1. 引言

金纳米粒子的结构是由一个基础金核（原子金Au）及包围在外部的双离子层构成，紧连在金核表面的是内层负离子，外层离子层H 则分散在胶体间溶液中，以维持金纳米粒子的稳定状态。在球形粒径和单分散性可以有效控制的情况下，通过改变反应条件和破坏各向同性生长的趋势，引导纳米颗粒的各向异性生长，即可合成具有更为复杂特征的非球形纳米颗粒，如棒状、管状、片状、同心核壳、中空胶囊或者合金的纳米材料^［1-4］。在金纳米粒子的研究领域中，研究最为广泛、最具应用潜力的是金纳米棒(AuNRs)。

2. 金纳米棒的特性

金纳米棒于宏观结构上可以分为横向部分和纵向部分，显示在LSPR光谱^[5，6]上，则表现为纵向吸收峰和横向吸收峰。随着研究工作的逐渐开展，人们发现金纳米棒的尺寸和晶体结构的差异对于应用有着显著的影响^[7］，对金纳米棒合成的有效调控直接决定着其后续应用研究的效果^［8～10］。金纳米棒光学和电化学性能可通过其长径、短径、长径比和分布范围的调节而改变，比如通过调节金纳米棒的长径比来调控金纳米棒的局域表面等离子共振吸收峰，可使其从可见光区调节到近红外区，提高其对周围的介电常数的敏感度，增强其在生物传感领域的信号放大效果，这明显区别于普通金纳米粒子。

3.金纳米棒的生长机理

Cotie 小组认为，金纳米棒是随机生成的，如爆米花在微波炉中，开始时每个种子是休眠状态，一段时间后迅速形成金纳米棒。Vaia 等利用配体交换与捕捉手段研究了不同生长阶段的金纳米棒结构，他们发现金纳米颗粒种子经历快速各向同性生长，然后进入各向异性生长模式，经过5个阶段的生长生成八棱柱纳米棒。这些研究揭示了金纳米棒的生长过程的许多重要特征，特别是从各向同性向各向异性的转变。然而，仍然缺乏对形态控制中的化学过程的清楚解释，特别是在金纳米棒的合成中银离子和表面活性剂的确切机理。虽然有共识认为在银离子辅助生长方法中银离子的存在对于最佳形式非常重要，但也有很多研究工作描述了具有大长径比，大小和单分散性的银离子浓度的关系，但对银离子的确切机理发挥的作用，大家有不同的看法，主要包括以下三点：一是将Ag离子和CTAB一起作为特定的表面保护剂;二是Ag（UPD）离子欠电位沉积到金纳米棒的晶体表面，决定了最终产物的形态;三种Ag离子影响CTAB胶束的结构，并提供了引导金纳米棒生长的软模板。

4. 金纳米棒的制备

金纳米棒的合成归纳为模板法、电化学法、晶种生长法以及光化学法 4 种类型。

4.1模板法

1992年，Martin 等人首次报道了金纳米棒的模板合成^[11]。在该方法中，通过在纳米多孔氧化铝或聚碳酸酯膜的孔内电化学沉积金来合成金纳米棒。 Au /Al₂O₃模板光学透明，并且复合膜的颜色可以随着金纳米棒长宽比的改变而改变。在该方法中，首先溅射少量的Ag或Cu到氧化铝模板上，然后在其中电化学沉积金纳米孔。在聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的存在下，氧化铝模板和铜的选择性溶解导致纳米棒的分离并使它们可分散在水中。纳米棒的长度可以通过在孔内沉积的金的量来控制。纳米棒的直径取决于孔尺寸，这允许改变它们的厚度。下图分别是模板法制备金纳米棒的流程图（1）和模板法制备金纳米棒的不同形貌TEM图（2）