本發(fā)明屬于納米顆粒制備領(lǐng)域，涉及一種離散貴金屬納米顆粒及其制備方法，尤其涉及一種具有較強(qiáng)等離激元圓二色響應(yīng)的離散貴金屬納米顆粒及其制備方法。

背景技術(shù)：

物質(zhì)由于缺乏對(duì)稱面和對(duì)稱中心，不能與其對(duì)映體完全重合，而具有手性。自然界中，手性是一種非常普遍的現(xiàn)象。小到只有幾個(gè)埃的分子(如氨基酸，糖類)，大到宏觀生物體(如藤蔓、貝類)，都具有手性。手性物質(zhì)對(duì)于左旋偏振光和右旋偏振光的吸收不同，它們之間的差值被稱為圓二色性(Circular Dichroism,CD)。但是，一般的生物分子的CD信號(hào)多位于紫外區(qū)，且信號(hào)很弱，這給進(jìn)一步的應(yīng)用造成一定困難。手性金屬納米結(jié)構(gòu)由于可以實(shí)現(xiàn)在較寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有良好的手性光學(xué)活性而受到廣泛關(guān)注，有望被應(yīng)用于圓偏振器、光學(xué)檢測(cè)、非對(duì)映催化及生物檢測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域。金屬納米結(jié)構(gòu)表面等離激元共振(SPR)特征的圓二色性被稱為等離激元圓二色性(plasmonic circular dichroism,PCD)。構(gòu)建手性金屬納米結(jié)構(gòu)的方式有很多種，最直觀地，可以通過(guò)“自上而下”的刻蝕方法得到手性結(jié)構(gòu)(Nature.Photonics.5,2011,523–530)，然而這種方法在精細(xì)控制方面極具挑戰(zhàn)性，因此通過(guò)“自下而上”的方式組裝得到手性金屬納米結(jié)構(gòu)具有極大的吸引力而成為研究熱點(diǎn)。目前，對(duì)于單顆粒而言，將手性分子吸附在納米粒子表面或者將納米粒子分散在手性介質(zhì)中，可以實(shí)現(xiàn)在納米顆粒的局域表面等離激元共振(Localized Surface Plasmonic Resonance,LSPR)產(chǎn)生PCD信號(hào)，但信號(hào)依然很弱(Nano Lett.2013,13,3145-3151)。為了解決PCD信號(hào)弱的問(wèn)題，可以采用將這些具有PCD信號(hào)的手性單顆粒聚集的方法，雖然由于電磁場(chǎng)增強(qiáng)作用可使PCD得到明顯增強(qiáng)，但是這種通過(guò)單顆粒聚集而增強(qiáng)PCD的方法存在著諸多因素影響導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，難以應(yīng)用?；蛘咭部梢岳媚撤N方法(如模板法)將非手性納米顆粒組裝成手性的構(gòu)象來(lái)增強(qiáng)PCD信號(hào)(Nanotoday 2011,6,381-400)。然而，這種手性組裝體依托于手性模板或連接分子，很容易受外界環(huán)境干擾而不能長(zhǎng)期穩(wěn)定保存，嚴(yán)重影響應(yīng)用。

因此，制備具有較強(qiáng)等離激元圓二色性響應(yīng)的離散單顆粒具有非常重要的基礎(chǔ)研究?jī)r(jià)值以及實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。最近，有課題組利用長(zhǎng)鏈巰基分子作為障礙物分子在納米核與殼之間設(shè)置極小的納米間隙(約0.5納米)，再在納米間隙處構(gòu)筑“熱點(diǎn)”效應(yīng)，并將手性小分子固定在納米間隙處，以獲得較強(qiáng)圓二色信號(hào)。但其操作繁瑣，界面調(diào)控困難(Adv.Funct.Mater.,2015,25,5816-5822)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種離散貴金屬納米顆粒及其制備方法，本發(fā)明只需要將手性小分子先吸附在貴金屬材料核的表面，再進(jìn)行再生長(zhǎng)得到貴金屬層，即可使得到的離散貴金屬納米顆粒具有較強(qiáng)且穩(wěn)定的等離激元圓二色(plasmonic circular dichroism,PCD)響應(yīng)信號(hào)，并且通過(guò)調(diào)節(jié)核納米顆粒的光學(xué)性質(zhì)或者再生長(zhǎng)層的厚度可以實(shí)現(xiàn)在較寬范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的圓二色性響應(yīng)，表面生長(zhǎng)有金納米層的金納米棒的PCD信號(hào)最大可達(dá)110毫度，表面生長(zhǎng)有銀納米層的金納米棒的PCD信號(hào)可達(dá)-15毫度；本發(fā)明的離散貴金屬納米顆粒為離散狀態(tài)的獨(dú)立顆粒，來(lái)自于自身的干擾很小，因而更適合用于檢測(cè)、基礎(chǔ)研究(表面化學(xué)、PCD機(jī)理)等。

第一方面，本發(fā)明提供一種離散貴金屬納米顆粒，所述離散貴金屬納米顆粒由手性小分子修飾的貴金屬材料，以及生長(zhǎng)在手性小分子修飾的貴金屬材料表面的貴金屬層組成，其中，手性小分子修飾的貴金屬材料由具有各向異性的貴金屬材料以及手性小分子組成。

