سنتز نانوذرات طلا
1) روش‌های شیمیایی
1-1) کاهش توسط سیترات
از جمله روش‌های تهیه نانوذره های طلا (AuNPs)، روش کاهش شیمیایی است که در این روش، به منظور کاهش یون‌های طلا از یک کاهنده استفاده می‌شود؛ این روش اولین بار توسط ترکویچ در سال ۱۹۵۱ معرفی شد. نانوذره‌های طلا به وسیله کاهش نمک-های طلا در آب با استفاده از یون سیترات به عنوان عامل کاهنده ایجاد می‌شود که به تولید نانوذره‌های کروی به قطر 20nm می‌انجامد.همچنین میتوان از اسیدهای آمینه ( فنيل آلانین) به عنوان عامل کاهنده در زمینه تهیه نانوذرات طلا استفاده کرد .
پس از آن فرنس در سال ۱۹۷۳ بیان کرد که میتوان نانوذره‌های طلا را در اندازه‌های مختلف با استفاده از کنترل نسبت عامل کاهش دهنده عامل پایدار کننده به دست آورد. همچنین پایدارکننده‌های مختلفی در تهیه نانوذرات مورد استفاده قرار گرفته‌اند که میتوان به پلیمرهایی مثل پلی اتیلن گلایکول (با جرم‌های مولکولی مختلف)، پلی‌ونیل الکل، توئین ۸۰ تریتون و کربوهیدرات‌هایی از قبیل کیتوزان اشاره کرد. بر این اساس اخیرا نانوذره‌های طلا را با افزایش همزمان نمک سیترات و یک ماده مؤثر سطحی مانند سدیم ۳- مرکاپتو پروپیونات تهیه می‌کنند.
2-1) روش براست-شیفرین
براست-شیفرین در سال ۱۹۹۴ روشی برای سنتز AuNPs ارائه کردند که اثر قابل توجهی در این رشته در کمتر از یک دهه گذاشت. زیرا این روش نانوذره‌هایی با پایداری گرمایی بالا و پایدار در هوا را تولید می‌کند. در این روش که از سامانه‌ی دوفازی فارادی الهام گرفته شده است AuCl4 با استفاده از تترا اکتیل آمونیوم برمید به عنوان عامل انتقال فاز به تولوئن منتقل می شود و به وسیله NaBH4 در حضور دودکان - تیول کاهش می‌یابد. به محض افزایش NaBH4 رنگ فاز آلي از نارنجی به قهوه‌ای تغییر می‌کند. همچنین براست این سنتز را با پارامرکاپتوفنول در یک سامانه تکفازی انجام داد که روش مناسبی برای سنتز AuNPs پایدار شده با لیگاندهای تیول عامل دار است. او متوجه شد که با کنترل نسبت تیول به طلا میتوان اندازه ی نانوذره های طلا را کنترل کرد.
3-1) میکروامولسیون
اسکان در سال ۱۹۴۳ عنوان کرد که ترکیب آب، روغن، ماده‌ی مؤثر سطحی با پایه الکل یا آمین محلول همگن و شفافی را ایجاد می‌کند. او برای نخستین بار سامانه‌های میکروامولسیونی را توضیح داد. در ابتدا او این سامانه را به صورت سامانه‌های خودآرا، در مخلوط روغن و آب همراه با نسبت زیادی از ماده‌ی مؤثر سطحی در نظر گرفت. بعدا در سال ۱۹۵۹ او و همکارانش تصویر کلی از میکروامولسیون‌های شفاف و نیمه شفاف با اندازه‌های کروی و استوانه های در محدوده ۸- ۱۰ نانومتر را معرفی کردند. دوگانه دوستی مواد مؤثر سطحی آن ها را در هیدروکربن‌ها و نیز در آب انحلال پذیر کرده است. این ترکیب ها به صورت مونومر وجود دارند ولی وقتی غلظت آنها از غلظت میسل بحرانی افزایش می‌یابد به طور خودبه خود میسل تشکیل می‌دهند، تشکیل میسل به وسیله برهمکنش قوی دم‌های غیرقطبی از مولکول ماده‌ی مؤثر سطحی (فاز پیوسته آب) یا به وسیله برهمکنش آبدوست سرقطبی مولکول ماده مؤثر سطحی پیش می‌رود (فاز پیوسته آلی). امروزه روش میکروامولسیوندها، کوپلیمر میسل‌ها، میسل‌های معکوس و مواد مؤثر سطحی به طور قابل ملاحظه ای در تهیه AuNPs و سایر نانوذره‌ها مورد استفاده قرار گرفته است. تهیه AuNPs با این روش شامل یک سامانه دوفازی با یک ماده‌ی مؤثر سطحی است که سبب تشکیل میکروامولسیون در یک میکرو محیط مناسب، با استخراج يون-های فلزی از فاز آبی به فاز آلی می‌شود. از مزیت‌های این سامانه‌ی دوفازی، نقش دو جانبه ماده‌ی مؤثر سطحی است، آنها تنها به صورت محیطی برای پیشرفت واکنش عمل نمی‌کنند، بلکه در کنترل رشد و پایداری AuNP یا نانوبلور نقش دارند.
