金纳米棒的介绍

金纳米棒是一种棒状金纳米材料，在宏观结构上分为横向部分和纵向 部分，在紫外可见吸收光谱上表现为横向表面等离子体共振吸收峰 (TSPR)及纵向表面等离子体共振吸收峰（LSPR)，纵向部分和横向部分 的比值称之为长径比。由于金纳米棒的长径、短径、长径比及分布范围的 可调，使其在光学材料，电化学传感、光化学传感、生物纳米材料、药物 传送与医学等领域据有巨大的应用价值。

产品应用领域

1.早期诊断癌症肿瘤、超低限检测及检测各种有毒害物质。

2.20nm 以下金天然具有抗肿瘤性能：3天后肿瘤细胞自萎缩了80%！（PNAS | April 23, 2013 | vol. 110 | no. 17 | 6703）

3.新一代安全避孕药。（CN201210274462.3 金纳米棒在雄性避孕中的用途：Nano Lett., 2013, 13 (6), pp 2477–2484）

4.生物成像：诊断/在线观察肿瘤细胞激光辐照治疗效应。（PNAS，2009，vol. 106 no. 14）

5.软组织的X光图像增强。

6.激光热快速治疗肿瘤：激光热释放负载分子靶向药物。（Adv. Mater. 2012, 24, 1418–1423）

7.激光快速无缝焊接无缝伤口。（HUANG ET AL. ACS nano，2013,7 (4), 2988.）

8.超高密度光存储：单张DVD容量100-300Tb以上。（Nature 459, 410-413 (2009).

9.特种光学材料：实现光的调控

10.利用不同组装：实现不同波长激光局域光/电场调制。（ACS Nano, 20126 (1): 319 Scientific Reports 2012，Vol.2，,Article number:915DOI:doi:10.1038/srep00915）

11.阵列组装：实现无线通讯选择性接受与传递。（NATURE PHOTONICS | VOL 4 | MAY 2010 |313-315）

12.激光美肤中外用GNR可减少皮肤伤害增效效果.

13.纳米金添加于高端美容护肤品中有抗皱\美白\修复等功能.

广州的珂纳偲最新推出的小尺寸GNR(金纳米棒），相对于目前市场上较大尺寸的GNR(金纳米棒），可应用于生物细胞成像、癌 症或肿瘤激光热治疗与动态观测，以及癌症、肿瘤不同时期诊断及载药治疗等前期预研。还可应用于制作各种化学传感器 (如荧光增强和表面拉曼增强、生物（小分子/DNA/酶/抗体/病毒等）以及光学微型传感器、制作超高密度光存储介质、美容护肤产品、左手或负折射材料、高效太阳能电池组件、催化材料与非线性光学器件、偏振器件及微电子器件的原料。

1. 体外诊断：基于金纳米棒的表面等离子体共振性质而开发的生物传感器可被用于生物医学上的体外诊断。详情参见下文“在传感器方面的应用”。 　2. 体内成像：金纳米棒在近红外波段对光有强烈的散射，而生物体在这个波段的散射背景较弱，这使得金纳米棒可以作为基于光散射的生物成像对比剂。由于金纳米棒的高稳定性、低毒性，并且其光散射效应没有荧光淬灭类似的失效途径，这些优良的性质使得金纳米棒成为优于传统的基于染料或半导体量子点的染色剂。

3. 体内治疗：金纳米棒总的消光包括散射和吸收两部分，对于直径小于10 nm的金纳米棒，光的吸收远大于散射，而吸收的这部分能量最终将通过晶格的弛豫转化为热能。 另一方面，对于生物体来说，近红外波段的辐射具有窗口效应，该频段的辐射能够以微弱的损失穿透生物体组织。因此可以利用金纳米棒在近红外波段较高的光吸收截面和优良的光热转换效率来制造光热疗法的试剂。通过在金纳米棒表面包覆一层与体液相容性良好的聚合物分子，金纳米棒可以在生物活体内进行长达15小时的流通与传输。科学家已经证明，金纳米棒以及相关的纳米结构可以通过光热疗法，在较小的光照剂量下杀死癌细胞。 1. 表面增强拉曼散射：单分散、或是耦合的金纳米棒有极强的表面电场增强效应，在表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering)的应用中能作为拉曼增强剂使用。金纳米棒拉曼增强剂比传统的银纳米颗粒拉曼增强剂具有更高的物理和化学稳定性，更长的储存时间和使用寿命。这使金纳米棒在基于拉曼散射信号的传感器中拥有极佳的应用机会。

