سنتز نانوذرات طلا

کاربردهای عمومی

نانو ذرات طلا به سبب داشتن ویژگی های خاص و منحصر به فرد در کاربردهای زیستی و غیرزیستی جایگاه خاصی را به خود اختصاص داده است. خصوصیت نادر نانوذرات طلا، فعالیت آنها در دماهای پایین است که این مزیت آنها باعث کاهش قابل توجه هزینه های عملیاتی واحدهای شیمیایی می شود و انتخاب پذیری واکنش را نیز بالا می برد، همچنین در بحث کنترل آلودگی؛ از قبیل پاک سازی هوا، ماسک های تنفسی و خالص سازی خط هیدروژن در فرآیند تولید پیل های سوختی مورد استفاده قرار می گیرد. از دیگر کاربردهای عمومی نانوذرات طلا می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ساخت سنسورها
• ساخت تراشه های الکترونیکی
• در اسپکتروسکوپ رامان کاربرد دارد.
• در نانوسیم ها و کاربردهای کاتالیستی کاربرد دارد.

کاربردهای زیستی

از جمله کاربردهای عمده نانو ذرات طلا در امور زیستی از قبیل شناسایی و درمان می باشد. یکی از کاربردهای عمده نانوذرات طلا، به خصوص در اپیدمی کرونا، استفاده از این نانوذرات در کیت های تشخیصی سریع می باشد. با توجه به فعالیت بالای نانوذرات طلا و تمایل آنها به اتصال با بیومولکول ها و ماکرومولکول ها، از نانوذرات طلای متصل شده به پپتیدها، می توان به منظور ردیابی مسیر آنها در درون سلول ها بهره گیری نمود که روشی مفید و مهم برای تصاویر سلولی، دارورسانی و شناسایی بیومولکول هاست. ذرات نانویی طلا و نقره سال‌ها پیش در قرن دهم به پیگمنت‌هایی رنگی در شیشه‌های رنگی افزوده‌شده است. رنگ به ابعاد این ذرات بستگی دارد. از دیگر کاربردهای زیستی نانوذرات طلا می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• یک عامل ضد میکروبی است که به پلاستیک ها، لایه های نازک، الیاف نانویی و پارچه ها اضافه میشود.
• در رهایش دارو و عوامل درمانی استفاده میشود.
• در تشخیص سرطان و بیماری ها استفاده میشود.
• به عنوان کاتالیست کاربرد دارد.

خواص فیزیکی

پزشکی و دارورسانی دارند و با دقت بسیار بالایی اثرات حرارتی در ابعاد زیرسلولی دارد.