優(yōu)選地，各向異性的貴金屬材料與手性小分子通過(guò)化學(xué)鍵結(jié)合。

優(yōu)選地，所述手性小分子為L(zhǎng)-半胱氨酸(L-cysteine，簡(jiǎn)稱L-CYS)、D-半胱氨酸(D-cysteine，D-CYS)、谷胱甘肽、還原型谷胱甘肽、氧化型谷胱甘肽，L-同型半胱氨酸，D-同型半胱氨酸，L-谷氨酰胺或L-半胱氨甲基酯中的任意一種或至少兩種的混合物，但并不限于上述列舉的手性小分子，其他可與貴金屬材料發(fā)生化學(xué)鍵結(jié)合的手性小分子均可用于本發(fā)明，例如具有巰基官能團(tuán)(-SH)，因而可以與金納米棒形成Au-S鍵結(jié)合的手性硫醇分子。

優(yōu)選地，所述具有各向異性的貴金屬材料包括金納米棒、金納米星、金納米三角片、銀納米棒、銀納米星、銀納米三角片、鈀納米棒、鈀納米星、鈀納米三角片、鉑納米棒、鉑納米星或鉑納米三角片中的任意一種或至少兩種的組合，但并不限于上述列舉的各向異性的貴金屬材料，其他貴金屬基的各向異性形狀材料也可用于本發(fā)明，優(yōu)選為金納米棒。

優(yōu)選地，所述金納米棒的長(zhǎng)徑比為2-5，例如可為2、2.5、3、3.2、3.5、3.8、4、4.3、4.6或5等，優(yōu)選為3-4。

優(yōu)選地，所述貴金屬層包括但不限于金納米層、銀納米層、鉑納米層、鈀納米層或釕納米層中的任意一種或至少兩種的組合，優(yōu)選為金納米層。

優(yōu)選地，所述貴金屬層的厚度為5-10nm，例如可為5nm、6nm、7nm、8nm、9nm或10nm等。

作為本發(fā)明所述離散貴金屬納米顆粒的優(yōu)選技術(shù)方案，一種離散貴金屬納米顆粒，所述離散貴金屬納米顆粒由半胱氨酸修飾的金納米棒及生長(zhǎng)在所述半胱氨酸修飾的金納米棒表面的金納米層組成，所述半胱氨酸修飾的金納米棒中金納米棒與半胱氨酸通過(guò)Au-S鍵結(jié)合。

第二方面，本發(fā)明提供如第一方面所述的離散貴金屬納米顆粒的制備方法，所述方法包括以下步驟：

(A)向具有各向異性的貴金屬材料的溶液中，依次加入表面活性劑和手性小分子，得到混合溶液，進(jìn)行吸附，得到手性小分子修飾的貴金屬材料的溶液；

(B)向步驟(A)得到的手性小分子修飾的貴金屬材料的溶液中，依次加入還原劑和貴金屬的鹽溶液，得到混合溶液，靜置進(jìn)行反應(yīng)，得到離散貴金屬納米顆粒。

本發(fā)明的方法中，通過(guò)調(diào)節(jié)手性小分子的濃度、步驟(A)的吸附時(shí)間和吸附溫度，以及再生長(zhǎng)溶液中各物質(zhì)的濃度，可以對(duì)等離激元圓二色信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行一定范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)。

優(yōu)選地，步驟(A)所述混合溶液中，具有各向異性的貴金屬材料的濃度可在較寬范圍內(nèi)選擇，優(yōu)選情況下具有各向異性的貴金屬材料的濃度＞0.01nM，例如可為0.02nM、0.03nM、0.05nM、0.06nM、0.09nM、0.1nM、0.12nM、0.15nM、0.17nM、0.2nM、0.22nM、0.25nM、0.4nM、0.5nM、0.55nM、0.6nM、0.8nM或1nM等，優(yōu)選為0.04-0.2nM，在此優(yōu)選的濃度范圍0.04-0.2nM內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，既可以保證PCD信號(hào)較強(qiáng)，同時(shí)又不會(huì)因?yàn)闈舛忍叨鴮?dǎo)致CD譜中出現(xiàn)較大噪聲。

優(yōu)選地，步驟(A)所述具有各向異性的貴金屬材料包括金納米棒、金納米星、金納米三角片、銀納米棒、銀納米星、銀納米三角片、鈀納米棒、鈀納米星、鈀納米三角片、鉑納米棒、鉑納米星或鉑納米三角片中的任意一種或至少兩種的組合。

由于本發(fā)明中的具有各向異性的貴金屬材料在納米級(jí)尺寸，比表面積大，容易發(fā)生團(tuán)聚，因而混合溶液中需要有一定量的表面活性劑來(lái)防止其團(tuán)聚。

優(yōu)選地，步驟(A)所述混合溶液中，表面活性劑的濃度為2-100mM，例如可為2mM、4mM、8mM、10mM、15mM、18mM、23mM、25mM、27mM、30mM、35mM、40mM、42mM、45mM、50mM、55mM、60mM、63mM、65mM、70mM、72.5mM、75mM、80mM、85mM、88mM、92mM、96mM或100mM等，優(yōu)選為5-20mM，在此CTAB濃度范圍5-20mM內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)可保證在后續(xù)步驟(B)進(jìn)行在貴金屬材料上再生長(zhǎng)貴金屬層的過(guò)程中，使步驟(A)加入的具有各向異性的貴金屬材料具有很好的穩(wěn)定性而不至團(tuán)聚，同時(shí)又不會(huì)因表面活性劑濃度太高而導(dǎo)致步驟(B)在貴金屬材料上再生長(zhǎng)貴金屬層時(shí)，貴金屬的鹽溶液中的貴金屬原子不易在具有各向異性的貴金屬材料的表面沉積。

