奈米報告
主題:奈米金材料應用
前言奈米材料因具有獨特的光學、電以及磁性性質而引起科學家的高度興趣。奈米材 料獨特的性質主要與尺寸大小及形狀有關，因此控制多形態奈米材料的合成是首 要的研究重點。自然界約三分之二的元素屬於金屬，所以金屬奈米材料的研究一 直是科學家很重視的領域之一。
近年來關於多型態金屬奈米材料的研究文獻相當豐富，其中關於金、和鉑奈米材 料的研究更是不在少數。大部分著重於不同尺寸大小及形狀的控制合成，主要是 因為金屬材料的物理性質會隨尺寸大小及形狀而改變，又以形狀對材料性質的影 響較顯著。
介紹
奈米金:黃金一直被認為是高貴的象徵，金光閃閃的外表總是吸引了眾人的目光。金是 一種極為安定且具抗氧化功能的材料，因此除了裝飾的用途外，在日本，金也當作一種 養生食品，添加在茶、酒及各種食材中；在歐美，金用在除皺、美白等化妝保養品中；
又因金具有極佳的生物相容性，在醫學上也常製作成假牙、心血管支架。但是當金材料 的尺寸縮小到奈米等級時，它的大小遠小於光的波長，由於「表面電漿共振」的效應，
某些光波會被奈米金吸收，導致金不再金光閃閃，而是呈現紅寶石色。
金屬奈米材料在光學吸收上有一項很重要的性質，此性質我們稱之為「表面電漿共振吸 收」，不同金屬會產生不同共振吸收的結果，吸收波數及波形皆有明顯的差異，此性質 因而成為研究者 對金屬奈米材料之形態做初步鑑定的一大依據。金奈米材料由於有明 顯的表面電漿共振吸收峰，及可以在表面修飾各式各樣的有機分子，因此製備 不同大 小及形狀的金奈米材料將有助於其性質的了解，並拓展其廣泛的應用價值與潛力 。
製備
含浸法
是製備奈米金觸媒最早使用且最簡便的方法，所用的鹽類大多是氯酸金，一 般使用的擔體是二氧化鈦、氧化鐵或氧化鈷。製備時，先製備金的鹽類水溶液，再與擔 體均勻混合後，經乾燥脫水，高溫煆燒，再以氫氣還原。這種方法的好處是過程簡單，且擔體選擇沒有限制，缺點是粒徑分布不均勻，且顆粒較大，使活性下降。
共沈澱法
是製造含擔體的鹼性金屬觸媒常用的方法。做法是把氯酸金以及一種金屬 硝酸鹽加到碳酸銨溶液中，並用氨水調整 pH 值，生成的兩種金屬氫氧化物會同時沈 澱。乾燥後可以在絕對溫度 473 ~ 1,073 度的範圍內煆燒，以製備金觸媒。這種方法 的好處是粒徑分布的範圍窄，較均勻，且方法也很簡單，缺點是金會被包覆在擔體中，造成金的浪費。
析出沈澱法
操作與共沈澱法類似，先把擔體投入水中，然後加入金的前驅物，例如 四氯金酸，並控制 pH 值在 8 ~ 9 之間，擔體上產生的氫氧根前驅物在擔體上沈澱，使得前驅物與擔體的接觸部分更大。此法的優點在於，所有的金顆粒都會出現在擔體的 表面上而不會被包埋進去，粒徑分布窄，且表面積在 50 平方米／克以上。缺點是擔體 的選擇有限，並非所有金屬都適用。
何謂擔體 就是可供負載奈米金粒子用的金屬氧化物或氫氧化物。研究發現，擔體能 夠加強活性金的穩定性，也可能同時參與反應。
應用
在醫學檢測上的應用
因為金有良好的生物相容性，而且奈米化的金表面具有特殊效 應，容易與硫氫基結合，所以奈米金常用於生物醫學上的檢測、疾病診斷及基因偵測。美國西北大學莫京（Mirkin）博士在 1996 年發現，奈米金可與 DNA 輕易結合，若先 在奈米金表面接上單股的 DNA 做成試劑，當待測樣品中含有另一互補的 DNA 鏈段時，
