黄金纳米粒子
颗粒直径只有十亿分之一的黄金粒子。中国科技信息网2004年9月29日报道：材料科学家使用分子模板（molecular template）在覆盖一层有机硅烷的硅石上，已首度研制出具梯度的黄金纳米粒子材料。该种由北卡罗莱纳州立大学（NCSU）所研发，而在美国能源部所属布鲁克海文国家实验室之全国同步加速器光源（National Synchrotron Light Source）进行测试的材料，提供了约比人类发丝直径小千倍的纳米粒子，能沿着表面形成密度以梯度递减的首要证据。该材料的记述发表于2002年7月23日版的朗穆尔(Langmuir)`期刊作为封面主题。来自NCSU准博士研究生兼该研究的首要撰文人Rajendra Bhat宣称，这可望成为一系列在电子学、化学及生命科学方面具多样应用的首要材料。与Bhat一起工作的，包括NCSU化学工程学教授Jan Genzer及来自美国商务部国家标准暨技术研究所(NIST)的物理学家Daniel Fischer。
为制造该种材料，这些科学家首先在长方形的硅石表面调制一层极薄的有机硅烷(organosilane：一种具头尾形状的黏性分子)。该NCSU小组领导人Genzer阐述，此分子头状部份黏合于表面而尾状部份伸出，起了如同等待黄金纳米粒子附着其上的钓钩作用。这些由靠近表面一端之供应源以蒸汽形态垂直射出的分子，随着离供应源距离的增加而以递减的密度缓慢沉降于表面上，因而产生了充当分子模板的梯度。紧接着的步骤是将此材料浸泡于含有每一粒子涂有一层具负电荷化学物质的黄金纳米粒子溶液中。于此溶液中，有机硅烷分子的尾状部份带有正电荷，因而具负电荷的黄金粒子附着于具反相电荷的尾状部份上。
为了将黄金粒子的梯度可视化，Bhat及其同僚使用了原子力显微镜(atomic force microscope)，该种显微镜中的细微探针沿着表面移动，随表面的隆起处与凹槽来揭露其构造特征。为检视有机硅烷分子的梯度，这些科学家使用一项称为近缘X-射线吸收细微结构物(near-edge x-ray absorption fine structure:NEXAFS)的技术。在NEXAFS中，极强的X-射线光源被射向该材料，之后由该材料所发出而被高灵敏度探测器收集的电子，提供了攸关有机硅烷分子于表面上的浓度资料。Bhat表示，有必要证实黄金粒子与这些具黏性的基(groups)两者皆依循相同基底的梯度模板。倘若这些粒子附着于具黏性分子的基底层，出自这两种技术的结果预期是一致的，而其结果恰好显示了上述的预期。Genzer宣称，其方法作为辨认的特征是，这些粒子依循了由有机硅烷具黏性之基所提供预先设计的化学模板。操控该基底模板的能耐，令他们得以调制出具不同特性之有梯度的纳米粒子结构物。
有梯度之结构物的主要优点是，大量结构物能被组合于单一基质上，而被用来供作高产能的加工处理。譬如，能为被用来作为催化剂(化学工业积极搜寻来创造新型、低污染的能源化学品)之纳米粒子簇进行试验的化学家节省时间。Fischer表示，由不同数量组成的纳米粒子簇能被置于单一表面上，且于化学反应中，科学家们能仅测试此表面一次，而无需各别重复每一簇的测试。这种材料也能被使用作为侦测对纳米粒子具特定亲合力的物种传感器，或作为选择特定尺寸的粒子筛选装置。Bhat及其同僚们目前正就具不同黏性的物质与纳米粒子之类似材料的属性进行探索。他宣称，此研究极为新颖乃至于适合此种材料的潜在应用仍有待探索。
另外，《参考消息》2009年7月20日第七版转载阿根廷《21世纪趋势》周刊网站7月17日文章《用激光照射的黄金纳米粒子可用于发现和治疗癌症》，文章说：法国科学家罗曼·基当刚刚获得由欧洲物理学会颁发的2009年菲涅耳奖，这是一项名为“血液肿瘤学”的抗癌战略的领导者之一。基于他的理论，可将黄金纳米粒子引入癌细胞，随后使用激光对这些粒子进行加热，直至病变细胞完全被烧毁。
纳米粒子这种金属结构的直径只有百万分之一米，比发丝还要细1万倍。其新用途在于，可以设法将纳米粒子有选择地引入患者体内，即只进入病变细胞。这样的话，在治疗过程中就只会对肿瘤组织产生影响，而不会出现目前在化疗和放疗过程中经常伤及健康细胞的情况。
这种疗法的关键在于，研究人员必须精通纳米工程学，为此他们首先要能识别病变细胞，其次还要掌握纳米加热技术。第一步是在纳米粒子表面上覆盖能够找到和进入病变细胞的分子。第二步要设法使纳米粒子能够对外部激光的照射作出反应，使后者产生的热量得到充分利用。
该项目尚处于研究阶段，还有待在医学和生物学专家的合作下，得到进一步发展。研究过程中的关键问题是使纳米粒子能够选择进入病变细胞，以及尽可能降低其毒性。黄金具有生物相容性，体液可轻易将其排泄出体外。但是研究人员必须确保在治疗过程中使用的化学物质不会对细胞产生影响。
光与黄金纳米粒子之间的反应不但能起到治疗癌症的作用，还在预防癌症的领域大有用途。基当正在研制一种芯片，该芯片将集成多种一旦遇到癌症标志物就能发送光信号的金属结构。这种“纳米实验室”将能对一滴血同时进行多种平行分析。每个纳米粒子表面上都覆盖着能识别和捕获特定癌症标志物的分子。如果没有捕获到癌症标志物，纳米粒子就会对外界的激光照射产生不同的反应。基当的科研小组已经制造出一个能在血液中检验出类固醇等兴奋剂的纳米传感器模型。这种设备的优点在于，其体积小巧，灵敏度很高，能够检测出癌症标志物很难发现的早期癌症。基当预计，这种检测器将在未来十年内投入使用，其用途将扩展到在农产品当中检测危险的工业化学物质。
