由于量子尺寸和表面效應(yīng)，貴金屬納米顆粒具有不同于大塊材料的光學、電磁和化學性質(zhì)。球形金納米顆粒的透射電子顯微鏡（TEM）圖像如圖1所示。它們在吸收和散射光方面表現(xiàn)出高效率，其吸收光譜可根據(jù)其形狀和大小進行調(diào)節(jié)。

貴金屬納米顆粒表現(xiàn)出增強的物理性質(zhì)、局域表面等離子體共振（LSPR）效應(yīng)，從而導(dǎo)致增強的吸收、高化學穩(wěn)定性、催化活性和非線性光學效應(yīng)。這些特性使它們在微電子、利用其LSPR特性的傳感器、細胞和分子水平的生物醫(yī)學成像和診斷以及藥物應(yīng)用和化妝品中的治療中具有價值。

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圖2：局域表面等離子體共振（LSPR）：由于與特定波長的入射光的強耦合，金屬NP中的自由電子被驅(qū)動振蕩。

高質(zhì)量金納米粒子的光學性質(zhì)

與染料和顏料相比，貴金屬納米顆粒的光學性質(zhì)主要取決于它們的尺寸和幾何形狀。貴金屬納米顆粒與光的強烈相互作用是因為當被特定波長的光激發(fā)時，金屬表面上的傳導(dǎo)電子會發(fā)生集體振蕩（圖2）。這種振蕩被稱為等離子體共振，導(dǎo)致異常強烈的散射和吸收特性。這使得貴金屬納米顆粒的有效吸收（散射和吸收）橫截面比其物理橫截面大幾倍。通過選擇球形金納米顆粒的尺寸，它們的等離子體共振峰值波長可以從≈500 nm（藍綠光）調(diào)諧到≈600 nm（紅光），并影響樣品在可見光下的外觀（圖3）。通過制造棒狀金納米顆粒，光譜將在形狀上發(fā)生改變。等離子體共振峰值波長可以移動到更長的波長，并且可以觀察到光譜的多峰結(jié)構(gòu)，這由納米棒的尺寸決定（圖4）。

圖4:高量子金納米粒子的吸收（散射+吸收）光譜。該圖表示直徑為40nm的AUNS040球形NP的等離子體共振峰。

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