優(yōu)選地，步驟(A)所述表面活性劑包括十六烷基三甲基溴化銨(Hexadecyl trimethyl ammonium Bromide，CTAB)或十六烷基三甲基氯化銨(Hexadecyl trimethyl ammonium Chloride，CTAC)的任意一種或兩種的混合物。

本發(fā)明中，手性小分子在具有各向異性的貴金屬材料表面的吸附量、吸附狀態(tài)等對(duì)生長(zhǎng)在手性小分子改性的貴金屬材料上的貴金屬層的PCD信號(hào)具有重要影響，比如步驟(A)所述混合溶液中手性小分子的濃度以及步驟(A)所述吸附的溫度和時(shí)間等參數(shù)會(huì)影響吸附量和吸附狀態(tài)，進(jìn)而影響產(chǎn)物的PCD信號(hào)強(qiáng)弱。

優(yōu)選地，步驟(A)所述混合溶液中，手性小分子的濃度為1-100μM，例如可為1μM、5μM、10μM、13μM、16μM、20μM、25μM、30μM、35μM、40μM、43μM、47μM、50μM、55μM、58μM、62μM、65μM、70μM、74μM、79μM、83μM、86μM、92μM或100μM等，優(yōu)選為5-20μM，在此濃度范圍5-20μM內(nèi)實(shí)驗(yàn)可保證具有各向異性的貴金屬材料例如金納米棒由于手性小分子在頭部的吸附而發(fā)生“頭對(duì)頭”的組裝而聚集，同時(shí)又不會(huì)因?yàn)槭中孕》肿訚舛忍叨购罄m(xù)步驟(B)過(guò)程中貴金屬的鹽溶液中的貴金屬原子無(wú)法在具有各向異性的貴金屬材料表面沉積，影響步驟(B)在貴金屬材料上再生長(zhǎng)貴金屬層的過(guò)程。

優(yōu)選地，步驟(A)所述吸附在水浴條件下進(jìn)行，所述吸附的溫度優(yōu)選為25-70℃，例如可為25℃、28℃、32℃、35℃、40℃、43℃、45℃、48℃、50℃、55℃、57.5℃、60℃、65℃或70℃等，進(jìn)一步優(yōu)選為30-40℃，在此溫度范圍30-40℃內(nèi)實(shí)驗(yàn)，可使手性小分子在具有各向異性的貴金屬材料的表面實(shí)現(xiàn)各向異性的吸附，從而有效調(diào)控步驟(B)的在貴金屬材料上再生長(zhǎng)貴金屬層的過(guò)程中。

優(yōu)選地，步驟(A)所述吸附的時(shí)間為30分鐘以上，例如可為30分鐘、35分鐘、40分鐘、50分鐘、55分鐘、1小時(shí)、1.2小時(shí)、1.5小時(shí)、2小時(shí)、2.2小時(shí)、2.5小時(shí)、3小時(shí)、4小時(shí)、6小時(shí)、8小時(shí)、10小時(shí)或12小時(shí)等，優(yōu)選為1小時(shí)。

優(yōu)選地，步驟(B)所述還原劑為抗壞血酸(Ascorbic Acid，AA)、抗壞血酸鈉(Sodium Ascorbic Acid，AA-Na)或硼氫化鈉(NaBH₄)中的任意一種或至少兩種的混合物。

優(yōu)選地，步驟(B)所述混合溶液中，還原劑與貴金屬的鹽溶液中貴金屬原子的摩爾比為1.1-20，例如可為1.1、1.5、2、2.5、3、4、5.5、6、6.3、6.6、7、8、8.5、9、9.3、9.7、10、11、11.5、12、13、13.5、14、14.6、15.3、16、17、18.5或20等，優(yōu)選為1.6-10，在此濃度范圍1.6-10內(nèi)，可以保證貴金屬鹽全部被還原，使還原得到的貴金屬原子可以快速地沉積在具有各向異性的貴金屬材料的表面，將手性小分子裹挾在其中，獲得較高的PCD信號(hào)。

優(yōu)選地，步驟(B)所述貴金屬的前驅(qū)體溶液為本領(lǐng)域常用的貴金屬的前驅(qū)體，比如氯金酸、氯化鈀、硝酸鈀、醋酸鈀、氯鉑酸、硝酸銀或醋酸銀中的任意一種或至少兩種的混合物，但并不限于上述列舉的貴金屬的前驅(qū)體，其他本領(lǐng)域常用的貴金屬的前驅(qū)體也可用于本發(fā)明。

優(yōu)選地，步驟(B)中的貴金屬的鹽溶液的摩爾濃度可根據(jù)步驟(A)所述具有各向異性的貴金屬材料的摩爾濃度來(lái)調(diào)節(jié)，步驟(B)所述貴金屬的鹽溶液中的貴金屬原子與步驟(A)所述具有各向異性的貴金屬材料的溶液中的貴金屬原子的摩爾比為(0.25-5):1，例如可為0.25:1、0.5:1、0.8:1、1:1、1.25:1、1.5:1、2:1、2.2:1、2.5:1、2.8:1、3:1、3.3:1、3.5:1、4:1、4.5:1或5:1等，優(yōu)選情況下為(0.8-1.5):1，在此優(yōu)選的濃度范圍(0.8-1.5):1內(nèi)，可以使貴金屬的鹽溶液中的貴金屬原子沉積達(dá)到一定的厚度足以將手性分子包裹覆蓋，同時(shí)還能保留具有各向異性的貴金屬材料的各向異性特性從而獲得較強(qiáng)的PCD信號(hào)。

