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光是人类探测未知世界时最基本、最主要和最有效的手段。而在探测未知世界时“越来越大”和“越来越小”是2个永恒不变的方向。探测不同大小的物质就需要不同频段的波长，在观测纳米尺度的物质内部结构时，就需要纳米尺度波长以下的电磁波，如果想把纳米尺度的物质观察的越清晰明了，对电磁波的强度要求就越高。同步辐射光源作为一种新型光源，其波长范围覆盖硬X射线、软X射线、紫外光、可见光和红外光，是目前覆盖波长范围大且亮度高的唯一一种光源，单就能够观测纳米物质的X射线来讲，同步辐射的X光源亮度比普通X光机的亮度要高十多个量级；同步辐射光源的发射角很小，使光的准直性优秀；由于同步辐射光是靠电子加速产生的，其时间结构与电子束相同，也就是说同步辐射是一种脉冲信号，这使得同步辐射光源在超快信号采集上也有十分大的潜力。基于这些优点，同步辐射技术在物理、化学、材料学、生物学、环境、能源乃至考古等诸多领域得到了极其广泛的应用，成为探索微观世界最先进的实验平台。
1959年，理查德·费曼发表了“在介于微观和宏观领域有大量创新空间”著名的演讲。费曼指出，如果能在原子/分子尺度按照人的意志来制作材料和装置，那将是振奋人心的新发现。这也就是现如今所说的纳米材料的可控制备，半个多世纪以来，纳米材料与纳米技术的发展已经渗透到社会的各个角落。
由于纳米材料尺度小，导致纳米材料所展现出来的各种性质与块体材料迥然不同。发现和利用这些特性正是纳米科学的最终目的。
纳米科学的发展可以划分为3个阶段：第1阶段：在实验室探索用各种物理与化学手段制备纳米材料，并研究对其进行评估和表征的方法；第2阶段：发掘和利用纳米材料奇特的物理、化学和力学性能，寻求潜在的应用价值；第3階段：按照人们的意愿构造纳米结构体系，使其真正步入实用领域，为人类造福，这一阶段就是费曼提出的最终设想。然而要实现这一阶段，就要求人们对纳米材料制备过程中的行为、机理有详细的认知。因此，研究纳米材料的生长方式并探索其机理不仅是对纳米材料可控制备的完善，也是纳米技术进入自由意志制备阶段的必经之路。
然而，由于纳米颗粒的种类繁多，制备方式也多种多样，对颗粒生长过程的研究仍然处于初级阶段，主要原因在于纳米颗粒制备过程的原位表征存在着较多的困难。因此要获得较为细致的纳米颗粒的生长过程，可以从提高表征技术和简化制备方法2方面入手。
就表征技术而言，同步辐射装置在纳米材料领域的应用中的具体方法可以分为小角X射线散射（SAXS）、X射线衍射（XRD）和X射线吸收精细结构（XAFS）。近年来随着探测技术和原位配套装置的发展，SAXS原位实验的时间分辨率已经达到了秒甚至毫秒量级，实现了对纳米颗粒形成过程的实时监测。
至于制备方法，贵金属纳米颗粒的制备相对于其它类型的纳米颗粒要简单许多。银作为所有贵金属中最便宜的一种，其各种物理化学性质也都极为突出。而纳米尺度银的物理化学性能稳定，在电学、光学和催化等方面具有十分优异的性能，同时关于银纳米颗粒制备方法的研究也比较多，为对银纳米颗粒生长过程的研究提供了一定的实验基础。
一、同步辐射简介
同步辐射是由接近光速运动的电子在磁场中作曲线运动时沿切线方向产生的电磁波，这种辐射的能量集中在一个很小的角度以内，是一种高能的光源，是研究微观世界的先进技术。纳米材料由于其尺寸小、活性高等特点，在制备和应用过程上的表征都有着很大的困难。而同步辐射在应对这些困难时效果显著。
1947年，美国通用电器公司在电子同步加速器上发现了一种电磁辐射并称之为同步辐射，其产生的主要原因是电子在同步加速过程中做圆周运动[1]。80年间，同步辐射已经从最初的一代光源发展到高亮度、高能量的第3代光源，成为继激光和X之后的另一种重要光源，其在X射线波段、紫外波段和红外波段都有较多特性，从而使得同步辐射光源在许多基础学科研究和精密仪器加工上都得了广泛的应用。目前，全球共有80多台正在运行的同步辐射装置，此外还有十多台新同步辐射光源在筹划建设。目前我国正在运行的同步辐射装置有4台。第1台是1989年在中国科学院高能物理研究所建设的基于高能电子对撞机的第1代光源，能量为2.5GeV；随后在1991年，中国科学技术大学建成了0.8GeV的第2代中能光源；同样在20世纪90年代，台湾新竹建成了1.5GeV的第3代光源；2008年，上海建成了3.5GeV的第3代光源。从同步辐射装置发展速度上就可以看出广大科研工作者对高能光源的需求，因此我国在“十三五”计划中提出将在北京建设一台高能量、低发射度的第3代步辐射先进光源。
