سنتز نانو ذرات طلا: طلای کلوییدی سوسپانسیون کلوییدی از نانو ذرات طلا در یک سیال  و معمولا آب است .این مایع دارای رنگ قرمز شدید (برای ذرات کمتر از 100 نانومتر) یا آبی/بنفش (برای ذرات بزگتر) است . به خاطر خاصیت منحصر به فرد نوری، الکترونیکی و تشخیص مولکولی ، نانوذرات طلا  مورد توجه محققان زیادی قرار گرفته و در حوزه های مختلفی همچون میکروسکوپ الکترونی ،الکترونیک ، فناوری نانو وعلم مواد به کار می رود .خاصیت نانوذرات کلوییدی طلا و کاربرد آنها به اندازه و شکل آنها بستگی دارد . به عنوان مثال ذرات شبیه میله دارای قله ی جذب  عرضی و طولی هستند .

سنتز :

به طور کلی  نانو ذرات طلا در یک مایع توسط کاهش اسید کلروآریک H[AuCl4]   تولید می شود .پس از حل شدن اسید  ،در حال اضافه کردن عامل کاهنده ، محلول به سرعت هم زده می شود . اینکار باعث احیای یونهای Au3+  به یونهای Au+ می شود . سپس واکنش تسهیم نا متانسب رخ داده وبه  موجب آن سه یون Au+ به Au3+  و دو اتم Au0 تبدیل می شود .  برای جلوگیری از فرآیند تجمع ، برخی از عوامل تثبیت کننده که به سطح نانوذرات می چسبند به محلول اضافه می شود.  در روش turkevich ، در ابتدا سیترات به عنوان عامل کاهنده عمل کرده و در نهایت به عنوان عامل پوشش عمل میکند که نانوذرات طلا را از طریق تعامل الکتروستاتیک بین  جفت الکترونهای تنها ی موجود بر روی اکسیژن و سطح فلز تثبیت و پایدار  میکند . طلای کلوییدی را میتوان بدون نیاز به تثبیت کننده و توسط فرسایش لیزر در مایع نیز تولید کرد .

روش  Turkevich:

این روش ابتدا توسط J. Turkevich   در سال 1951مورد استفاده قرار گرفت و در سال 1970 توسط G. Frens اصلاح شد. این روش یکی از ساده ترین روشهای موجود است . به طور کلی این روش برای تولید نانوذرات کروی معلق در آب با قطر 10 تا 20 نانومتر مورد استفاده قرار میگیرد. در این روش مقدار کمی از اسید کلرواوریک داغ با مقدار کمی از محلول سدیم سیترات واکنش داده می شود . طلای کلوییدی به خاطر وجود یونها ی سیترات و عملکرد آن به عنوان عامل کاهنده و پوشش دهنده تشکیل خواهد شد. اخیرا ، تکامل نانوذرات طلای کروی در واکنش Turkevich روشنتر شده است . جالب است توجه داشته باشید که شبکه ی گسترده ای از نانوسیم های طلا به عنوان یک واسط گذرا تشکیل می شود.این نانوسیم ها مسئول ظاهر سیاه محلول واکنش قبل از تبدیل آن به رنگ قرمز آجری هستند. برای تولید ذرات بزرگتر، مقدار کمتری از سدیم سیترات باید اضافه شود (احتمالا پایین تر از 0.05 درصد). کاهش در مقدار سدیم سیترات اضافه شده ، باعث کاهش مقدار یونهای سیترات موجود برای پایدار کردن ذرات می شود . این موضوع منجر به تجمع یونهای کوچکتر برای تشکیل یونهای بزرگتر می گردد .

روش Brust :

این روش برای اولین بار توسط Brust  و Schiffrin در اوایل سال 1990 کشف شد و برای تولید نانوذرات طلا در محلول آلی که به طور طبیعی با آب قابل مخلوط شدن نیستند (مانند تولوئن) ، مورد استفاده قرار گرفت . این روش شامل  واکنش محلول اسید کلرواوریک بامحلول  تترا اوکتیل آموینوم برمید (TOAB  ) در تولوئن و سدیم بروهیدرید به عنوان عامل کاهنده و ضد انعقاد است .

نانو ذرات حاصل از این روش تقریبا 5 تا 6 نانومتر خواهند بود . NaBH4 به عنوان عامل کاهنده و TOAB  به عنوان تثبیت کننده و کاتالیزور انتقال فاز عمل میکند. توجه به این نکته ضروری است که TOAB  با نانوذرات طلا به طور محکم پیوند نمی شود .بنابراین محلول به صورت تدریجی و در طول دوهفته متراکم خواهد شد. برای کاهش زمان ، میتوان از یک عامل پیوندی قوی مانند تیول (به خصوص آلکان تیول )استفاده کرد. برخی از عوامل انتقال فاز ممکن است به نانوذرات خالص پیوند خورده باشند .این کار می تواند خواص فیزیکی مانند حلالیت نانو ذرات را تحت تاثیر قرار دهد. بنابراین برای حذف هرچه بیشتر این عامل ها ، نانوذارت باید توسط استخراج سوکسله (soxhlet  )تصفیه و خالص گردد .