優(yōu)選地，當(dāng)步驟(A)所述具有各向異性的貴金屬材料為金納米棒、金納米星、金納米三角片、銀納米棒、銀納米星、銀納米三角片、鈀納米棒、鈀納米星、鈀納米三角片、鉑納米棒、鉑納米星或鉑納米三角片中的任意一種或至少兩種的混合物時(shí)，步驟(B)還包括在加入還原劑之前加入生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。

優(yōu)選地，所述生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑優(yōu)選為AgNO₃。

優(yōu)選地，所述混合溶液中，生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑與貴金屬的鹽溶液中貴金屬原子的摩爾比大于0.02，例如可為0.02、0.05、0.08、0.1、0.15、0.2、0.25、0.28、0.3、0.35、0.4、0.43、0.5、0.56、0.6、0.8、1、1.3、1.6、2、2.5、3、3.5、4、5、5.5、或6等，優(yōu)選為0.2-0.6。

由于步驟(B)的混合溶液中包含步驟(A)得到的手性小分子修飾的貴金屬材料的溶液，以及還原劑和貴金屬的鹽溶液，因而步驟(B)的混合溶液中也包含表面活性劑。

本發(fā)明基于在貴金屬材料上再生長(zhǎng)貴金屬層的過(guò)程，因此表面活性劑的作用不容忽視。一般地，在金屬納米顆粒的制備過(guò)程中，為了調(diào)節(jié)各晶面的生長(zhǎng)速率，通常會(huì)加入一定的表面活性劑進(jìn)行調(diào)節(jié)。不同的晶面與表面活性劑的作用不同，因而生長(zhǎng)速率受到影響。因此表面活性劑的濃度對(duì)生長(zhǎng)過(guò)程具有極其重要的影響。

同樣，在發(fā)明中，在貴金屬材料的表面再生長(zhǎng)貴金屬層的過(guò)程中，表面活性劑的濃度對(duì)最后得到的離散貴金屬納米顆粒的形貌以及PCD信號(hào)影響極大。表面活性劑可以防止手性小分子由于氫鍵相互作用而造成貴金屬材料的團(tuán)聚，因此太少(步驟(B)所述混合溶液中，表面活性劑的濃度小于0.5mM)的表面活性劑會(huì)造成貴金屬材料的團(tuán)聚；而過(guò)量的(步驟(B)所述混合溶液中，表面活性劑的濃度大于100mM)表面活性劑會(huì)妨礙在貴金屬材料上的再生長(zhǎng)過(guò)程，導(dǎo)致沉積的貴金屬層不能將手性小分子包裹其中，進(jìn)而導(dǎo)致得到的離散貴金屬納米顆粒不具有PCD信號(hào)(圖4a-e和圖4f)。

優(yōu)選地，步驟(B)所述反應(yīng)的溫度為30-80℃，例如可為30℃、35℃、40℃、42.5℃、45℃、50℃、55℃、60℃、63℃、66℃、70℃、75℃或80℃等，優(yōu)選為60-70℃。在較高的反應(yīng)溫度60-70℃時(shí)，反應(yīng)速度更快，步驟(B)所述貴金屬的鹽溶液中的貴金屬原子會(huì)被快速還原并沉積，較快的再生長(zhǎng)過(guò)程更有利于得到具有較強(qiáng)PCD信號(hào)的離散貴金屬納米顆粒，例如，當(dāng)步驟(A)所述混合溶液中手性小分子半胱氨酸L-CYS的濃度為20μM，且步驟(B)所述反應(yīng)時(shí)間為1h時(shí)，改變單一因素步驟(B)中的反應(yīng)溫度，結(jié)果顯示：在30℃反應(yīng)條件下，再生長(zhǎng)貴金屬層而得到的離散貴金屬納米顆粒的分散性差，容易出現(xiàn)團(tuán)聚；而在70℃的反應(yīng)條件下，卻能夠得到分散性好、尺寸均一且具有較強(qiáng)PCD信號(hào)的離散貴金屬納米顆粒。發(fā)明人產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是，在步驟(B)的再生長(zhǎng)過(guò)程中，手性分子處于吸附和脫附的動(dòng)態(tài)平衡中，當(dāng)溫度較高為70℃時(shí)，步驟(B)所述貴金屬的鹽溶液中貴金屬原子被快速還原沉積將手性小分子包裹在層與層之間，容易形成更多的結(jié)構(gòu)缺陷，因而表現(xiàn)出較強(qiáng)的PCD信號(hào)；而當(dāng)溫度較低為30℃時(shí)，步驟(B)所述貴金屬的鹽溶液中的貴金屬原子被緩慢還原沉積則極有可能會(huì)導(dǎo)致手性小分子通過(guò)吸附平衡而仍然吸附在新沉積的貴金屬層的表面，而不是內(nèi)部層之間，因而產(chǎn)生的缺陷較少，而且由于表面活性劑來(lái)不及在新形成的貴金屬層的表面進(jìn)行很好的排列，導(dǎo)致得到的離散貴金屬納米顆粒的分散性差，容易出現(xiàn)團(tuán)聚。