二、同步辐射实验技术
同步辐射在各个领域的研究多采用X射线波段，因此下文只对同步辐射X射线相关的实验技术进行介绍。当X射线照射到样品上时，部分X射线会穿透样品，而另一部分则会与样品中的电子发生作用，产生相干散射、非相干散射、光电效应和热。通过对X射线与物质作用产生的不同信号进行探测就可以获得物质的相关信息。
相干散射是由弹性碰撞引起的，可以互相干涉。非晶体或者长程有序度比较差的晶体（比如金属纳米颗粒）的相干散射可以在偏离入射方向很小的角度上观察到，称为小角X射线散射（Small-angle X-ray Scattering，SAXS），这种散射信号多用于研究各种各样的纳米材料以及块体样品中纳米尺度的结构信息，应用十分广泛。这种实验手段对样品和环境要求都比较低，十分适合用于原位表征，也是本文主要采用的表征手段之一。晶体的相干散射只有在少数几个方向上相互加强，产生强度较大的信号，这种信号被称为衍射峰（X-ray diffraction，XRD），多用于测定晶体结构、多晶材料的相结构、晶粒大小、晶粒取向等。当样品结晶度较好且为粉末状时，普通X光机的光强就可以获得信号较好的XRD数据，而当样品结晶度差、样品为非固态或者需要原位环境时，XRD的数据探测就需要强度更高的同步辐射光源。 非相干散射是由非弹性碰撞引起的，主要有康普顿散射、X射线拉曼谱和共振非弹性散射等，可以用来测定样品中的电子结构和声子结构等。但由于非相干散射信号弱，需要较高的入射强度，尽管同步辐射X光源的强度已经很高，但非相干散射相关技术并不十分成熟，属于发展中的表征手段。
光电效应是较高能量的入射光子把样品内层电子激发到真空能级以上形成自由电子的现象。对光电子谱的探测能够得到样品中电子状态的信息，从而确定样品的化学结构、能带结构等。但由于实验必须在超高真空下进行，需要较大的资金支持，是一种昂贵而且复杂的实验方法。
通过采集不同入射波长X射线穿透样品后的强度可以获得物质的吸收光谱，当X波长分辨率较高时，可以从吸收光谱中获得X射线吸收精细结构（X-ray absorption fine structure，XAFS）。这种X射线吸收精细结构可以用来确定样品成分、研究元素的化学价态、电子结构和定量拟合样品的微观几何结构，是同步辐射技术中较有特色的表征手段之一。
三、同步辐射技术在纳米材料研究中的应用
同步辐射光源提供的X射线比实验室X光机亮度要高出多个数量级，且光通量较大，在纳米材料的结构和性能表征方面有着重要的作用和广阔的前景，总结同步辐射X光源在纳米材料领域研究的主要优势有以下几点：经过几十年的发展，目前的第3代先进同步辐射光源是具有超高亮度、覆盖波长范围大（γ射线到红外）和相干性好的光源，能够很好的解决纳米材料尺寸小、信噪比差等表征难题；较电子束而言，X射线与样品作用要弱很多，且对样品结构的干扰和损害较少，因此用高能同步辐射X光源获得的样品信号比高能电子束获得的信号更加可靠；由于同步辐射光源强度高，穿透性强，对环境要求较小，不再要求常规实验室手段需要的高真空环境，为许多纳米溶液、纳米粉体的原位实验设计提供了许多便利条件；X射线波长在 量级，因此其散射信号特别适用于研究0.1～100nm尺寸内的物质信息，且对样品要求很低，是研究纳米材料和纳米结构十分有效的表征手段；基于同步辐射的微聚焦技术已经可以将X射线的光斑聚焦到纳米量级，这不仅可以更精确的表征几个纳米颗粒的结构信息，还使其实验结果在具有较好的统计性的同时也有较好的单体信号；同步辐射较高的光强能在较短的时间内获得较多的实验信号，从而获得各种时间分辨率的实验谱图，这为纳米材料结构变化的原位实时观测提供了有效途径，是研究纳米材料形成机制的必要手段。
同步辐射技术研究纳米颗粒形成机理的主要手段有小角X射线散射、X射线衍射和X射线精细吸收结构3种。
1.同步辐射小角X射线散射（SAXS）