因為鹼基的配對，會使得含有 DNA 鏈段的奈米金聚集在一起，形成較大的團聚物，這 時奈米金的顏色會由原本的紅寶石色變成藍色。利用這個現象，便可用奈米金製作能檢 測許多遺傳疾病的 DNA 晶片。只要取一滴血滴在晶片上，送入電腦做分析，不一會兒 便可知道基因可能帶有哪些潛在的遺傳疾病，有助於遺傳疾病的預防與治療。奈米金也 容易與蛋白質結合，如抗體、酵素或細胞激素，最普遍的例子就是在驗孕棒上的應用。
懷孕的女性會分泌一種特殊的荷爾蒙 hCG（human Chorionic Gonadotropin，人絨毛膜促 性腺激素），把懷孕女性的尿液滴在含有奈米金試劑的驗孕棒上，hCG 荷爾蒙便會與奈 米金反應呈現紅寶石色，如此就可得知懷孕與否。此外，也有科學家利用奈米金結合特 殊的抗體，用來做為標的癌細胞的工具。利用奈米金的方法，比傳統的方法靈敏且準確，
未來在基因學、免疫學、臨床診斷等方面極具開發價值。
在藥物釋放上的應用
金在生物醫學上的另一個妙用，是在「藥物釋放晶片」上的應 用。美國麻省理工學院以設計好的矽晶片做為基材容器，把要傳送的藥物填充在容器中，再鍍上奈米金薄膜覆蓋於容器上，薄膜只有 300 奈米厚。然後把晶片植入或吞入體內，
醫生或病人只要經由微處理器控制晶片釋放微弱的電壓，便可使金薄膜溶解，把一定量 的藥物釋放出來，也可控制每一藥劑釋放的時間及地點。此外，因為金具有良好的生物 相容性，所以金薄膜在體內溶解出來的金，並不會在體內引起毒性或發炎反應。
在關節炎治療上的應用
金的複合物長久以來便被當作一種調節關節炎的藥物，但部 分病人在使用這類藥物時，會引起有害的副作用。成功大學基礎醫學研究所吳昭良博士 實驗室發現，把奈米金施打入患有類風濕性關節炎老鼠的關節中，奈米金會與誘發類風 濕性關節炎的內皮細胞生長因子結合，並抑制血管新生，達到抗關節炎的效果。其他應用
黃金是種非常安定的材料，奈米金卻可以當作觸媒使用。日本的科學家發 現，奈米金是能把一氧化碳氧化成二氧化碳的觸媒，因此可利用於口罩、防毒面具、熱水器等，防止一氧化碳中毒。與工業上常用的白金觸媒相比，白金觸媒需要在高溫下進 行反應，且不能有水汽，而奈米金觸媒在室溫下就能進行反應，且不受水汽影響。另有 研究指出，奈米金具有抗自由基的能力，是維生素Ｃ的 80 倍，因此奈米金也可添加在 生醫材料中，增加材料在體內的安定性。
奈米材料的隱憂
奈米科技顛覆了人們傳統的思維，為人類帶來了科技上重大的革命。目前各國都積極投入奈米相關的研究，美國、日本及中國每年花費數十億美金在奈米科 技的研究上，國內近幾年也積極地推動奈米科技與相關產業，甚至成立了國家級的研究 中心。但在享受奈米科技為我們帶來便利的同時，是否也帶來了意想不到的隱憂呢？
當我們使用奈米顆粒來運輸藥物或殺菌時，這些奈米顆粒小至可以輕易地進入細胞，而 細胞並無法代謝掉這些金屬顆粒，久之是否會對細胞造成影響？這些奈米顆粒會不會與 體內的蛋白質或 DNA 發生作用，而改變了蛋白質的功能或 DNA 的遺傳訊號呢？有 科學家直言，奈米科技就如同基因改造技術一樣，在短時間內可能還無法發現它帶來的 害處，長時間的廣泛使用後，對於環境與生物體的衝擊是無法預料的。因此在推動奈米 科技的同時，它可能帶來的負面影響是需要重視的。
參考文獻
http://www.nsc.gov.tw/files/popsc/2005_67/46-49.pdf http://web1.nsc.gov.tw/public/Data/8111010453429.pdf http://nanolab.chem.nthu.edu.tw/paper/GoldStructures.pdf