優(yōu)選地，步驟(B)所述反應(yīng)的時(shí)間為15-120分鐘，例如可為15分鐘、20分鐘、25分鐘、30分鐘、40分鐘、43分鐘、45分鐘、50分鐘、55分鐘、60分鐘、70分鐘、75分鐘、85分鐘、90分鐘、100分鐘、105分鐘、115分鐘或120分鐘等，優(yōu)選為40-60分鐘，在此優(yōu)選的反應(yīng)的時(shí)間40-60分鐘范圍內(nèi)，不僅可以進(jìn)一步加速步驟(B)再生長(zhǎng)貴金屬層的過(guò)程，同時(shí)還能使貴金屬的鹽溶液中的貴金屬原子在具有各向異性的貴金屬材料的表面新沉積后進(jìn)行遷移，以形成一個(gè)穩(wěn)定的新表面。

作為本發(fā)明所述離散貴金屬納米顆粒的制備方法的優(yōu)選技術(shù)方案，一種離散貴金屬納米顆粒的制備方法，所述方法包括以下步驟：

(A)向金納米棒的溶液中，加入十六烷基三甲基溴化銨CTAB和半胱氨酸，得到混合溶液，30-40℃吸附1小時(shí)，得到半胱氨酸修飾的金納米棒的溶液；

(B)向步驟(A)得到的半胱氨酸修飾的金納米棒的溶液中，加入生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑AgNO₃、還原劑抗壞血酸及金源氯金酸HAuCl₄，得到混合溶液，靜置，60-70℃反應(yīng)40-60分鐘，得到離散貴金屬納米顆粒；

其中，步驟(A)所述混合溶液中，金納米棒的濃度為0.04-0.2nM，CTAB的濃度為10-20mM，半胱氨酸的濃度為5-20μM。

步驟(B)所述混合溶液中，抗壞血酸與HAuCl₄中金原子的摩爾比為1.6-10；

步驟(B)所述HAuCl₄中金原子與步驟(A)所述金納米棒的溶液中金原子的摩爾比為(0.8-1.5):1。

步驟(B)所述混合溶液中，AgNO₃與HAuCl₄中金原子的摩爾比為0.2-0.6。

本優(yōu)選技術(shù)方案中，半胱氨酸帶有巰基(-SH)，與金納米棒作用而形成Au-S的強(qiáng)鍵合作用，手性小分子半胱氨酸吸附于金納米棒表面，一定時(shí)間達(dá)到吸附平衡。

本優(yōu)選技術(shù)方案中，吸附有手性小分子半胱氨酸的金納米棒溶液并不具有PCD信號(hào)。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明的離散貴金屬納米顆粒的制備方法簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，操作簡(jiǎn)便；本發(fā)明的離散貴金屬納米顆粒的分散性非常好，為單個(gè)的納米顆粒，具有較強(qiáng)的PCD信號(hào)，通過(guò)調(diào)整本發(fā)明所述方法中各參數(shù)的配合關(guān)系，可以使PCD信號(hào)在較大的范圍內(nèi)調(diào)控，表面生長(zhǎng)有金納米層的金納米棒的PCD信號(hào)最大可達(dá)110毫度，表面生長(zhǎng)有銀納米層的金納米棒的PCD信號(hào)可達(dá)-15毫度；而且由于本發(fā)明的離散貴金屬納米顆粒為獨(dú)立顆粒，來(lái)自于自身的干擾很小，因而更適合用于檢測(cè)、基礎(chǔ)研究(如表面化學(xué)和PCD機(jī)理研究)等。

附圖說(shuō)明

附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。

在附圖中：

圖1a和圖1b分別是本發(fā)明對(duì)比例1和實(shí)施例1制得的離散的金納米顆粒的透射電子顯微形貌圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1和對(duì)比例2制得的離散的金納米顆粒的圓二色光譜對(duì)比圖；

圖3a-g依次分別是實(shí)施例2-4、實(shí)施例1(對(duì)應(yīng)L-CYS濃度為20μM)和實(shí)施例5-7得到的離散的金納米棒的透射電子顯微形貌圖，其中，實(shí)施例2-4、實(shí)施例1、實(shí)施例5-7對(duì)應(yīng)的步驟(A)的混合溶液中的手性小分子L-CYS的濃度依次分別為1μM、5μM、10μM、20μM、40μM、80μM和100μM；

圖3h是實(shí)施例2-4、實(shí)施例1(對(duì)應(yīng)L-CYS濃度為20μM)和實(shí)施例5-7得到的離散的金納米棒的圓二色光譜對(duì)比圖，其中，實(shí)施例2-4、實(shí)施例1、實(shí)施例5-7對(duì)應(yīng)的步驟(A)的混合溶液中的手性小分子L-CYS的濃度依次分別為1μM、5μM、10μM、20μM、40μM、80μM和100μM；

圖4a-f依次分別是實(shí)施例8-9、實(shí)施例1(對(duì)應(yīng)CTAB的濃度為10mM)、實(shí)施例10-11和對(duì)比例3得到的離散的金納米棒的透射電子顯微形貌圖，其中，實(shí)施例8-9、實(shí)施例1、實(shí)施例10-12和對(duì)比例3依次對(duì)應(yīng)的步驟(A)的混合溶液中CTAB的濃度依次分別為2mM、5mM、10mM、20mM、100mM以及0.5mM；