早期对纳米颗粒形成过程的研究多采用紫外可见光技术，Henglein等人[2，3]通过该种方法研究了辐照还原制备银纳米颗粒的过程。结果表明，溶液中存在的二聚体和四聚体是银纳米颗粒形成的前提，这种多聚体达到一定浓度后溶液中会形成更大的颗粒并持续长大。整体上银纳米颗粒的形成比较符合LaMer理论，但这种方法定量分析结果精确度不足，时间分辨率有限。Luchez等人[4]同样采用辐照法对银纳米颗粒的过程进行了研究，他们并没有观测到多聚体的存在，而且他们认为零价银原子的单体是存在了几个毫秒以后才团聚成银颗粒的。
基于同步辐射技术的实验技术更适合进行纳米材料生长过程的研究，相关的研究成果更为精确，随着同步辐射技术的发展，其在纳米颗粒形成过程中的研究成果也较为丰富。Mari等人[5]采用原位小角散射方法研究了银纳米颗粒的形成，他们认为该过程主要可以分为3个阶段，首先是溶液中形成小的原子晶核，接着晶核长大形成小颗粒，最后颗粒发生团聚并形成较大的纳米颗粒。K.Biswas等人[6]采用小角X射线散射研究了等温滴定法制备金纳米颗粒的动力学生长过程，并结合透射电镜实验，发现金纳米颗粒的生长过程并不符合Ostwald熟化机制中的扩散限制，而是呈一个S形的生长速度曲线。为了获得溶液中反应开始较早期的数据信息，J.Polte等人[7-9]分别采用了连续流法、静止流法、自由落体溶液法结合原位X射线小角散射的实验手段提高了时间分辨率，获得了金（Au）、银（Ag）等贵金属元素在溶液中早期反应过程的颗粒半径、分布等信息。结果显示在Au溶液中，Au+在0.2s内形核，然后这些小核再逐渐合并成大的纳米颗粒；在Ag溶液中，早期的快速形核阶段与Au溶液是相同的，不同的是小的Ag核会受到溶液中BH4-水解过程的影响，出现一种不同于Au颗粒的长大过程。图1分别给出了Au和Ag两种纳米颗粒具体的生长过程。这一研究通过采用空间换时间的方法，结合多种原位反应表征装置与小角X射线散射技术对反应体系的早期过程进行了表征，并获得了反应较早期的溶液信息。通过对大量相关文献的调研发现，关于纳米颗粒形成过程相关的研究中，该研究内容是目前时间分辨率较高的一组研究，然而该研究仅给出了颗粒的生长步骤，对动力学过程并没有进行详细的描述，对生长速率的变化也没有做出细致的分析，对反应体系的初始条件如初始溶液中金属离子浓度、表面活性剂在溶液中的作用等都没有进行讨论。此外，关于纳米颗粒形成的过程也没有给出相关的数学模型。这些问题都是十分值得做更深一步地研究与探讨的。
Masafumi Harada等人[10，11]通过光还原法结合原位小角X射线散射实验对铑、铂、银等贵金属元素在溶液中的形核长大过程进行了研究，这种光还原方法的反应速率比较低，能够持续的为体系补充新的金属原子，使颗粒在一种特殊的状态下生长。实验发现，Ag纳米颗粒的形成存在一个诱导期，诱导期内银离子被还原成银原子并团聚成小颗粒。由于光还原过程较长，诱导期后溶液中的颗粒同时存在形核与生长2个过程。根据溶液中颗粒尺寸的变化，可以将银纳米颗粒的生长过程分为3个阶段。这3个阶段分别为还原-形核阶段、Ostwald熟化階段和团聚生长阶段。其中还原-形核阶段属于缓慢的光还原过程，此时颗粒尺寸在2～3nm之间，Ostwald熟化阶段与团聚生长阶段颗粒尺寸快速生长，最终达到8nm左右。铂纳米颗粒的生长过程与银纳米颗粒相似，只是反应速率和不同阶段的具体时间不同，而铑元素的颗粒则是在很长一段时间都遵循还原形核过程，之后有一小段时间是属于Ostwald熟化过程。 Simo等人[12]采用同步辐射技术研究了石灰玻璃基底上温度影响银纳米颗粒的形成过程。结果表明，不同温度下银纳米颗粒有着不同的生长行为，颗粒是通过基底上的银原子向银纳米颗粒上扩散的方式长大的，这与光还原条件下的Ostwald熟化过程并不相同。
2.同步辐射X射线衍射（XRD）
同步辐射XRD技术纳米材料的形成过程表征中也有较多的应用。Testard等人[13]采用静止流装置结合同步辐射技术，实现了SAXS、XRD和UV-vis三种方式并联的实验技术，采用这种技术研究金纳米颗粒的形核与生长过程的实验数据达到了毫秒量级。该实验在方法和时间分辨率上都有了较大的突破。结果表明，纳米颗粒的形核速率受配体影响明显，用烷氨基配体的形核速率较用烷酸基高10倍以上。但该实验并没有给出金纳米颗粒形成的具体形式。
