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苄硫醇保护的金纳米团簇合成方法研究和性质探索
摘要
本文研究了一种以苄硫醇（BSH）为保护剂，合成金纳米团簇（AuNCs）的方法，并对其物理性质进行了探索和表征。实验结果表明，这种合成方法可以制备出稳定的AuNCs，并且具有优良的光物理性质和电学性质。在光学性质方面，AuNCs具有针对二甲苯的荧光检测特性；而电学性质方面，经实验发现AuNCs在外加电场下有显著的电荷转移现象。
关键词：金纳米团簇、苄硫醇、光学性质、电学性质、电荷转移现象
介绍
金纳米颗粒（AuNPs）由于其独特的物理化学性质，已成为新材料领域的研究热点。在这些性质中，光物理特性是其中之一。近年来，随着功能化金纳米结构的研发，这些光物理特性已被广泛应用于光学传感器、药物传递和生物成像等领域。与此同时，金纳米团簇（AuNCs）在其优越的光物理性质，使得它们成为功能化金纳米结构的一种重要形式。这些团簇由几个至数十个金原子紧密组成，大小在1-3nm之间。由于其独特的结构和优良的性质，AuNCs作为一种发展中的金纳米材料，已广泛地应用于微波电路和微电路的制备、药物控释、生物成像等领域。
在AuNCs的制备中，保护剂是有必要的。保护剂有助于防止AuNCs的聚集和稳定性。苄硫醇（BSH）是一种有机硫化物，可以有效地修饰金表面，从而保护AuNCs的稳定性。本文研究了一种以BSH为保护剂，制备AuNCs的方法，并对其光学和电学性质进行了表征。该研究发现这种合成方法可以有效地制备出稳定的AuNCs，并且具有一些独特的光学和电学特性。这些结果表明，这种方法有望成为将AuNCs应用于现实化学场景的有效途径。
实验和方法
所有试剂均是商业级别的，并未经过任何纯化处理。AuNCs的合成通过以下步骤实现：
首先，在250毫升压力容器中加入1毫升BSH和6毫升乙醇，再将容器连续加热到70℃，并在此恒温5分钟。
随后，将5毫升含有0.5克三氯化金（AuCl3）的水溶液加入上述溶液，在60℃下搅拌直至溶液呈现鲜黄色。
这种混合溶液则是合成AuNCs的反应体系，应在室温下保存。
最后，利用透视电镜（TEM）和紫外可见分光光度计（UV−Vis）对其进行了表征。
结果和讨论
TEM的图像显示，合成的AuNCs颗粒直径为约2nm，呈球形和六边形。与其它基于BSH保护的AuNCs相比，这种合成方法的颗粒尺寸更小，表明制备过程中BSH可以有效地防止AuNCs的聚集。
UV−Vis吸收光谱表明合成的AuNCs在600nm处有一个鲜明的吸收峰，这表明AuNCs表面存在局域化表面等离子共振（LSPR）。LSPR是AuNCs优良光学性质的基础。
利用荧光光谱分析，证明合成的AuNCs对于二甲苯有良好的选择性荧光响应。这种检测能力允许AuNCs被应用于生物化学传感器和半导体电路的芯片上。
电化学测试表明，AuNCs在直流电场下发生了电荷转移。随着电荷的漂移，AuNCs的光学吸收峰发生了明显的变化。通过分析电化学和光学性质的依赖关系，研究人员提出了一种简单、便捷的电化学检测方法。
结论
总的来说，这种以BSH为保护剂的合成方法可以制备出良好的AuNCs，并表现出很多优良的光学和电学特性。实现了多种功能的探索后，本研究可以为AuNCs的进一步应用提供更多策略。未来，随着对BSH保护下AuNCs性质和思想探索的深入研究，相信它们会被广泛地应用于生物成像、药物传递和传感器等领域。