圖4g是實(shí)施例8-9、實(shí)施例1、實(shí)施例10-11和對(duì)比例3得到的離散的金納米棒的圓二色光譜對(duì)比圖，其中，實(shí)施例8-9、實(shí)施例1、實(shí)施例10-12和對(duì)比例3對(duì)應(yīng)的步驟(A)的混合溶液中的CTAB的濃度依次分別為2mM、5mM、10mM、20mM、100mM和0.5mM；

圖5a-d是依次分別是實(shí)施例12、實(shí)施例1(對(duì)應(yīng)HAuCl₄的濃度為0.05mM)、實(shí)施例13-14得到的離散的金納米棒的透射電子顯微形貌圖，其中，實(shí)施例12、實(shí)施例1、實(shí)施例13-14依次對(duì)應(yīng)的步驟(B)的生長(zhǎng)溶液中HAuCl₄的濃度依次分別為0.025mM、0.05mM、0.1mM和0.2mM；

圖5e是實(shí)施例12、實(shí)施例1、實(shí)施例13-14得到的離散的金納米棒的圓二色光譜對(duì)比圖，其中，實(shí)施例12、實(shí)施例1、實(shí)施例13-14依次對(duì)應(yīng)的步驟(B)的生長(zhǎng)溶液中HAuCl₄的濃度依次分別為0.025mM、0.05mM、0.1mM和0.2mM；

圖6a和6b分別是制備例15得到的離散金納米棒顆粒的透射電子顯微形貌圖及圓二色光譜圖；

圖7是本發(fā)明制備離散的金納米顆粒的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

本發(fā)明的制備例、實(shí)施例、對(duì)比例以及檢測(cè)過(guò)程中，所用試劑如下所示：四氯金酸(HAuCl₄)和硝酸銀(AgNO₃)購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；硼氫化鈉、十六烷基三甲基溴化銨、抗壞血酸、L-半胱氨酸(L-CYS)、D-半胱氨酸(D-CYS)購(gòu)自Alfa Aesar。

圓二色光譜在JASCO J-810圓二色光譜儀上于室溫下測(cè)得。

透射電子顯微圖像在Tecnai G2 20 S-TWIN TEM透射電子顯微鏡上獲得(加速電壓為200KV)。

制備例1

本發(fā)明所述方法步驟(A)中貴金屬材料的制備為現(xiàn)有技術(shù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以可以參照現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)的方法進(jìn)行制備。例如，貴金屬材料金納米棒的制備可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的種子調(diào)制生長(zhǎng)法進(jìn)行制備：

例如，將金納米棒生長(zhǎng)溶液與金晶種混合，將混合所得混合物置于金晶種生長(zhǎng)的條件下以使所述金晶種生長(zhǎng)，所述金納米棒生長(zhǎng)溶液含有表面活性劑、還原劑、四氯金酸和可溶性銀鹽。所述表面活性劑、還原劑和可溶性銀鹽可選用本領(lǐng)域常用試劑，優(yōu)選情況下，表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨，還原劑為抗壞血酸，可溶性銀鹽為硝酸銀。

更具體地，包括以下步驟：

(1)金晶種的制備

30℃恒溫條件下，取7.5mL濃度為0.1M CTAB水溶液，向其中加入109.2μL濃度為22.9mM的四氯金酸水溶液，混合均勻后將體積稀釋到9.4mL，在磁力攪拌的條件下加入0.6mL濃度為0.01M的硼氫化鈉水溶液(使用前臨時(shí)配制并置于冰水中保存)，制得混合溶液(CTAB、硼氫化鈉和四氯金酸的摩爾比為300:2.4:1)，攪拌3min后靜置2-5小時(shí)，得到含有金晶種的金晶種溶液，金晶種溶液中金的濃度為0.25mM。

(2)金納米棒溶液的制備

取100mL濃度為0.1M的CTAB水溶液，向其中依次加入2.04mL濃度為24.0mM的四氯金酸水溶液，105μL濃度為0.1M的硝酸銀水溶液，混合均勻后，再加入552μL濃度為0.1M的抗壞血酸水溶液，混合溶液由桔紅色變?yōu)闊o(wú)色；然后加入120μL金晶種溶液，混合均勻后放入30℃恒溫水浴中。靜置12小時(shí)后以40分鐘的間隔兩次加入濃度為0.1M的抗壞血酸55.2μL。

(3)金納米棒溶液的純化

將步驟(2)制得的金納米棒溶液在30℃下以9200rpm的轉(zhuǎn)速離心10min，吸去上清液后加入相同體積的去離子水，以相同的條件再次離心，加入去離子水并調(diào)整溶液中金納米棒的濃度為0.1nM。

實(shí)施例1

本實(shí)施例用來(lái)說(shuō)明金納米棒被手性小分子L-CYS修飾后，加入再生長(zhǎng)溶液進(jìn)行再生長(zhǎng)，得到具有較強(qiáng)PCD信號(hào)的離散金納米顆粒這一制備過(guò)程(制備離散的金納米顆粒的示意圖參見(jiàn)圖6)。

(A)向1mL制備例1制備并純化的0.1nM金納米棒分散溶液(含金原子濃度約0.1mM)中，加入濃度為0.1M的CTAB水溶液100μL，加入2μL的10mM的L-CYS溶液，得到混合溶液，使混合溶液中CTAB的濃度為10mM，混合溶液中L-CYS的濃度為20μM，混合溶液中金納米棒的濃度為0.1nM，然后在30℃恒溫水浴中靜置吸附1h；