3.同步辐射X射线吸收（XAFS）
Sun等人[14]采用连续流装置结合X射线吸收精细结构方法对金纳米颗粒的形成开展了研究。结果表明，溶液中的AuCl4-首先被还原成为AuCl3-，随后通过金原子之间的键合形成AunCln+x型的复合团簇，当n的值大到一定程度后，溶液中形成金纳米颗粒。
随着同步辐射技术的发展，关于铂（Pt）纳米颗粒的研究也有了迅速的发展。开始的多采用常规实验室表征手段[15-18]，随后相关的理论计算也有较多的报道，采用同步辐射技术研究铂纳米颗粒的研究使其具体形成方式更为清晰。Frenkel等人[19]采用经典形核理论对铂纳米颗粒的形核速率进行了计算，但计算结果与实验数据相差很大。2004年，Tseng等人[20]采用基于同步辐射的XAFS技术研究了还原PtCl62-制备铂纳米颗粒方法中的形核过程。他们认为铂纳米颗粒的形成可以分为胶束团簇形成、高价氯还原成低价氯、配位体交换、零价铂形成和铂原子团聚六个阶段。Harada等人[21]同样采用基于同步辐射的XAFS技术研究了不同溶液条件下PtCl62-的光还原过程。该反应过程的反应速率较Tseng等人的结果低，但变化步骤基本相同。Liu等人[22]采用不同还原剂获得了不同形状的铂纳米颗粒，通过原位观察发现，配体影响下铂原子团聚方式的不同是颗粒形成不同形状的主要原因。
除了常见的贵金属纳米颗粒外，镍、钯、铑、钌等元素的纳米颗粒的相关研究成过也较多。但大都是针对制备和性能表征等方面的，关于纳米颗粒的形成机制方面的研究相对要少很多。镍纳米颗粒由于其价格低廉，性能优异，在当今社会中已经有了比较广泛的应用，特别是在制备方法和性能表征方面的报道都比较多。在能源领域，镍纳米颗粒的形成过程也有一定的研究，但在溶液环境中镍纳米颗粒的研究并不多，这主要是因为镍纳米颗粒的形成要比一些贵金属纳米颗粒快很多，对原位表征要求更高。Beale等人[23]采用原位成像、Uv-vis和近边吸收结构结合的方法研究了铜离子被还原的过程，结果表明二价铜离子的还原需要在硫酸根离子存在的条件下才能被观察到，由于反应中生成大量气泡，并不能确定最后的产物。Okuoka等人[24，25]采用能量分散的时间分辨XAFS技术对铑纳米颗粒在二氧化钛表面的形成过程进行了研究。研究发现，三价铑离子首先吸附到二氧化钛表面，然后被还原成零价铑原子。由于基底的限制，铑-铑金属键的形成较为困难，这种方法获得的颗粒尺寸较小。颗粒的形成过程持续1.5h左右。Henglein等人[26]通过辐照还原法将二价钯逐步还原成钯原子，随后形成钯颗粒。他们发现钯原子团簇的形成有2种方式，一种是一价钯离子的合并方式，另一种是一价钯离子的歧化方式，但由于表征精度的限制，他们并没有给出2种方式的区别。
四、纳米材料的研究现状
1.纳米材料的特性
纳米材料是指尺寸限制在纳米尺度的材料，一般分为纳米结构材料和纳米相/纳米粒子材料。前者是指凝聚的块体材料，由具有纳米尺寸范围的粒子构成；而后者通常是指分散态的纳米粒子。这里所说的纳米尺寸的覆盖范围可以大到100～200nm。纳米粒子作为一类新的物质层次，出现了许多独特的性质和新奇的规律，如小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等。它们使纳米材料呈现许多奇异的物理、化学性质，出现一些“反常现象”。如金属为导体，但纳米金属微粒在低温时由于量子限域效应会呈现电绝缘性；铁磁性的物质进入纳米级（约5nm），将由多畴变成单畴，显示极强的顺磁效应；当粒径为十几纳米的氮化硅微粒组成了纳米陶瓷时，已不具备典型共价键特征，界面键结构出现部分极性，在交流电作用下电阻很小；化学惰性的金属铂制成纳米微粒后却成为活性极好的催化剂，诸多特异新颖的功能注定了纳米材料的应用前景十分广阔。尽管目前纳米材料在制备、结构表征与性能测试等方面都取得了显著的进步，但很多纳米结构的形成机理并不清楚，这使得纳米结构的可控制备、结构表征与性能测试都受到了较大的限制。这些问题都是纳米技术中的最基本也是最重要的问题，具有较高的普遍性，是纳米领域科研工作者们十分关注也亟待解决的。
2.纳米材料的制备及其表征方法
