黃金，在我們(men) 的生活中大多數是以首飾和貨幣的形式出現。在科技高度發達的今天，雖然僅(jin) 僅(jin) 10％左右的黃金被用在除此之外的各種技術領域，但它帶給我們(men) 日常生活的影響仍然是巨大的。例如，由於(yu) 良好的導電性和化學穩定性，黃金被大量應用於(yu) 各種電子產(chan) 品。在未來，黃金還會(hui) 通過一種許多人並不熟悉的形式來發揮更大的作用。那麽(me) 這種新的形勢究竟是什麽(me) ？它又會(hui) 給我們(men) 帶來哪些影響呢？ 

　　要想清楚的了解黃金納米粒子，我們(men) 先來看看什麽(me) 是納米粒子。它是一個(ge) 在材料科學領域發展迅速的概念，它一般指的是至少在一個(ge) 維度上的尺寸在100納米或者更小的顆粒，比如一個(ge) 直徑70納米的黃金小球就是典型的納米顆粒。要知道一納米僅(jin) 僅(jin) 是一米的十億(yi) 分之一，這些粒子有多麽(me) 小就不難想象了。一般而言，這麽(me) 小尺度的粒子並不穩定，它們(men) 容易互相聚集而變得更大。不過，科學家們(men) 已經開發出了許多成熟的技術，能夠非常方便地得到形狀大小各異的許多不同材料的納米粒子並使得它們(men) 穩定存在，特別是可以穩定地分散在水或者其他溶劑中。 

　　在這樣異常微小的尺度上，許多物理、化學性質都發生了奇妙的變化，而正是這些奇特的性質讓納米粒子能夠實現一些新的應用。黃金納米粒子一個(ge) 非常引人矚目的地方就是不同類型的黃金納米顆粒可以展現出不同的顏色，這在宏觀世界裏是很難想象的。例如一塊黃金固體(ti) ，無論我們(men) 把它做成戒指還是拉伸成金箔，我們(men) 始終看到的是耀眼的金黃色。然而我們(men) 如果把它變成納米顆粒分散在水或是其他溶劑裏，我們(men) 看到的卻很可能是紅色或者藍色，這又是怎麽(me) 回事呢？ 

　　要知道，可見光包含了波長在400－700納米範圍的電磁波。在這個(ge) 範圍內(nei) ，不同波長的電磁波會(hui) 讓人感覺到不同的顏色，但當他們(men) 均勻到達人的眼睛的時候，我們(men) 感覺到的是白色。我們(men) 日常生活中見到的大部分自身都不能發光，我們(men) 之所以感覺它們(men) 的顏色不同，是因為(wei) 它們(men) 能夠選擇性地吸收或者反射、散射可見光中某些特定波長的光。也就是說，可見光經過這些物體(ti) 之後，隻有一部分波長的電磁波到達了我們(men) 的眼睛。比如，黃金固體(ti) 能夠選擇性地反射波長較長的光特別是黃光，所以會(hui) 呈現出金黃色。相比之下，銀、鋁等金屬的固體(ti) 會(hui) 均勻地反射各種波長的可見光，所以我們(men) 看到的是銀白色。 

　　黃金納米粒子顏色的來源也是基於(yu) 上麵提及的原理，但是又有其獨特之處。當可見光照射到黃金納米粒子表麵時，某些特定波長的光能夠誘發金屬的自由電子發生共振，這被稱為(wei) 表麵等離子共振效應。這種效應的結果是這種特定波長的光被納米粒子強烈吸收，從(cong) 而使得黃金納米粒子呈現出顏色，並且往往是不同於(yu) 黃金固體(ti) 的顏色。例如，直徑13納米的球形黃金納米粒子能夠強烈吸收綠光。當我們(men) 把這樣的黃金納米粒子分散在水中時，我們(men) 看到的就不再是金黃色，而是鮮亮的紅色。 

　　納米粒子的表麵等離子共振效應受到納米粒子的尺寸、形狀以及它們(men) 所在媒介的影響，當許多納米粒子互相靠近的時候，它們(men) 之間的互相作用也會(hui) 使得顏色發生變化。這樣，我們(men) 可以非常方便地調節黃金納米粒子的顏色。例如某種黃金納米粒子分散在檸檬酸水溶液裏時會(hui) 呈現紅色，而隻要我們(men) 向水中再加入氯化鈉，溶液就會(hui) 呈現藍色。需要說明的是，其他一些金屬的納米粒子也會(hui) 由於(yu) 表麵等離子共振效應展現出不同的顏色，但黃金納米粒子由於(yu) 其簡便的製備和化學修飾以及良好的化學穩定性更加受到科學家的青睞。另外，納米粒子還可以選擇性地散射某些波長的光，也就是讓某些波長的光更加強烈地偏離原來的傳(chuan) 播方向，這也會(hui) 導致它們(men) 呈現出不同的顏色。尤其是當納米粒子既能選擇性吸收又能選擇性散射某些波長的光時，觀察者在不同角度可能會(hui) 看到不同的顏色。 