(B)然后向步驟(A)得到的上述溶液中依次加入再生長(zhǎng)溶液：AgNO₃(10mM，1μL)、AA(0.1M，0.8μL)、HAuCl₄(25mM，2μL)，快速混勻后，得到的混合溶液中AgNO₃的濃度為0.01mM，AA的濃度為0.08mM，HAuCl₄的濃度為0.05mM(HAuCl₄中金原子與步驟(A)的金納米棒的溶液中金原子的摩爾比為0.5:1)，在70℃恒溫水浴中靜置1h，冷卻至30℃后，得到離散的金納米顆粒并測(cè)其圓二色光譜，其具有很強(qiáng)的PCD信號(hào)，約30毫度。

本實(shí)施例得到的離散的金納米顆粒的濃度可以根據(jù)使用情況進(jìn)行稀釋或濃縮，例如可以將再生長(zhǎng)后的樣品溶液在30℃下以9200rpm的轉(zhuǎn)速離心5min，吸去上清液后加入相同體積的去離子水，以相同的條件再次離心，加入去離子水置于冰箱(4℃)冷藏備用。

實(shí)施例2-7

實(shí)施例2-7除步驟(A)的混合溶液中的手性小分子L-CYS的濃度依次分別為1μM、5μM、10μM、40μM、80μM和100μM外，其他制備方法和條件與實(shí)施例1相同。

對(duì)實(shí)施例2-7以及實(shí)施例1的形貌和PCD信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖3a-g以及圖3h。

結(jié)合TEM圖像(圖3a-g)以及PCD測(cè)試結(jié)果(圖3h)，說(shuō)明在一定范圍內(nèi)，隨著L-CYS濃度的增加，PCD信號(hào)增強(qiáng)。即更多的L-CYS被嵌入到再生長(zhǎng)金層中，產(chǎn)生更多的“熱點(diǎn)”，因而PCD信號(hào)更強(qiáng)。但是，當(dāng)L-CYS濃度大于20μM，PCD信號(hào)明顯降低。從TEM圖像看，當(dāng)L-CYS為1μM時(shí)，金納米棒傾向于“頭對(duì)頭”組裝，這說(shuō)明1μM L-CYS主要吸附于金納米棒頭部，L-CYS分子的羧基與氨基形成了氫鍵從而將金納米棒連接起來(lái)。隨著L-CYS濃度的增加(1-20μM)，越來(lái)越多的L-CYS吸附于金納米棒的側(cè)面，一方面阻礙金原子的沉積，一方面為“熱點(diǎn)”的形成提供可能性。但是L-CYS的含量繼續(xù)增大對(duì)PCD信號(hào)的形成是不利的，如當(dāng)L-CYS的濃度大于40μM時(shí)，由于L-CYS在金納米棒表面占據(jù)的位點(diǎn)過(guò)多，使得金原子沒(méi)法在表面沉積，從而導(dǎo)致PCD信號(hào)的減小。

實(shí)施例8-11

實(shí)施例8-11除步驟(A)的混合溶液中表面活性劑的濃度依次分別為2mM、5mM、20mM和100mM外，其他制備方法和條件與實(shí)施例1相同。

對(duì)實(shí)施例8-11、實(shí)施例1和對(duì)比例3得到的離散的金納米棒的形貌和PCD信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖4a-f及圖4g。

結(jié)合TEM圖像(圖4a-f)以及PCD測(cè)試結(jié)果(圖4g)，說(shuō)明一定濃度的表面活性劑CTAB在金納米棒表面的吸附對(duì)于獲得穩(wěn)定PCD信號(hào)的離散金納米顆粒是很重要的。從TEM圖像及圓二色測(cè)試光譜可以看到，在一定濃度范圍(2-10mM)內(nèi)，CTAB濃度越低，得到的PCD信號(hào)越大。但是，當(dāng)CTAB的濃度＜2mM時(shí)，L-CYS很容易雜亂得吸附于金納米棒表面，由于L-CYS的羧基和氨基相互作用容易導(dǎo)致金納米棒團(tuán)聚而不穩(wěn)定。同時(shí)，過(guò)高濃度的CTAB(20-100mM)會(huì)金納米棒表面位點(diǎn)的封閉，導(dǎo)致金原子很難沉積在金納米棒表面，因而PCD信號(hào)很小。

實(shí)施例12-14

實(shí)施例12-14除步驟(B)的生長(zhǎng)溶液中HAuCl₄的濃度依次分別為0.025mM(HAuCl₄中金原子與步驟(A)的金納米棒的溶液中金原子的摩爾比為0.25:1)、0.1mM(HAuCl₄中金原子與步驟(A)的金納米棒的溶液中金原子的摩爾比為1:1)和0.2mM(HAuCl₄中金原子與步驟(A)的金納米棒的溶液中金原子的摩爾比為2:1)外，其他制備方法和條件與實(shí)施例1相同。

對(duì)實(shí)施例12、實(shí)施例1、實(shí)施例13-14得到的離散的金納米棒的形貌和PCD信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖5a-d及圖5e。

