局域表面等离子体共振 (LSPR),是指在光照下纳米粒子表面自由电子的集体振荡,由此产生对特定波长光的选择性吸收和显著的近场增强。作为典型的等离子体材料,Au纳米结构被广泛应用于纳米光学、超高灵敏检测、光催化等领域。同时,因为其优异的生物相容性与光热转换性质,在肿瘤光热治疗方面显示了巨大的应用潜力。
Au纳米结构的LSPR高度依赖于其形貌和尺寸。传统方法通过改变Au纳米粒子的形状和尺寸,对LSPR的调节效果和范围有限。发展新的有效控制手段来构筑结构和性质高度可调的复杂纳米结构,是应用发展的迫切需要。
近日,南京工业大学冯宇华教授和陈虹宇教授课题组与董晓臣教授课题组,通过强配体控制Au在Au纳米棒(AuNR)种子表面的生长方式,实现了对Au-Au同金属杂化纳米结构的精确控制,得到了一系列Au-on-AuNR杂化纳米结构。
在该研究工作中,巯基配体起到了关键的控制作用:一方面通过调节Au种子和生长的Au之间的界面能,打破对称性,控制Au在AuNR表面的非润湿性生长;另一方面,利用强配体的动态吸附作用,对生长的Au形貌进行了有效控制─从岛状到线状和分枝状。另外,结合生长动力学控制,同时实现了对生长的Au次级结构数目的调节。综合上述三个层次的结构控制,Au-on-AuNR同金属杂化结构的LSPR得到了灵活、全面的调节,实现了在生物应用最佳的近红外二区窗口的高强度吸收,甚至得到了类黑体吸收特性。其中,类黑体材料─纳米珊瑚结构的光热转化效率最高可达67.2 %,且具有优异的光、热和超声稳定性。在小鼠模型实验中,纳米珊瑚结构显示了良好的生物相容性和优异的光声成像介导的肿瘤光热治疗效果。该研究中采用的巯基小分子强配体控制策略可以拓宽到其他材料,用于构筑多功能复杂纳米结构。
相关工作发表在Angew. Chem. Int. Ed. 上,硕士研究生贾佳为第一作者。
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Fine-tuning the Homometallic Interface of Au-on-Au Nanorods and their Photothermal Therapy in NIR-II Window
Jia Jia, Gongyuan Liu, Wenjia Xu, Xiaoli Tian, Shuaibin Li, Fei Han, Yuhua Feng, Xiaochen Dong, Hongyu Chen
Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202000474
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