纳米材料的制备方法多种多样，而且还在不断的发展和更新。按照传统的分类标准，通常可以将纳米材料的制备分为2大类，即化学方法和物理方法。化学方法主要包括气相法、液相法、电化学法等。物理方法则指的是机械粉碎等方法。但是在科学研究中不应以简单的物理或化学定义对纳米材料的制备进行归类，而应关注于每种方法的特点。例如，液相法制备纳米材料的共同点是以均匀溶液为出发点，通过不同手段得到纳米颗粒，其中包含了许多具体的方法如溶胶-凝胶法、微乳液法。
纳米材料的表征方法按目的分主要有：化学组成、静态分析、尺度分析、表面分析、热分析、震动光谱分析与显微结构分析等。按表征方法分主要有：扫描电镜、透射电镜、激光粒度分析、紫外可见光吸收、X射线衍射、小角X射线散射、X射线吸收精细结构等。这些表征手段在纳米材料研究领域中都发挥着重要的作用，但也都有各自的优缺点。比如，电子显微镜方法研究纳米颗粒有着直观、快捷等优点，但其观察结果统计性差，并且难以对材料进行原位观察；紫外可见光吸收方法方便快捷，原位实验开展方便，但是对样品浓度要求高，波长范围有限，且信号单一，难以进行定量的分析；激光粒度分析实验方法自动化程度高，测定速度快，但是對样品要求也很高（浓度不能过高，形状需要是规则的球体），而且实验误差较大；X射线衍射技术的实验过程主要适用于晶体材料，且扫描时间普遍较长，不适合用于开展原位实验；小角X射线散射有对样品要求小、原位实验开展方便、统计性高等诸多优点，但是该方法直观性比较差，而且数据解析过程复杂，此外小角X射线散射手段还存在一个不足，即无法区分“互补体系”，对于互补体系的描述用图2来给出。
根据上述表征方法，不妨将其分为常规表征手段和基于X射线的表征手段。采用常规表征手段研究纳米材料时，科研人员遇到了诸多的困难，有些依靠改进和完善常规表征手段是难以解决的，主要因为纳米材料尺寸较小，其单体信号较弱，且纳米材料的长程有序结构较差，导致用于块体材料的手段研究纳米体系时会导致纳米材料的失效。基于X射线的表征手段能够更好的适用于纳米材料的原位、实时和动态的表征。但实验室的X光机功率较低，这使得实验信噪比较差，原位实验开展困难，只有采用更好的X光源才能够在纳米材料的原位、实时和动态表征过程中获得更好的信噪比与更高的时间分辨率。
五、Ag纳米颗粒
Ag作为常见的贵金属元素，在诸多方面都有着十分优异的性能，而在纳米尺度，其性能更加惹人注目。目前，银纳米材料已经在催化、低温超导、电子浆料、抗菌抑菌、生物传感等等领域得到了十分广泛的应用。纳米银的主要应用有以下几个方面：
1.在光学领域的应用
纳米银可用作表面增强拉曼光谱（SERS）的基质，实验证明SERS的获得与吸附分子的电性和纳米银的表面电性有关。选取电性合适的纳米银，可以获得较强的SERS，进而扩大SERS的研究范围。由于纳米银粒子表面等离子振荡吸收峰附近具有超快的非线性光学响应，科学家发现把纳米银掺杂在半导体或绝缘体中，可获得较大的非线性极化率，利用这一特性可制作光电器件，如光开关、高级光学器件的颜色过滤器等。
2.催化作用
纳米银可以用作多种反应的催化剂。Han等人通过真空蒸镀法制备了用于光催化还原离子的沉积纳米银的TiO2。在此环境中，光催化剂TiO2和Ag/TiO2对还原为Se（Ⅵ）都有效。只是使用没有修饰的TiO2光催化剂时，在Se（Ⅵ）被完全还原为硒（Se）后，还需进一步将Se还原为以H2Se形式存在的Se。而使用Ag/TiO催化剂时，Se（Ⅵ）被还原为Se，同时还生成H2Se，在pH=3.l5时还原率最高。这说明纳米银极大地加强了Se粒子的电子强度，并通过Se的自还原生成硒化氢（H2Se）。Z.Li等人[27]通过考察纳米级复合催化剂Ag/H-ZSM-S在CH4选择还原NO反应中的活性和选择性发现，当催化剂中纳米银质量分数高于7%时，NO转化率显著提高。这表明，分子筛外表面纳米银的存在提高了银催化剂在CH4选择还原NO反应中的活性。在聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的激光离解反应过程中，加入纳米银粒子后，导致聚合物碳化，在界面诱导产生石墨化作用；同时纳米银粒子与聚甲基丙烯酸甲酯的界面发生反应，改变了粒子对激光能量的转化方式，减弱了其激光碳化作用。总之，纳米银粒子的加入改变了聚合物体系对激光能量的吸收和转换方式，导致其激光离解发生变化。
3.在生物材料方面的应用