2. 基于折射率敏感度的微量分子探测：金纳米棒周围几个纳米范围内的介质可以显著影响它的表面等离子体共振性质：随着介质折射率的增大，金纳米棒表面等离子体共振峰会随之红移。红移的相对大小可用折射率敏感度来衡量。这一性质是的金纳米棒可被用于微量分子的检测。

3. 基于纳米颗粒组装的微量分子、离子探测：在某些特定分子或离子的作用下，裸露的或者具有表面修饰的金纳米棒会以有序的方式进行组装，或者以无序的方式发生团聚。金纳米棒的组装或团聚会引起其特征光谱的变化（某些情况下可凭肉眼直接观察其颜色变化），基于这种原理可以探测这些特定分子或离子在溶液中的存在，进而确定其含量。

4. 基于能级共振耦合效应的微量分子、离子探测：通过静电相互作用，带电荷的染料分子可被吸附在金纳米棒的表面。当金纳米棒的表面等离子体共振能级与吸附在其表面的染料分子的吸收能级简并时，这个系统会发生能级共振耦合效应，这种共振耦合会造成金纳米棒等离子体共振峰的大幅移动。在溶液中一些其他特定分子或离子的作用下，表面静电吸附的染料分子会脱吸附而离开金纳米棒的表面，从而消除共振耦合效应，并引起等离子体共振峰的回移。基于这种原理，可以探测这些特定分子或离子在溶液中的存在。 1. 近红外滤光片：由于其在近红外波段强烈的吸收，金纳米棒可用于制作滤光片。

2. 非线性光学元件：表面等离子体共振导致金纳米棒表面电场强度被极大的增强(高至10e7倍)，这种电场增强效应降低了达到非线性效应所需的照射光强阈值，从而可被用于制造各种非线性光学元件。

3. 偏振片：金纳米棒拥有一个平行于长轴方向和两个简并的垂直于长轴方向的等离子体共振模式，分别被称为轴向表面等离子体共振模和径向表面等离子体共振模。其中径向表面等离子体共振模处于500 nm至 530 nm，调谐范围小，强度弱。而长轴表面等离子体共振模随长径比变化可在可见(550 nm)至近红外波段(1550 nm)连续可调，强度远高于径向模式，并且为平行于长轴方向的线偏振模式。如果将金纳米棒按照一个方向排列起来，则偏振方向平行于这个方向的光场分量将被金纳米棒的轴向等离子体共振模吸收，而偏振方向垂直于这个方向的光场分量则不受影响的透过。基于这个原理可以制成波长范围在550 nm到1550 nm的金纳米棒偏振片。 由于在制造纳米光子集成电路上的无限潜力，基于表面等离子体激元的纳米光子学，即表面等离子体激元学，受到了全球庞大的微电子工业的广泛关注。传统光子学元件的尺寸往往限制在微米以上，但能工作在上百太赫兹(10^12 Hz)的频率，运行速度极快；而微电子元件的尺寸已能缩小到几十纳米，却最高只能工作在吉赫兹频率(10^9 Hz)，运行速度相对较慢。如果能将光子线路整合到微电子线路中，将有可能大大提高传统微电子芯片的处理速度。但是，光子学元件和微电子元件的尺寸差距极大地妨碍了它们的整合，从而阻碍了利用光子学元件提高微电子线路运行速度的可能。正因为此，基于表面等离子体激元的纳米光子集成线路成为解决这个尺寸匹配问题的关键因素。为了实现表面等离子体激元纳米光子集成线路，我们需要那些与基本的微电子元件相对应的表面等离子体激元元件。到目前为止，这方面的突破性工作都集中在被动型表面等离子体激元元件，例如等离子体激元波导，谐振器和耦合器。而关于主动型表面等离子体激元元件的研究却十分有限，例如表面等离子体激元调制器和开关。香港中文大学王建方教授研究 组报道了一种基于金纳米棒可控共振耦合的表面等离子体开关。 这样一个开关由单个金纳米棒和其周围的光至变色分子组成，大小不到一百纳米，金纳米棒和分子都被封装在一层二氧化硅薄膜中。而它的开关属性则是由紫外光来触发，由暗场散射技术来监测。操纵这样单个表面等离子体激元开关所需要的触发功率和能量只有大约13pW和39pJ，而它的调制深度则可以达到7.2dB。这种光控等离子体激元开关可以作为纳米光子线路中的一个开关元件，从而能够于微电子元件很好的耦合，解决它们之间的尺寸匹配问题。

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