上海交通大学邓涛等人JACS：具有增强光声和光热性能的液态Ga@RGO核-壳纳米粒子的合成！

通讯作者：宋成轶；Yuan Hong；Michael D. Dickey；邓涛

通讯单位：上海交通大学医学院；北卡罗来纳州立大学；上海交通大学

近日，上海交通大学邓涛和宋成轶，上海交通大学医学院Yuan Hong及北卡罗来纳州立大学Michael D. Dickey教授合作报告了一种简单的、一锅纳米探针超声方法制备了基于液态镓(Ga)的核壳纳米颗粒(NPs)，其中液态Ga NPs作为牺牲还原核，并被涂上一层密集填充的厚度可调的还原氧化石墨烯(RGO)纳米片作为壳。这种核壳NPs具有优异的光吸收能力和光热转换效率。

图1. Ga@RGO核壳NPs合成过程的概念和原理图。

相关工作以“Synthesis of Liquid Gallium@Reduced Graphene Oxide Core-Shell Nanoparticles with Enhanced Photoacoustic and Photothermal Performance”为题发表在Journal of the American Chemical Society上。

图2. Ga@RGO核-壳NPs的形貌和组成表征。

要点1. 为了提高液体Ga NPs的光热转换效率，作者利用石墨烯纳米片壳作为强吸收光和光热转换中心。金属核-石墨烯壳合成纳米颗粒的传统方法要求首先对带正电荷官能团的刚性核进行表面修饰，以吸引带负电荷的氧化石墨烯(GO)片。还原氧化石墨烯是通过化学还原氧化石墨烯片而形成的。作者演示了使用纳米探针超声一步合成了涂有致密致密RGO纳米片壳的液态Ga核。

要点2. 这种NPs的高近红外吸收导致光热转换能量达42.4%。这种高效的光热转换，加上液体Ga的巨大固有热膨胀系数，使得这些粒子可以用于光声成像。与裸的纳米Ga NPs和传统的PA造影剂(Au纳米棒)相比，Ga@RGO核壳(1.0 mg/mL)和裸Ga NPs(1.0 mg/mL)之间有5倍的增强，Ga@RGO核−壳NPs (0.1 mg/mL)和Au(0.1 mg/mL)之间有2倍的增强。

要点3. 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。毒性测试表明，核壳NPs对细胞的影响较小，因为还原氧化石墨烯纳米片与Ga NPs紧密结合。

这些新开发的液态Ga NP核-石墨烯壳NPs不仅具有优异的光热和PA性能，而且可以通过调整结构参数来合理设计具有特定多功能的液态金属基纳米材料。此外，由于Ga元素与功能化RGO结合的独特物理化学性质，其核壳结构在蛋白质传递、电分析传感、能量储存等方面也具有潜力

图3. Ga@RGO壳体厚度的合成机理及可调性。

图4.Ga@RGO的光热性能及其数值分析。

图5. Ga@RGO的PA特性及其理论模型。

来源:

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