一种基于主客体作用的水相金纳米棒组装体的制备方法与流程

本发明涉及一种基于主客体相互作用的水相金纳米棒组装体的制备方法，属于材料化学领域。

背景技术：

纳米材料由于其比表面积大的特殊性质，在纳米和分子水平范围内具有特殊的应用性能，已成为材料科学中最为热门和前沿的研究领域。而随着纳米技术的不断发展，其研究领域已经不再局限于合成单个均一的纳米粒子；纳米粒子的组装已受到越来越多的关注，相对于单个的纳米粒子而言，组装的纳米粒子不仅具有纳米材料的特性，如量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，而且由于纳米粒子间的耦合效应展现出许多新颖或更强的性质。自组装纳米材料的出现，标志着纳米材料科学研究进入了一个新的阶段，不仅使纳米器件成为可能，也带来了一系列新的物理和化学变化，对扩展纳米材料的应用具有重要意义。金纳米棒是一种具有各向异性的特殊纳米材料，它是一种尺寸在几纳米到几百纳米可调的胶囊状金纳米颗粒，因独特的表面等离子体共振性、良好的稳定性和生物相容性，在药物传输、传感器、光学和生物成像方面有广泛的应用前景。金纳米棒的自组装已引起广泛关注，其中基于主客体包结作用对金纳米棒进行组装是通过有机分子对无机金纳米棒适当修饰形成金纳米棒杂化体实现的，该组装体具有生物相容性好、稳定、易改性等特点，是传统的有机超分子与现代纳米技术的完美结合。本发明为金纳米棒的可控自组装提供了一种新的方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于主客体作用实现金纳米棒自组装的新方法，包含金纳米棒的头对头和肩并肩两种组装类型。

本发明的技术方案：一种基于主客体相互作用的水相金纳米棒组装体的制备方法，其特征在于利用有机客体分子分别对金纳米棒的两头和两侧进行定向修饰，构建金纳米棒杂化体，在水相中利用主客体之间的相互包结作用，对金纳米棒进行可控的组装。制备步骤如下。

（1）金纳米棒的制备与预处理：利用经典的种子生长法合成金纳米棒溶液，其长径比控制为3.5；将合成的金纳米棒溶液离心10min吸去上层清液除去过量的CTAB和其他杂质，沉降物中加入去离子水后超声均匀，再次离心并去除上清液，沉降物再次加入去离子水超声5min分散均匀，得到浓度约为1nM的金纳米棒溶液。

（2）金纳米棒的定向修饰：两头修饰法：称取一定量的有机客体分子溶解于40ml水溶液中，将上述金纳米棒溶液逐滴加入其中，避光反应6~10h后处理，离心10min，吸去上层清液除去过量的有机分子，沉淀物重新分散于水中，重复离心多次，直至上层清液中没有客体分子的紫外吸收为止。

两侧修饰法：称取一定量的有机客体分子溶解于40ml水溶液中，将上述金纳米棒溶液逐滴加入其中，避光反应24h后处理，离心10min，吸去上层清液除去过量的有机分子，沉淀物重新分散于水中，重复离心多次，直至上层清液中没有客体分子的紫外吸收为止。

（3）修饰后的金纳米棒的可控自组装：称取一定量的主体分子溶解于2ml水中，缓慢滴加到上述修饰的金纳米棒溶液中，超声并搅拌均匀，使主客体包结组装形成金纳米棒组装体。

（4）金纳米棒组装体的表征：将（3）组装成的金纳米棒组装体进行紫外可见光谱及透射电镜的表征。

所述步骤（2）中的有机客体分子含有能够与Au相连基团，不限于巯基、季铵盐基团，步骤（3）中的主体分子不限于环糊精、葫芦脲、杯芳烃、柱芳烃。

本发明的有益效果：本发明利用有机客体分子分别对金纳米棒的两头和两侧进行定向修饰，客体分子与主体分子进行包结从而实现了金纳米棒头对头和肩并肩的可控自组装。该可控组装体具有生物相容性好、稳定、易改性等特点，本发明提供了制备金纳米棒可控组装体的新方法，是超分子化学与现代纳米技术的完美结合。

附图说明

图1：金纳米棒的透射电镜图：A）游离的无修饰的金纳米棒电镜图片；B）金纳米棒头对头组装体电镜图片；C）金纳米棒肩并肩组装体电镜图片。

图2：金纳米棒的紫外可见光谱图：A）金纳米棒头对头组装的紫外可见光谱图；B）金纳米棒肩并肩组装的紫外可见光谱图。

具体实施方式

下面结合实例对本发明进行详细说明：

。

实施例一

（1）金纳米棒的制备与预处理：利用经典的种子生长法（Nikoobakht, B.; El-Sayed, M. A. Preparation and growth mechanism of gold nanorods (NRs) using seed-mediated growth method. Chem.Mater. 2003, 15 (10), 1957-1962.）合成金纳米棒溶液，其长径比控制为3.5。将合成的金纳米棒溶液离心10min吸去上层清液除去过量的CTAB和其他杂质，沉降物中加入去离子水后超声均匀，再次离心并去除上清液，沉降物再次加入去离子水超声5min分散均匀，得到浓度约为1nM的金纳米棒溶液；金纳米棒的电镜表征：将10ul的上述处理过的样品滴到碳膜支持的铜网上，待其干燥后在型号为JEOL JEM-1400的透射电镜上进行表征，见图1A。

