核壳结构材料制备新进展:多层金纳米壳的可控合成

SMALL近年来,由于其可调的等离子共振特性,金纳米壳在生物医药领域的应用价值越来越受到人们的重视。为了进一步提高等离子可调性,科研工作者们发展出了具有多层核壳结构的金纳米壳。理论模拟结果显示,多层金纳米壳具有比普通单层金纳米壳更优异的光学性能:等离子吸收和散射随结构参数变化可自由调控;支持Fano共振,能显著提高生物检测的灵敏度;光学近场显著增强,是一类优异的表面增强拉曼散射(SERS)基板。然而,目前有关这种多层核壳纳米结构的可控制备报道极少。有限的报道涉及频繁的相转移、功能化修饰等等,而且合成出的多层结构形貌、分散性不佳。针对这一问题,华东理工大学材料科学与工程学院施剑林教授和李永生教授带领的低维材料化学课题组进行了长期而深入的研究,设计出一种简单高效的合成路线,成功制备了具有极佳分散性和尺寸形貌的多层金纳米壳

在研究工作中,该团队巧妙地利用有机硅烷作为单一硅源,在金纳米粒子表面直接包覆一层表面含有丰富自由巯基的有机硅层,然后利用原位还原种子生长法直接在有机硅层表面生长出金纳米壳。同时,初步考察了该多层金纳米壳材料在光热治疗以及SERS检测方面的应用研究。实验结果表明,该类材料具有比普通金纳米壳更好的光热转化能力,作为SERS基板具有良好的拉曼信号增强能力,是一类新型的纳米诊疗剂。更为重要的是,通过简单调控体系反应物的浓度,可以有效调控多层金纳米壳的结构参数,大范围调节等离子共振特性,实现小尺寸,大“红移”。

该研究工作为制备具有多层核壳结构纳米材料提供了新的方法和思路,这种方法还可用于其它多种多层核壳材料的制备,对开展功能纳米材料的可控合成及其生物医药应用,具有重要的推动作用。