نانوذرات طلای کلوئیدی، همچنین به عنوان کلوئید طلا یا نانو طلا شناخته می‌شوند، سوسپانسیونی از ذرات طلای کوچک (معمولاً در اندازه‌های 1 تا 100 نانومتر) هستند که در یک محیط مایع، معمولاً آب، پخش شده‌اند. کلویید طلا به دلیل اندازه کوچک، سطح بزرگ و حساسیت به تغییرات محیط اطراف، خواص نوری، الکترونیکی و کاتالیزوری منحصر به فردی از خود نشان می دهند. این ویژگی ها منجر به تحقیقات گسترده و کاربردهای متعدد در زمینه های مختلف از جمله پزشکی، تشخیص، الکترونیک و سنجش محیطی شده است.
روش های مختلفی برای سنتز نانوذرات طلای کلوییدی وجود دارد که رایج ترین آنها کاهش شیمیایی chemical reduction و رشد با واسطه بذرseed-mediated growth است. روش احیای شیمیایی شامل کاهش نمک طلا (به عنوان مثال، کلرید طلا (III)) با استفاده از یک عامل احیا کننده، مانند سیترات سدیم، اسید اسکوربیک یا بوروهیدرید سدیم است. این فرآیند اتم های طلا را تشکیل می دهد که متعاقباً هسته می شوند و به نانوذرات تبدیل می شوند. روش رشد با واسطه بذر شامل دانه های طلای از پیش ساخته شده است که به عنوان مراکز هسته برای رشد بیشتر عمل می کنند.
خواص نوری منحصر به فرد نانوذرات طلا از پدیده ای به نام تشدید پلاسمون سطحی surface plasmon resonance (SPR) ناشی می شود. هنگامی که نور با الکترون های آزاد روی سطح نانوذرات برهم کنش می کند، نوسانات جمعی این الکترون ها رخ می دهد که منجر به جذب و پراکندگی شدید نور می شود. طول موج SPR به شدت به اندازه ذرات، شکل و محیط اطراف بستگی دارد. این امر به نانوذرات طلای کلوئیدی رنگ مشخصی می دهد که بسته به اندازه ذرات می تواند از قرمز تا بنفش متغیر باشد.
برخی از کاربردهای کلیدی نانوذرات طلای کلوئیدی عبارتند از:
کاربردهای زیست پزشکی: نانوذرات طلا برای دارورسانی، ژن درمانی و فوتوترمال مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته است. آنها را می توان با بیومولکول های مختلف مانند آنتی بادی ها، پپتیدها یا DNA برای دارورسانی هدفمند یا برهمکنش های خاص با اهداف بیولوژیکی عامل دار کرد. کونژوگه نانوذرات طلا با آنتی بادی نیز از این دست است.
تشخیص: نانوذرات طلا نقش مهمی در توسعه حسگرهای زیستی و سنجش جریان جانبی Lateral Flow Assay دارند. آنها اغلب به عنوان لیبل یا نشانگر در تست های ایمونوکروماتوگرافی (به عنوان مثال، تست های بارداری) به دلیل خواص پراکندگی نور قوی و عملکرد آسان استفاده می شوند.
کاتالیز: نانوذرات طلا می‌توانند به عنوان کاتالیزور کارآمد برای واکنش‌های شیمیایی مختلف مانند اکسیداسیون CO، اکسیداسیون انتخابی الکل‌ها و کاهش 4-نیتروفنل عمل کنند.
الکترونیک: از نانوذرات طلا در ساخت جوهرهای رسانا، لایه‌های نازک و نانوسیم‌ها برای الکترونیک انعطاف‌پذیر و شفاف استفاده شده است.
سنجش محیطی: نانوذرات طلا را می توان به عنوان عناصر حسگر برای شناسایی آلاینده ها مانند فلزات سنگین یا ترکیبات آلی خاص در نمونه های آب و هوا به کار برد.
جمع بندی
با توجه به پیشرفت های روزافزون هر روز شاهد کاربردهای جدید از نانو ذرات طلا کلوییدی در صنایع مختلف هستیم اما علیرغم کاربردهای متعدد، هنوز نگرانی‌هایی در رابطه با اثرات بالقوه زیست‌محیطی و سلامتی نانوذرات طلا وجود دارد که نیاز به بررسی بیشتر دارد. با این وجود شرکت های مختلف در ایران و خارج از مرزها در حال توسعه محصولات خود با این ماده ارزشمند هستند.