基因诊断和生物传感器发展的一大进步就是功能化的纳米银粒子及其相结合的使用。DNA生物传感器包含了DNA探针的生物识别过程和与之相适应的生物亲合力反应的换能器，换能器的功能是将固定化的单链或双链DNA杂交信号转换成可识别或能测量的信号。纳米金和银粒子所产生的局域表面等离子体共振光谱或所具有的电学性能，成为各种新型的、能把生物识别反应转换成放大的光学或电学信号装置的基础。J. Wang等人[28]提出了电化学溶出检测DNA杂交的间接法：把涂有抗生蛋白链菌素的磁性胶乳微球连接到DNA探针上，在探针同靶核酸杂交之后，再把涂有抗生蛋白链菌素的直徑20nm金粒子连接到这个生物共轭靶上，然后将银离子沉积在纳米金粒子上，最后用HBr-Br溶解银，并于薄膜碳电极上恒电位溶出测定银而间接求得靶DNA量。该方法能够在10L杂交溶液中（20min的杂交连接）检测出 10pmol的乳腺癌DNA基因片段。功能化的纳米银粒子具有明显的增强作用和良好的生物相容性，易同DNA分子杂交结合。这些性质成为它们在生物传感器中应用的基础，也为DNA计算机的开发带来了光明的前景，是生命科学中分析化学研究的重要组成部分和当今发展的重点领域。
4.在修饰电极中的应用
纳米银粒子具有比其他纳米粒子更为优异的导电性能和电催化性能。因此，研究纳米银粒子修饰电极具有重要的意义，通过在室温下银纳米线上选择性集成生长银纳米颗粒制备了透明的纳米网状电极。该种电极在水中可以很方便的去除基底，从而实现电极的转移。此种电极可以广泛应用于有机太阳能电池中。此外，这种电极的光学性能也很优异。
5.抗菌材料
随着生活水平的提高，人们对健康安全的生活方式愈来愈关注。研发高效无（低）毒的抗菌剂是一个既有社会意义又有经济意义的课题。银离子具有突出的杀菌效果和安全性，在无机抗菌剂中常作为抗菌成分。Yang等人[29]采用2步法将银纳米颗粒修饰于硅的微胶囊中。这种胶囊杀菌性能良好，其对大肠杆菌杀菌效率达到99.8%以上，而且这种高效的杀菌性能能够维持2个月以上。将这种抗菌微胶囊附着在大尺度的材料上可以制得抗菌、持久、易回收的环保材料。
6.显像材料
当前受关注较多的印刷、电子显示等领域也更多的应用到了纳米颗粒的光学性质。这些领域中，较低的烧结温度有着巨大的意义，特别是在经济方面。目前有一些常温烧结技术已经实现，Magdassi等[30]人通过对聚合电解质进行反向充电，此时与电解质接触的纳米银颗粒呈现出软材料的性质，并在常温下伴随着形核过程，最终实现了纳米银的常温烧结。通过这一性质，实现了在塑性基地上的彩色电子显像技术。
六、结语
上面介绍了当前纳米银主要的应用领域，上面介绍了当前纳米银主要的应用领域。可以看出，目前纳米银在常温领域的应用已经十分广泛，然而却鲜有纳米银在高温领域的应用。这主要是由于目前对纳米银在高温下的行为了解还不够详细。在温度较高的情况下，纳米颗粒极易团聚长大，这同样是一个颗粒生长的过程，会导致纳米银材料的失效。同样，各种纳米材料在不同应用环境中势必发生着类似的变化，因此，要想更广泛的应用纳米材料的各种性质就要对其变化规律进行深入的研究，同步辐射技术在正式开展这些研究的有效。 綜上所述，虽然关于纳米颗粒制备、表征和应用已经有了就为丰富的研究成果。但目前这些研究依然多处于实验室研究阶段，在工业生产中的应用还不够普及。通过先进同步辐射光源技术的应用，结合各种原位表征技术，能够更清析、准确、高效的了解纳米材料的制备过程；能够捕获纳米材料在发挥其优异性能时的结构变化、作用方式等诸多十分关键的实验数据。这些数据不仅能够为纳米材料与纳米技术理论发展提供较多的依据，还能够为更精确地可控制备和纳米材料工业化制备提供参考和指导。
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1959年，理查德·费曼发表了“在介于微观和宏观领域有大量创新空间”著名的演讲。费曼指出，如果能在原子/分子尺度按照人的意志来制作材料和装置，那将是振奋人心的新发现。这也就是现如今所说的纳米材料的可控制备，半个多世纪以来，纳米材料与纳米技术的发展已经渗透到社会的各个角落。
由于纳米材料尺度小，导致纳米材料所展现出来的各种性质与块体材料迥然不同。发现和利用这些特性正是纳米科学的最终目的。