2) روش‌های فیزیکی
فوتوشیمیایی، پرتوکافت، گرما کافت و سونوشیمی تابش فرابنفش پارامتر دیگری است که می تواند کیفیت AuNPs را بهبود دهد. در کاهش فوتوشیمیایی آغازگرهای فوتونی نور را در ناحیه Vis - UV جذب می‌کنند و واسطه‌های فعالی مانند رادیکال های آزاد تشکیل می دهند که یون های فلزی را به فلز کاهش می‌دهند . ترکیب‌های فنولی مدت طولانی است که به عنوان آغازگر شناخته شده‌اند، همچنین انواع دیگر آغازگرهای فوتونی مانند پلیوئیل پیرولیدن، پليونيل الكل، متانول، فرمیک - اسید، اتیلن دی آمین تتراستیک اسید و ... نیز گزارش شده است.
1-2) میدان فراصوت
حضور یک میدان فراصوت (kHz 200) اجازه کنترل سرعت کاهش AuCI4 را در یک محلول آبی می‌دهد و میتوان با به کار بردن پارامترهایی همچون دمای محلول، شدت فراصوت و موقعیت راکتور، اندازه‌ی AuNPs تشکیل شده را تعیین کرد. میدان فراصوت می‌تواند حباب‌های صوتی تولید کند، در مرحله اول حباب‌ها رشد می‌کند و در مرحله بعد هنگامی که اندازه حباب ها به پیشته خود برسد حباب‌ها منفجر می‌شود. براساس مباحث نظری نقاط داغ پس از انفجار حباب‌ها دمای بسیار زیاد حدود ۵۰۰۰-۲۵۰۰ کلوین ایجاد می‌شود که می‌تواند مولکول‌های آب را به رادیکال‌های هیدروکسیل و هیدروژن تفکیک کند. این روش یک واکنش سریعی را در مقایسه با سنتز شیمیایی ارائه می‌دهد و قادر به تولید ذره‌های خیلی کوچک است، اگرچه نانوذره‌های تولید شده با این روش توزيع اندازه وسیعی دارند. پرتوکافت نیز در کنترل اندازه ی AuNPs یا سنتز آنها در حضور رادیکال‌های ویژه به کار می‌رود.
2-2) روش بیولوژیکی
با توجه به نیاز روز افزون بشر به ابداع روش‌هایی برای ساخت نانوذرات که آلودگی‌های زیست محیطی در بر نداشته باشند و علاوه بر این دارای سازگاری بیشتری با بدن باشند، استفاده از میکروارگانیسم‌ها بسیار مناسب است. یکی از دلایل تولید نانوذرات فلزی توسط میکروارگانیسم‌ها، کاهش اثرات سمی یون‌های فلزی موجود در محیط رشد میکروب‌ها می‌باشد. این امر موجب شده که میکروارگانیسم‌ها بتوانند بر غلظت‌های بالایی از یون‌های فلزی رشد نموده و زنده بمانند. میکروارگانیسم‌ها این عمل را از طریق احیای بیولوژیکی یون‌های فلزی سمی ( با استفاده از آنزیم‌های خاص مانند NADH ردوکتاز و یا نیترات ردوکتاز) به عناصر فلزی کم تر سمی، انجام می‌دهند. علاوه بر این حضور برخی پلی ساکاریدها و مواد آلی تولیدی توسط میکروارگانیسم‌ها در درون سلول‌ها و نیز در درون محیط کشت سبب تولید نانوذرات فلزی می‌گردد. این مواد آلی از طریق گروه‌های عملکردی خود مانند سیستئین، هیستیدین، آلدئیدها، کتون‌ها و... موجب احیای یون‌های فلزی به ناذرات فلز می‌باشند.
منبع :
اعظم زمانی، فاطمه آبسالان، مروری بر نانوذرات طلا: روش‌های سنتز و کاربردهای آن، دنیای نانو، سال دوازدهم (1395)، شماره 43.