（2）金纳米棒的定向修饰：两头修饰法：称取5mg有机客体分子1溶解于40ml水溶液中，将上述金纳米棒溶液逐滴加入其中，避光反应6~10h后处理，以6000转每分钟离心10min，吸去上层清液除去过量的有机分子，沉淀物重新分散于5ml水中，重复离心多次，直至上层清液中没有客体分子的紫外吸收为止。

两侧修饰法：称取5mg有机客体分子1溶解于40ml水溶液中，将上述金纳米棒溶液逐滴加入其中，避光反应24h后处理，以6000转每分钟离心10min，吸去上层清液除去过量的有机分子，沉淀物重新分散于5ml水中，重复离心多次，直至上层清液中没有客体分子的紫外吸收为止。

（3）修饰后的金纳米棒的可控自组装：称取2mg主体化合物2，即巯基-β-环糊精，溶解于2ml水中，缓慢滴加到上述修饰的金纳米棒溶液中，超声并搅拌均匀，使主客体包结组装形成金纳米棒组装体。

（4）金纳米棒组装体的表征：将（3）组装成的金纳米棒组装体进行紫外可见光谱及透射电镜的表征。组装体的TEM谱图分别见图1B、1C，与未发生组装的金纳米棒TEM谱图比较，说明已成功制备得到头碰头和肩并肩的组装体。此外，组装前后的紫外可见光谱图见图2A、2B。

技术特征：

1.一种基于主客体相互作用的水相金纳米棒组装体的制备方法，其特征在于用有机客体分子分别对金纳米棒的两头和两侧进行定向修饰，构建金纳米棒杂化体，在水相中利用主客体之间的相互包结作用，对金纳米棒进行可控的组装；其步骤如下：

（1）金纳米棒的制备与预处理

利用经典的种子生长法合成金纳米棒溶液，其长径比控制为3.5；将合成的金纳米棒溶液离心后吸去上层清液以除去未参与形成金纳米棒的反应物和部分不规则的球状纳米颗粒，向沉降物中加入去离子水后超声分散均匀，再次离心并去除上清液，沉降物再次加入去离子水超声分散均匀，得到浓度约为1nM的金纳米棒溶液；

（2）金纳米棒的定向修饰

两头修饰法：称取一定量的有机客体分子溶解于40ml水溶液中，将上述金纳米棒溶液逐滴加入其中，避光反应6~10h后处理，离心后吸去上层清液除去过量的有机分子，沉淀物重新分散于水中，重复离心多次，直至上层清液中没有客体分子的紫外吸收为止；

两侧修饰法：称取一定量的有机客体分子溶解于40ml水溶液中，将上述金纳米棒溶液逐滴加入其中，避光反应24h后处理，离心后吸去上层清液除去过量的有机分子，沉淀物重新分散于水中，重复离心多次，直至上层清液中没有客体分子的紫外吸收为止；

（3）修饰后的金纳米棒的可控自组装

称取一定量的主体分子溶解于2ml水中，缓慢滴加到上述修饰的金纳米棒溶液中，超声并搅拌均匀，使主客体包结组装形成金纳米棒组装体；

（4）金纳米棒组装体的表征

将（3）组装成的金纳米棒组装体进行紫外可见光谱及透射电镜的表征。

2.根据权利要求1所述的基于主客体相互作用的水相金纳米棒组装体的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的有机客体分子含有能够与Au相连基团，不限于巯基、季铵盐基团，步骤（3）中的主体分子不限于环糊精、葫芦脲、杯芳烃、柱芳烃。

技术总结

本发明涉及一种基于主客体相互作用的水相金纳米棒组装体的制备方法，属于材料化学领域。本发明方法的制备步骤为：（1）金纳米棒的制备与预处理；（2）金纳米棒的定向修饰；（3）修饰后的金纳米棒的可控自组装；（4）金纳米棒组装体的表征。本发明方法能实现金纳米棒的定向可控组装，即组装成头碰头和肩并肩两种方式，这是利用了主体与客体之间的包结作用实现的，该组装体具有生物相容性好、稳定、易改性等特点，是超分子化学与现代纳米技术的完美结合，同时也提供了一种新型的无机纳米材料的可控组装方法。

技术研发人员：

马骧;吴杰;徐运;陈林;田禾

受保护的技术使用者：

华东理工大学

文档号码：

201710083919

技术研发日：

2017.02.16

技术公布日：

2017.06.23