纳米科学的发展可以划分为3个阶段：第1阶段：在实验室探索用各种物理与化学手段制备纳米材料，并研究对其进行评估和表征的方法；第2阶段：发掘和利用纳米材料奇特的物理、化学和力学性能，寻求潜在的应用价值；第3階段：按照人们的意愿构造纳米结构体系，使其真正步入实用领域，为人类造福，这一阶段就是费曼提出的最终设想。然而要实现这一阶段，就要求人们对纳米材料制备过程中的行为、机理有详细的认知。因此，研究纳米材料的生长方式并探索其机理不仅是对纳米材料可控制备的完善，也是纳米技术进入自由意志制备阶段的必经之路。
然而，由于纳米颗粒的种类繁多，制备方式也多种多样，对颗粒生长过程的研究仍然处于初级阶段，主要原因在于纳米颗粒制备过程的原位表征存在着较多的困难。因此要获得较为细致的纳米颗粒的生长过程，可以从提高表征技术和简化制备方法2方面入手。
就表征技术而言，同步辐射装置在纳米材料领域的应用中的具体方法可以分为小角X射线散射（SAXS）、X射线衍射（XRD）和X射线吸收精细结构（XAFS）。近年来随着探测技术和原位配套装置的发展，SAXS原位实验的时间分辨率已经达到了秒甚至毫秒量级，实现了对纳米颗粒形成过程的实时监测。
至于制备方法，贵金属纳米颗粒的制备相对于其它类型的纳米颗粒要简单许多。银作为所有贵金属中最便宜的一种，其各种物理化学性质也都极为突出。而纳米尺度银的物理化学性能稳定，在电学、光学和催化等方面具有十分优异的性能，同时关于银纳米颗粒制备方法的研究也比较多，为对银纳米颗粒生长过程的研究提供了一定的实验基础。
一、同步辐射简介
同步辐射是由接近光速运动的电子在磁场中作曲线运动时沿切线方向产生的电磁波，这种辐射的能量集中在一个很小的角度以内，是一种高能的光源，是研究微观世界的先进技术。纳米材料由于其尺寸小、活性高等特点，在制备和应用过程上的表征都有着很大的困难。而同步辐射在应对这些困难时效果显著。
1947年，美国通用电器公司在电子同步加速器上发现了一种电磁辐射并称之为同步辐射，其产生的主要原因是电子在同步加速过程中做圆周运动[1]。80年间，同步辐射已经从最初的一代光源发展到高亮度、高能量的第3代光源，成为继激光和X之后的另一种重要光源，其在X射线波段、紫外波段和红外波段都有较多特性，从而使得同步辐射光源在许多基础学科研究和精密仪器加工上都得了广泛的应用。目前，全球共有80多台正在运行的同步辐射装置，此外还有十多台新同步辐射光源在筹划建设。目前我国正在运行的同步辐射装置有4台。第1台是1989年在中国科学院高能物理研究所建设的基于高能电子对撞机的第1代光源，能量为2.5GeV；随后在1991年，中国科学技术大学建成了0.8GeV的第2代中能光源；同样在20世纪90年代，台湾新竹建成了1.5GeV的第3代光源；2008年，上海建成了3.5GeV的第3代光源。从同步辐射装置发展速度上就可以看出广大科研工作者对高能光源的需求，因此我国在“十三五”计划中提出将在北京建设一台高能量、低发射度的第3代步辐射先进光源。
二、同步辐射实验技术
同步辐射在各个领域的研究多采用X射线波段，因此下文只对同步辐射X射线相关的实验技术进行介绍。当X射线照射到样品上时，部分X射线会穿透样品，而另一部分则会与样品中的电子发生作用，产生相干散射、非相干散射、光电效应和热。通过对X射线与物质作用产生的不同信号进行探测就可以获得物质的相关信息。
相干散射是由弹性碰撞引起的，可以互相干涉。非晶体或者长程有序度比较差的晶体（比如金属纳米颗粒）的相干散射可以在偏离入射方向很小的角度上观察到，称为小角X射线散射（Small-angle X-ray Scattering，SAXS），这种散射信号多用于研究各种各样的纳米材料以及块体样品中纳米尺度的结构信息，应用十分广泛。这种实验手段对样品和环境要求都比较低，十分适合用于原位表征，也是本文主要采用的表征手段之一。晶体的相干散射只有在少数几个方向上相互加强，产生强度较大的信号，这种信号被称为衍射峰（X-ray diffraction，XRD），多用于测定晶体结构、多晶材料的相结构、晶粒大小、晶粒取向等。当样品结晶度较好且为粉末状时，普通X光机的光强就可以获得信号较好的XRD数据，而当样品结晶度差、样品为非固态或者需要原位环境时，XRD的数据探测就需要强度更高的同步辐射光源。 非相干散射是由非弹性碰撞引起的，主要有康普顿散射、X射线拉曼谱和共振非弹性散射等，可以用来测定样品中的电子结构和声子结构等。但由于非相干散射信号弱，需要较高的入射强度，尽管同步辐射X光源的强度已经很高，但非相干散射相关技术并不十分成熟，属于发展中的表征手段。