結(jié)合TEM圖像(圖5a-d)以及PCD測(cè)試結(jié)果(圖5e)進(jìn)行分析，生長(zhǎng)溶液中HAuCl₄濃度的增加，意味著再生長(zhǎng)層的增厚，更多的L-CYS可以被裹挾在再生長(zhǎng)層中，從而獲得更大的PCD信號(hào)。當(dāng)HAuCl₄的濃度為0.1mM時(shí)，PCD信號(hào)達(dá)到107毫度。但是，過(guò)高的HAuCl₄濃度，過(guò)厚的再生長(zhǎng)層會(huì)導(dǎo)致金納米顆粒的各向異性降低，從而使PCD信號(hào)減弱。

實(shí)施例15

實(shí)施例15擬用來(lái)說(shuō)明再生長(zhǎng)層的納米材料可以在多種材料中選擇，如銀，鉑、鈀等。在此，用再生長(zhǎng)銀納米層示例說(shuō)明：

(A)向1mL制備例1制備并純化的0.1nM金納米棒分散溶液(含金原子濃度約0.1mM)中，加入濃度為0.1M的CTAB水溶液100μL，加入2μL的10mM的L-CYS溶液，得到混合溶液，使混合溶液中CTAB的濃度為10mM，混合溶液中L-CYS的濃度為20μM，混合溶液中金納米棒的濃度為0.1nM，然后在30℃恒溫水浴中靜置吸附1h；

(B)然后向步驟(A)得到的上述溶液中依次加入再生長(zhǎng)溶液：AgNO₃(10mM，10μL)、AA(0.1M，10μL)，快速混勻后，得到的混合溶液中AgNO₃的濃度為0.1mM，AA的濃度為1mM，在70℃恒溫水浴中靜置1h，冷卻至30℃后，得到離散的金納米顆粒并測(cè)其圓二色光譜，其PCD信號(hào)約-15毫度。

對(duì)實(shí)施例15得到的離散的納米顆粒的形貌和PCD信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖6a及圖6b。

圖6a顯示得到的離散的納米顆粒的形貌為規(guī)則的棒狀，顆粒離散地均勻分布。

圖6b顯示得到的表面生長(zhǎng)有銀納米層的金納米棒具有較強(qiáng)的PCD信號(hào)，達(dá)到-15毫度。

通過(guò)改變本實(shí)施例中AgNO₃的濃度，可以調(diào)整得到的銀納米層的厚度以及離散的納米顆粒的形貌以及PCD信號(hào)。

對(duì)比例1

除步驟(A)不加入L-CYS溶液外，其他制備方法和條件與實(shí)施例1相同。

對(duì)本對(duì)比例1和實(shí)施例1得到的分散的金納米顆粒進(jìn)行形貌檢測(cè)，TEM結(jié)果見(jiàn)圖1a和圖1b，表明經(jīng)手性小分子L-CYS修飾的金納米棒的再生過(guò)程與未經(jīng)手性小分子修飾的金納米棒的形貌區(qū)別很大，未經(jīng)手性小分子修飾的金納米棒在進(jìn)行完再生長(zhǎng)過(guò)程后生長(zhǎng)成“狗骨頭”形狀的金納米棒，對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)軸表面等離激元共振(Longitudinal Surface Plasmonic Resonance,LSPR)峰位相比于原始金納米棒(即步驟(A)中加入的金納米棒)紅移，而經(jīng)過(guò)手性小分子修飾后的金納米棒經(jīng)過(guò)再生長(zhǎng)后，生長(zhǎng)成“箭頭”狀金納米棒，其對(duì)應(yīng)的LSPR峰位相對(duì)于原始金納米棒藍(lán)移。這說(shuō)明手性小分子吸附于金納米棒表面后對(duì)其再生長(zhǎng)過(guò)程具有明顯的調(diào)控作用。

對(duì)比例2

除步驟(A)得到混合溶液后不進(jìn)行靜置吸附而直接加入步驟(B)的再生長(zhǎng)溶液外，其他制備方法和條件與實(shí)施例1相同。

對(duì)本對(duì)比例2和實(shí)施例1得到的分散的金納米顆粒進(jìn)行PCD信號(hào)檢測(cè)，本發(fā)明步驟(A)中的靜置吸附也即吸附孵化過(guò)程，是否進(jìn)行該吸附過(guò)程以及吸附過(guò)程的時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)最終制備得到的產(chǎn)品的PCD信號(hào)強(qiáng)弱有重要影響。測(cè)試結(jié)果表明：加入手性小分子后不進(jìn)行吸附孵化過(guò)程而直接加入生長(zhǎng)溶液進(jìn)行再生長(zhǎng)，得到的金納米棒的PCD信號(hào)僅約為先在30℃孵化吸附1h再進(jìn)行再生長(zhǎng)得到的金納米棒PCD信號(hào)的1/4(參見(jiàn)圖2中的“未孵化”以及“孵化1h(30℃)”)。

對(duì)比例3

除步驟(A)的混合溶液中的CTAB的濃度為0.5mM外，其他制備方法和條件與實(shí)施例1相同。

從圖4f可以看出，0.5mM CTAB對(duì)應(yīng)生長(zhǎng)得到的金納米顆粒聚集嚴(yán)重，說(shuō)明過(guò)低的CTAB濃度不足以保護(hù)金納米棒表面，當(dāng)加入L-CYS后，由于L-CYS在金納米棒表面的吸附，分子間形成氫鍵，導(dǎo)致金納米棒聚集，不利于得到離散的金納米顆粒。

申請(qǐng)人聲明，本發(fā)明通過(guò)上述實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的詳細(xì)方法，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)方法才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開(kāi)范圍之內(nèi)。