 佐治亚大学的研究人员正在为“将锈变成金”这一短语赋予新的含义-并且在研究环境和工业应用中使用黄金的成本更低。 这项研究类似于现代炼金术，西班牙大学艺术与科学学院物理与天文系兼职教授西蒙娜·亨亚迪·墨菲说。研究人员将少量的金纳米粒子与磁性铁纳米粒子结合在一起，形成了一种混合纳米结构，同时保留了金和铁锈的特性。  “中世纪的炼金术士试图用其他金属制造黄金，”她说。“这就是我们对研究所做的一切。在中世纪的意义上，它不是真正的炼金术，而是一种21世纪的版本。” 长期以来，黄金一直是工业，医药，牙科，计算机，电子和航空航天等领域的宝贵资源，由于其独特的物理和化学特性使其具有惰性和抗氧化性。但由于成本高，供应有限，使用黄金的大型项目可能令人望而却步。然而，在纳米尺度下，使用非常少量的黄金要便宜得多。 在今年夏天发表在物理化学杂志C上的新研究中，研究人员使用溶液化学将柠檬酸钠还原成金属金结构。在该方法中，如果在转化过程中反应罐中存在其它成分-在这种情况下生锈-金属金结构在这些“成分”上成核并生长，也称为载体。  “我们很高兴能够分享我们的新发现。当研究人员将黄金视为研究的潜在材料时，我们会谈论黄金的价格是多少。这是有史以来第一次，我们已经能够创造出更便宜的新品类高效，无毒，磁性可重复使用的混合纳米材料，其含有比典型的贵金属金更丰富的材料-“Murph说道，”他也是艾肯萨凡纳河国家实验室国家安全局的首席科学家。，南卡罗来纳。 当材料分解尺寸达到纳米级尺寸-1-100纳米时，这比人类头发的直径小约100,000倍-这些物质可以具有新的特性。例如，块状金不显示催化性能;然而，在纳米级，金是一种有效的催化剂，加速了许多反应的化学变化，包括氧化，产氢或还原芳香硝基化合物。  不同尺寸和形状的金纳米粒子在被光照射时显示出不同的颜色，因为它们吸收和散射特定波长的光，称为等离子体共振。这些等离子体共振对于生物学应用特别感兴趣。如果有人在金纳米粒子上发光，则吸收的光可以在周围介质中转化为热量，并且如果细菌或癌细胞在这样的金纳米粒子附近，则可以通过使用适当波长的光来破坏它们。这种现象称为光热疗法。 通过用磁性纳米金替代部分纳米金，研究人员表明，混合金和铁锈纳米结构能够像纯金纳米颗粒一样有效地光热加热周围介质，即使金的浓度明显较小。  “在某种程度上，我们比炼金术做得更好，”萨凡纳河国家实验室纳米技术科学创新和进步小组的联合研究员兼博士后研究员乔治拉森说，“因为这些新混合动力车在某些情况下，纳米粒子不仅表现得比金色更好，而且还具有磁性功能。“ Murph和她的团队在这项研究中研究了三种不同形状的混合纳米粒子-球体，环和管。 “不同形状的纳米粒子意味着原子的排列方式不同-例如，立方体，六边形或三角形，”她说。“不同的原子排列意味着不同的堆积密度，原子之间的间距，缺陷，表面积和表面能。不同的形状导致原子面积增加，从而催化化学反应。从科学上讲，不同的形状意味着不同的晶面和表面能够导致更高催化活性和不同催化产物的能量。  “我们的研究结果表明，环形和管形混合纳米粒子被证明是比球形纳米粒子更好的催化材料，因为原子在纳米尺度上排列在结构中。更重要的是，混合纳米粒子金和铁锈比单独的金纳米粒子更好，即使金量明显减少。 当这些不同形状的混合纳米颗粒暴露于特定波长的光时，球体将溶液加热到比环形或管形纳米颗粒略高的温度。  “这可能有各种生物学应用，如跟踪，药物输送或体内成像，”墨菲说。“如果你将这些金纳米粒子喂给细菌，并将光照射在它们身上，你就可以通过使用光来破坏它们。” 混合结构还可以用于新的应用，例如传感，高温治疗，环境清洁和保护医学成像应用，包括磁共振成像造影剂，产品检测和操作。 |
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