié)合。在腫瘤中聚集了足夠多的納米粒子后,再用紅外光讓電子產(chǎn)生共振,來自共振的能量擴(kuò)散到周圍環(huán)境的熱量中。驟然上升的溫度便會殺死腫瘤細(xì)胞。但金納米離子的的用途不僅于此,大小稍有不同的金納米粒子會吸收波長略微相異的光線。因此,通過聚集大小不同的納米粒子,人們或許能制作出可以吸收更多陽光的太陽能電池。科學(xué)家們正在試驗這一方法,作為提高太陽能電池效率的一種途徑,在極小的尺度下,黃金甚至?xí)兊酶庸之悺?/p>
表面原子的比例增加,其電子和結(jié)構(gòu)性質(zhì)也會發(fā)生改變,這讓化學(xué)家對黃金產(chǎn)生了興趣,因為它現(xiàn)在能與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)了。事實上,微小的黃金顆粒是十分優(yōu)秀的催化劑。比如,含有10個原子左右的黃金團(tuán)簇就能將一氧化碳專為二氧化碳,就像鉑或是汽車上的催化轉(zhuǎn)化器一樣??茖W(xué)
家希望,這種催化性質(zhì)能幫助他們找到更為環(huán)保的方法,以制造重要化工產(chǎn)品。比如過氧化氫等,或者通過分解有機(jī)污染物來凈化水。
黃金催化劑還能用于改進(jìn)燃料電池的表現(xiàn),或者為消防員提供性能更加良好的呼吸器。一直以來,大塊的黃金都有很高的價值?,F(xiàn)在,科學(xué)家進(jìn)一步釋放出了金納米粒子的潛力,閃閃金粒正在將黃金的魔力帶進(jìn)醫(yī)學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域。
上述文字源于《自然》發(fā)表的納米金視頻。
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