روش Perrault :

این روش توسط Perrault  و Chan در سال 2009 کشف گردید و از هیدروکینون برای احیای HAuCl4  در یک محلول آبی که شامل15 nm از دانه های نانوذرات طلا ست استفاده میشود .  این روش سنتز مبتنی بر دانه شبیه استفاده در  فیلمهای عکاسی است . دانه های نقره درون فیلم از طریق افزودن نقره ی احیا شده به سطح آن رشد داده می شود. به همین ترتیب ، نانوذرات طلا می تواند در ربطه با  هیدروکینون برای کاتالیز احیای یونهای طلابر روی  سطح آنها عمل کند. وجود تثبیت کننده ای همچون سیترات منجر به رسوب کنترل شده ی اتم های طلا بر روی ذرات شده و رشد پیدا میکند. معمولا ،دانه های نانوذرات با استفاده از روش سیترات تولید میشود.

روش Martin :

این روش ساده توسط Martin و Eah در سال 2010 کشف شد . برای کنترل دقیق استوکیومتری احیا ، از تنظیم نسبت یونهای NaBH4-NaOH به یونهای HAuCl4-HCl  در منطقه ی شیرین به همراه گرمایش استفاده میشود.ذرات آبی به خاطر بار بالایشان از یونهای اضافی در محلول از لحاظ کلوییدی پایدارند. این ذرات میتوانند با گروههای هیدروفیل مختلفی پوشیده شده و یا با مولکولهای آب گریز برای کاربرد در حلالهای غیر قطبی  مخلوط شوند. در حلالهای غیر قطبی ، نانوذرات بسیار باردار باقی می مانند و بر روی قطرات مایع خود تجمعی میکنند تا یک تک لایه ی دوبعدی از نانوذرات را تشکیل دهند.

روش Navarro et al. :

همانطور که قبلا نیز گفته شد ، کنترل دقیق اندازه ی ذرات با چندپاشیدگی کم برای نانو ذرات طلای کروی ، برای ذرات بزرگتر از 30 نانومتر سخت و دشوار است . برای فراهم آوردن بیشترین کنترل بر ساختار نانوذرات ، Navarro و همکارانش از پروتکل تک ظرفی استفاده کردند. این روش شامل افزودن سدیم استیل استونات است که اجازه ی احیای Au III   به AU I  را داده  و سریعا به دنبال آن سدیم ستیرات اضافه میشود . برای انجام این آزمایش ، خلوص سدیم استیل استونات بسیار مهم است .در عمل غلظت سدیم سیترات و تترا کلرواورات  (tetrachloroaurate ) بر روی مقادیر 0.30 mM  و 0.255mM  ثابت است . در این شرایط و بدون سدیم استیل استونات ، نانوذرات به دست آمده به سرعت رسوب میکند. غلظت سدیم استیل استونات را میتوان بر روی 0.33 تا 1.0 mM تنظیم کرد. اضافه کردن سدیم استیل استونات به محلولزرد رنگ  یون طلای در حال جوش ، منجر به بی رنگ شدن آن می شود. در عرض چند دقیقه ، محلول به رنگ آب- بنفش در آمده و تولید هسته های طلا مشخص میگردد. سپس ساختار بلوری کوچک روی محلول منتشر شده و اجازه ی رشد ذرات کروی نهایی  را میدهد.

سونولیز :

روش دیگر برای تولید تجربی نانوذرات طلا استفاده از سونولیز است . اولین روش از این نوع توسط  Baigent و Müller  اختراع شد. این روش از فراصوت برای فراهم کردن انرژی مورد نیاز برای فرآیند استفاده میکند و نانوذراتی با قطر کمتر از 10 نانومتر تشکیل می شود.

روشهای مبتنی بر شیمی سبز :

مواد شیمیایی گیاهی موجود در منابع مختلف گیاه به عنوان یک ابزار در حال توسعه و یک مسیر مصنوعی مقرون به صرفه تر و سازگار با محیط زیست در تشکیل نانوذرات طلا استفاده شده است.با توجه به اصول شیمی سبز ، این روشها استفاده  از مواد شیمیایی غیر سمی ،مصرف انرژی حاشیه ای ، مواد تجدید پذیر و حلالهای کم خر برای محیط زیست را به کار میگیرند تا مصرف، دفع و عواقب خطرناک این مواد کاهش پیدا کند.   یکی از روشهای سبز برای تولید نانو ذرات طلابهره گیری از مواد شیمیایی گیاهی و پلی فنول  موجود در برگ چای سیاه دارجیلنگ  با آب به عنوان حلال بی ضرر در دمای اتاق است . موادشیمایی موجود  در برگ چای سیاه باعث  احیای  HAuCl4 به نمک آن شده و تجمع اتم های طلا برای تشکیل نانوذرات را تثبیت میکند.

علاوه بر مزایای محیطی استفاده از چای سیاه ، اندازه ی نانوذرات توسط غلظت چای تحت تاثیر قرار میگیرد . جذب و اندازه ی نانوذرات تشکیل شده را می توان با ستفاده از طیف سنجی ماورا بنفش تشخیص داد. یکی دیگر از روشهای سبز استفاده از هل (Elettaria cardamomum ) و دارچین در سنتز نانو ذرات طلاست .