石墨烯包裹液态嫁的“核壳型”纳米材料？大有用途

近日，上海交通大学的邓涛教授在顶级期刊JACS上在线发表了重要研究成果，报道了由液态镓核和厚度可调的氧化还原石墨烯 (RGO) 壳 (Ga@RGO) 组成的纳米颗粒的合成和应用成果，RGO 的高近红外吸收导致光热能转换为 42.4%。这种高效的光热转换与液态镓的较高固有热膨胀系数相结合，使颗粒可用于光声成像，即将光转换为可用于成像的振动，大大提高了光声信号，具有很高的应用前景。

【研究概要】

本研究报道了氧化还原石墨烯（RGO）包裹液态嫁（Ga）的“核壳型”纳米颗粒(Ga@RGO)合成方法和应用。这些颗粒是通过一种简单的一锅纳米探针超声方法产生的。与裸镓纳米颗粒和金纳米棒（一种常用的光声造影剂）相比，Ga@RGO 的光声信号增强了五倍和两倍。理论模型进一步揭示了影响 Ga@RGO 光热和光声性能的内在因素。这些核壳 Ga@RGO 纳米粒子不仅可以作为光声成像造影剂，而且为合理设计具有特定多功能性的液态金属纳米材料用于医学应用开辟了新途径。

【研究背景】

光声成像是体内成像和癌症检测的有力工具。由于光声纳米材料产生的超声波波长较长，因此它探测生物组织的穿透深度比传统光学成像要深得多。1 3代的光声信号来自两个过程:(1)从激光脉冲粒子吸收光时,一部分生成的热量保留在粒子和引起热膨胀和热(2)也可以进行从粒子周围的介质,导致压力波。因此，可以通过两种途径来提高光声效应的性能:(1)提高光吸收和光热转换效率可以同时有利于两种过程;(2)提高光声纳米材料的热膨胀系数可以促进第一种过程。

液态嫁由于具有较高的热膨胀系数和较大的近红外吸收，以及其非常低的毒性，液态嫁被认为是制备光声纳米材料的最佳选择之一。

图1：Ga@RGO“核壳性”纳米材料的制备流程示意图

图2：材料的表征结果

图3：纳米材料壳层厚度可调机理

图4：材料的光热信号和数值分析结果

图5：材料的潜在毒性检测结果

图6：理论分析和模型

【文章信息】

Y. Zhang, Z. Guo, H. Zhu, et. al., Synthesis of Liquid Gallium@Reduced Graphene Oxide Core–Shell Nanoparticles with Enhanced Photoacoustic and Photothermal Performance. J. Am. Chem. Soc. 2022. (Accepted article)

https://doi.org/10.1021/jacs.2c00162

更多科技咨询，请关注我们！