武大张志凌Anal. Chem.：单纳米颗粒电化学碰撞监测纳米颗粒团聚和聚集！

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研究内容

纳米颗粒（NP）团聚/聚集过程的原位监测至关重要，因为它严重影响细胞进入、生物安全、NP的催化性能等。然而，通过电子显微镜、，这需要样品预处理并且不能代表溶液中的天然态NP。考虑到单个纳米颗粒电化学碰撞（SNEC）对于在单个颗粒水平上检测溶液中的NP是强大的，并且电流寿命（指电流强度衰减到原始值的1/e的时间）在区分不同尺寸的NP方面是熟练的，
武汉大学张志凌教授开发了基于电流寿命的SNEC，区分单个Au NP（d＝18 nm）与其团聚/聚集。在单颗粒水平上仔细研究了小尺寸NP的团聚/聚集过程以及团聚与聚集的区别。结果表明，在0.8 mM HClO4中，Au NPs（d=18 nm）的团聚/聚集在两小时内从19%上升到69%，而没有可见的颗粒沉积物，在正常条件下，Au NP倾向于不可逆地团聚而非聚集。相关工作以“Current Lifetime of Single-Nanoparticle Electrochemical Collision for In Situ Monitoring Nanoparticles Agglomeration and Aggregation”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。

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研究要点

要点1. 作者使用电流基于寿命的SNEC来区分单个Au NP（d＝18 nm）与其团聚/聚集。团聚/聚集在形态上是复杂的，这可能导致其碰撞行为的显著差异。
要点2. 结果表明，在0.8 mM HClO4中，Au NPs（d=18 nm）的团聚/聚集在两小时内从19%上升到69%，而没有可见的颗粒沉积物，在正常条件下，Au NP倾向于不可逆地团聚而非聚集。
要点3. 目前基于寿命的SNEC尚未进一步扩展以区分聚结/聚集，如二聚体和三聚体或链簇和封闭堆积簇。考虑到具有不同形态的团聚/聚集的不同碰撞行为，理论上彼此的电流寿命可能存在明显差异。因此，一旦具有不同形态的团聚/聚集的标准样品可用于测试彼此的当前寿命，就有望实现基于当前寿命的团聚/凝聚的进一步区分。
该提出的基于当前寿命的SNEC可以作为一种补充方法，在单颗粒水平上原位监测溶液中小型NP的团聚/聚集，并为NP的实际应用提供有效指导。

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研究图文

图1.（A）单个Au NP及其聚集/聚集的典型峰值事件。虚线表示以指数衰减表示的模拟结果。（B）单个Au NP的尺寸相关电流寿命及其团聚/聚集的图示。图2.（A）超声处理和非超声处理Au NP的流体动力学直径。（B）在N2饱和的0.8 mM HClO4溶液中，超声处理和非超声处理的Au NP碰撞Au UME的计时电流测量i-t曲线。（C）超声处理和非超声处理Au NP的统计电流寿命直方图。图3. 图1B中表示了超声处理（a）和非超声处理Au NP（B）的峰值事件的电流寿命与电流强度的关系。（C） 根据理论和实验值确定的分散Au NP的统计电流强度直方图，n=100。图4.（A）在N2饱和的0.8 mM HClO4溶液中，Au NP碰撞Au UME（d=30 μm）。（B）不同时间峰值事件的当前寿命，n=100。（C）不同时间的团聚/聚集比例，n=100。图5.（A）基于当前寿命的SNEC示意图，用于区分Au-NP团聚和聚集。（B）监测Au NPs团聚和聚集的计时安培法i-t曲线。（C）超声处理对Au纳米颗粒团聚/聚集率的影响（d=18 nm）。（D） 加入高氯酸1.0小时后，单个Au NP的百分比、团聚和聚集。

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文献详情

Current Lifetime of Single-Nanoparticle Electrochemical Collision for In Situ Monitoring Nanoparticles Agglomeration and Aggregation
Yi-Yan Bai, Yan-Ju Yang, Ying Xu, Xiao-Yan Yang, Zhi-Ling Zhang*Anal. Chem.DOI: 10.1021/acs.analchem.2c05016