رسانایی حرارتی نانو ذرات طلای روکش داده‌شده به‌وسیله پلیمرها بررسی‌شده و معلوم شده که افزایش یک حلال به‌طور غیرمنتظره‌ای میزان رسانایی حرارتی لایه روکش را افزایش می‌دهد. نانو ذرات طلا دارای خاصیت آشکارسازی نیز می‌باشند. در حال حاضر سلول های زنده را با استفاده از روش طیف‌سنجی رامان مطالعه می‌کنند. ورود نانو ذرات طلا به سلول‌ها، سیگنال‌های رامان را به میزان 5 برابر تقویت می‌کند، زیرا الکترون‌های سطحی نانو ذرات با نور متفرق شده از سلول تداخل کرده و باعث تقویت آن می‌شوند. نانو ذرات طلا می‌توانند به‌عنوان کاتالیست عمل کنند و مونوکسید کربن را به دی‌اکسید کربن تبدیل کنند. نانو ذرات طلا به‌عنوان نانوکاتالیست در حذف آلاینده ها با تمیز کردن گازهای خروجی خودروها شدت واکنش‌های شیمیایی مطلوب را افزایش می‌دهند. ذرات طلا، در اندازه‌های نانو، کوچک، نرم‌تر و انعطاف‌پذیر می‌شوند، لذا موادی که با این نانو ذرات واکنش‌ داده‌اند اجازه حرکت و برهم‌کنش را خواهند داشت، همین امر سبب می‌شود ‏که طلا در مقیاس نانو خیلی فعال باشد. ‏ به کمک نانو ذرات طلا حتی می‌توان سلول‌های سرطانی را نابود کرد. این ذرات می‌توانند از طریق یک پوشش مولکولی سازگار زیستی، خود را به سلول‌های سرطانی متصل کنند. به کمک لیزر می‌توان به این ذرات حرارت داد و این کار را تا آنجا ادامه داد که سلول‌های سرطانی مذکور بمیرند. نانو ذرات طلا می توانند نور را در نتیجه رزونانس پلاسمون سطحی (SPR) به شدت جذب کنند. نور جذب شده می تواند به طور موثری توسط فرآیندهای سریع به گرما تبدیل شود. این عمل ذرات طلا را به ابزاری مفید برای درمان فتوترمال سرطان یا سایر بیماری ها تبدیل می کند. این ذرات نانو با جذب نزدیک به پرتو مادون قرمز، هنگامی که توسط نور در طول موج ‌های 700 تا 800 نانومتر برانگیخته می‌ شوند، گرما تولید می ‌کنند. این مسئله نانو ذرات را قادر می ‌سازد تا تومورهای هدف را از بین ببرند. زمانی که نور به توموری حاوی ذرات طلا اعمال می‌ شود، ذرات به سرعت گرم می ‌شوند و سلول ‌های تومور را در یک روش درمانی که به عنوان درمان هایپرترمی نیز شناخته می ‌شود، می ‌کشند. همچنین در هنگام مشاهده مولکول‌های زیستی با یک میکروسکوپ الکترونی، این ذرات می‌ توانند به‌عنوان یک ردیاب عمل کنند. ذرات طلا که با عوامل درمانی ترکیب شده‌ اند، فارماکوکینتیک (Pharmacokinetics) دارو را بهبود می‌ بخشند و ویژگی‌ های رهایی کنترل ‌شده یا پایدار را ارائه می دهند. این عوامل ذرات طلا را به ابزاری جذاب برای دارو رسانی و تحویل ژن تبدیل می ‌کند. نسبت بزرگ و زیاد سطح به حجم در ذرات طلا، سطح آنها را قادر می سازد تا با صدها مولکول از جمله مواد درمانی، عوامل هدف و پلیمرهای ضد رسوب پوشانده شوند. به طور معمول، سنجش زیستی نانو ذرات طلا بر اساس برهمکنش پیوند متقاطع با یک مولکول گیرنده بر روی نانو ذرات یا برهمکنش بین نانو ذرات حاوی گیرنده‌ ها با افزودن لیگاند انجام می ‌شود. از این نانو ذرات می‌ تواند برای تشخیص پروتئین‌ ها، آلاینده‌ها و سایر مولکول‌ های بدون برچسب استفاده کرد. از این ذرات در ساخت انواع حسگرها استفاده می شود. به عنوان مثال، یک حسگر رنگ سنجی مبتنی بر نانو ذرات طلا می‌ تواند تشخیص دهد که آیا مواد غذایی برای مصرف مناسب هستند یا خیر. روش‌ های دیگر، مانند طیف ‌سنجی رامان تقویت ‌شده سطحی، از ذرات طلا به ‌عنوان زیرلایه ‌ای برای اندازه ‌گیری انرژی‌ های ارتعاشی پیوندهای شیمیایی استفاده می‌ کنند. نانو ذرات طلا به عنوان فتوکاتالیست در تعدادی از واکنش ‌های شیمیایی استفاده می ‌شوند. به دلیل خاصیت رزونانس پلاسمون سطحی منحصر به فرد، سطح این ذرات نانو را می توان برای اکسیداسیون انتخابی یا کاهش واکنش در موارد خاص مورد استفاده قرار داد. به طور معمول، نانو ذرات طلا به عنوان فوتوکاتالیست با ترکیب دی اکسید تیتانیوم تولید می شوند که می تواند در صنایع شیمیایی مفید باشد. همچنین این نانو ذرات برای کاربردهای پیل سوختی در حال توسعه هستند. این فناوری ها در صنعت خودرو و نمایشگر بسیار مفید خواهند بود. در نانو الکترونیک نیز می‌توان از نانو ذرات طلا به‌عنوان اجزای مدارهای الکتریکی استفاده کرد.