　　那麽(me) ，這種顏色能夠隨意變化的黃金納米粒子能夠幫我們(men) 做什麽(me) 呢？有的人可能會(hui) 說，可以做染料。這確實是一個(ge) 不錯的想法。我們(men) 目前使用的染料大都是一些具有特定結構的有機化合物。為(wei) 了得到不同的顏色，我們(men) 必須合成不同的化合物，這在許多情況下是比較費時費力的。而對於(yu) 黃金納米粒子，情況就不同了，我們(men) 可以通過改變它們(men) 的形狀或者尺寸更加方便地得到想要的顏色。實際上很早以前人們(men) 就已經懂得利用黃金或其他金屬的納米粒子來得到特殊的顏色了。例如，生產(chan) 於(yu) 公元4世紀的古羅馬的一個(ge) 名叫“萊克格斯”的玻璃杯由於(yu) 玻璃中摻入了黃金和白銀的納米粒子而具有獨特的顏色：光從(cong) 外麵照射時，玻璃杯呈現綠色；當光從(cong) 玻璃杯裏麵向外照射時，杯子又變成紅色了。 

　　不過，僅(jin) 僅(jin) 拿黃金納米粒子當染料或者顏料用未免有點大材小用了，它們(men) 選擇性吸收某些特定波長的光這個(ge) 特點還可以幫助我們(men) 實現許多更重要的功能。比如，科學家們(men) 正在研究利用黃金納米粒子以及其他類似的金屬納米粒子來提高太陽能電池的效率。太陽能是一種重要的清潔可再生能源。常見的太陽能電池利用矽這種半導體(ti) 材料將太陽能轉化為(wei) 電能，這類電池的能力轉化效率還算可以，但是有一大局限是這類太陽能電池使用的晶體(ti) 矽生產(chan) 成本較高，而且笨重易碎，在很多場合的應用受到局限。使用半導體(ti) 或者高分子材料的薄膜代替晶體(ti) 矽能顯著降低生產(chan) 成本，而且這些類型的太陽能電池比較柔軟，可以應用在更多場合，比如我們(men) 可以把這樣的太陽能電池縫在衣服上或者書(shu) 包上。但是這些新型的薄膜太陽能電池的能量轉化效率往往遠低於(yu) 基於(yu) 晶體(ti) 矽的太陽能電池，一個(ge) 主要原因就是過薄的電池對日光的吸收大大降低。由於(yu) 黃金納米粒子能夠強烈吸收某些波長的可見光，它們(men) 加入到太陽能電池之後有可能通過增加對日光的吸收來提高太陽能轉化的效率。有報道表明，黃金納米粒子能夠將薄膜太陽能電池的能量轉化效率由5.22％提高到6.24%。這個(ge) 數字看起來微不足道，卻已經是一個(ge) 非常不錯的成績。 

　　前麵提到，黃金納米粒子的顏色不僅(jin) 取決(jue) 與(yu) 自身的形狀和尺寸，對外界環境的變化以及粒子之間的相互作用也非常敏感。利用這一特點，我們(men) 可以更加迅速而便捷地檢測某些化學物質的存在，特別是在醫學領域，這種檢測方法非常有用。依靠目前的生化檢測方法，我們(men) 往往要花上幾天時間才能檢測出某些致病細菌的存在，而有了黃金納米粒子，這個(ge) 進程可以大大地加快。我們(men) 可以在黃金納米粒子表麵連接上一些特定的DNA或者RNA片斷，這些DNA或是RNA片斷能選擇性與(yu) 另一些DNA或是RNA片斷發生作用。這種作用能導致黃金納米粒子之間發生聚集從(cong) 而顏色發生變化。與(yu) 傳(chuan) 統的檢測方式相比，通過黃金納米顆粒來檢測能夠大大縮短檢測時間。 

　　黃金納米粒子還可以用作高效的催化劑。把一根金條暴露在空氣中或者浸在水下很長時間，它也不會(hui) 鏽蝕，黃金的化學性質非常穩定。然而當我們(men) 把它的尺寸縮小到幾十甚至幾個(ge) 納米時，這些黃金納米粒子卻可以變得非常活潑，能幫助我們(men) 完成很多化學反應。例如，黃金納米粒子催化劑可以高效地把一氧化碳轉變成二氧化碳。這種催化劑已經被安裝在一些賽車上，防止駕駛員遭受一氧化碳中毒。 

　　黃金納米粒子的種種獨特的應用使得黃金這種伴隨了人類上千年的貴重金屬在21世紀散發出更加耀眼的光芒。當我們(men) 享受著科技的進步給我們(men) 帶來的舒適生活的時候，千萬(wan) 不要忘記這裏麵也有黃金的一份功勞。 

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