在斯坦福大学，发现这一实验现象的科学家说，一项再正常不过的实验却产生了“令人眼花缭乱”的惊喜，即发现了使用水滴形成金纳米颗粒和纳米线的新方法。

研究负责人Richard Zare作为人文科学院的化学家和美国斯坦福大学生物学交叉学科（Bio-X）研究计划的联合创始人，他表示，这项技术于4月19日在Nature Communications杂志上发表，这是化学家们对液滴在化学领域的最新发现，可能会产生更环保的方法生产黄金和其他金属纳米粒子。

斯坦福大学国际著名物理化学、分析化学家Richard N. Zare说：“能够在水中发生反应意味着你不必担心污染，这就是绿色化学，”

贵金属

黄金之所以被称为贵金属，是因为它相对来说不易与其他物质发生反应。与通常的镍和铜等金属不同，金不易被腐蚀和被氧化，这也是它成为主流首饰的原因之一。

然而，在20世纪80年代中期，科学家们发现，黄金的化学惰性只是在宏观尺度上表现出来。在纳米尺度上，金颗粒具有非常高的化学反应性并且是优异的催化剂。如今，金纳米结构已经在各种应用中发挥作用，包括生物成像，药物输送，有毒气体检测和生物传感器等方面。

然而，直到现在，制造金纳米粒子唯一可靠的方法是将金的前驱体氯金酸与还原剂硼氢化钠反应。

    该反应将电子从还原剂转移至氯金酸，并在此过程中释放出金原子。根据金原子的结合规律，可以将它们形成纳米级的珠子，金属丝，棒，棱镜等不同形状。

喷洒出的金子

最近，Zare和他的同事们想知道这种生产黄金的反应是否与微小的微米级氯金酸和硼氢化钠液滴发生反应有所不同。微滴的大小是多少？ Zare说：“这就像挤压一个香水瓶，它会喷出一滴微滴。”

从以前的实验中，科学家们知道微滴中的一些化学反应速率比在大体积的溶液中要快得多。

      事实上，研究小组观察到金纳米粒子在微滴中的生长速度快了超过了10万倍。然而，最引人注目的观察发现，在进行对照实验时，他们用微水滴替代了通常释放金颗粒的还原剂。

该研究的第一作者Jae Kyoo Lee表示：“对于发现金的纳米结构可以在没有添加任何还原剂的情况下制备出来的这一现象，我们也十分困惑。”

通过电子显微镜观察发现，金纳米粒子和纳米线似乎融合在一起，就像树枝上的浆果簇。

这个惊奇的发现意味着纯水微滴可以用作生产金纳米结构的微反应器。该研究的共同作者Devareena Samanta，同时也是Zare实验室之前的研究生和论文的共同作者。他说：“更多的证据表明，水滴中的反应与散装水中的反应完全不同。”

Zare说，如果这个反应过程可以规模化，那么它可以消除具有一定潜在毒性的还原剂的需求，从而减少有害身体健康的副作用或降低水路的污染。

目前还不清楚为什么水微滴能够代替该反应中的还原剂。一种可能性是将水转化为微滴大大增加了它的比表面积，为在空气——水界面形成强电场提供了机会，这也促进金纳米颗粒和纳米线的形成。

“一升水烧杯上面的表面积小于一平方米，但如果你将烧杯中的水变成微滴，你将获得大约3000平方米的表面积，这大约有一半的足球场那么大。”Zare说。

该团队正在探索如何利用纳米结构进行各种催化和生物医学的应用，并改进其制造金膜的技术。