光电效应是较高能量的入射光子把样品内层电子激发到真空能级以上形成自由电子的现象。对光电子谱的探测能够得到样品中电子状态的信息，从而确定样品的化学结构、能带结构等。但由于实验必须在超高真空下进行，需要较大的资金支持，是一种昂贵而且复杂的实验方法。
通过采集不同入射波长X射线穿透样品后的强度可以获得物质的吸收光谱，当X波长分辨率较高时，可以从吸收光谱中获得X射线吸收精细结构（X-ray absorption fine structure，XAFS）。这种X射线吸收精细结构可以用来确定样品成分、研究元素的化学价态、电子结构和定量拟合样品的微观几何结构，是同步辐射技术中较有特色的表征手段之一。
三、同步辐射技术在纳米材料研究中的应用
同步辐射光源提供的X射线比实验室X光机亮度要高出多个数量级，且光通量较大，在纳米材料的结构和性能表征方面有着重要的作用和广阔的前景，总结同步辐射X光源在纳米材料领域研究的主要优势有以下几点：经过几十年的发展，目前的第3代先进同步辐射光源是具有超高亮度、覆盖波长范围大（γ射线到红外）和相干性好的光源，能够很好的解决纳米材料尺寸小、信噪比差等表征难题；较电子束而言，X射线与样品作用要弱很多，且对样品结构的干扰和损害较少，因此用高能同步辐射X光源获得的样品信号比高能电子束获得的信号更加可靠；由于同步辐射光源强度高，穿透性强，对环境要求较小，不再要求常规实验室手段需要的高真空环境，为许多纳米溶液、纳米粉体的原位实验设计提供了许多便利条件；X射线波长在 量级，因此其散射信号特别适用于研究0.1～100nm尺寸内的物质信息，且对样品要求很低，是研究纳米材料和纳米结构十分有效的表征手段；基于同步辐射的微聚焦技术已经可以将X射线的光斑聚焦到纳米量级，这不仅可以更精确的表征几个纳米颗粒的结构信息，还使其实验结果在具有较好的统计性的同时也有较好的单体信号；同步辐射较高的光强能在较短的时间内获得较多的实验信号，从而获得各种时间分辨率的实验谱图，这为纳米材料结构变化的原位实时观测提供了有效途径，是研究纳米材料形成机制的必要手段。
同步辐射技术研究纳米颗粒形成机理的主要手段有小角X射线散射、X射线衍射和X射线精细吸收结构3种。
1.同步辐射小角X射线散射（SAXS）
早期对纳米颗粒形成过程的研究多采用紫外可见光技术，Henglein等人[2，3]通过该种方法研究了辐照还原制备银纳米颗粒的过程。结果表明，溶液中存在的二聚体和四聚体是银纳米颗粒形成的前提，这种多聚体达到一定浓度后溶液中会形成更大的颗粒并持续长大。整体上银纳米颗粒的形成比较符合LaMer理论，但这种方法定量分析结果精确度不足，时间分辨率有限。Luchez等人[4]同样采用辐照法对银纳米颗粒的过程进行了研究，他们并没有观测到多聚体的存在，而且他们认为零价银原子的单体是存在了几个毫秒以后才团聚成银颗粒的。
基于同步辐射技术的实验技术更适合进行纳米材料生长过程的研究，相关的研究成果更为精确，随着同步辐射技术的发展，其在纳米颗粒形成过程中的研究成果也较为丰富。Mari等人[5]采用原位小角散射方法研究了银纳米颗粒的形成，他们认为该过程主要可以分为3个阶段，首先是溶液中形成小的原子晶核，接着晶核长大形成小颗粒，最后颗粒发生团聚并形成较大的纳米颗粒。K.Biswas等人[6]采用小角X射线散射研究了等温滴定法制备金纳米颗粒的动力学生长过程，并结合透射电镜实验，发现金纳米颗粒的生长过程并不符合Ostwald熟化机制中的扩散限制，而是呈一个S形的生长速度曲线。为了获得溶液中反应开始较早期的数据信息，J.Polte等人[7-9]分别采用了连续流法、静止流法、自由落体溶液法结合原位X射线小角散射的实验手段提高了时间分辨率，获得了金（Au）、银（Ag）等贵金属元素在溶液中早期反应过程的颗粒半径、分布等信息。结果显示在Au溶液中，Au+在0.2s内形核，然后这些小核再逐渐合并成大的纳米颗粒；在Ag溶液中，早期的快速形核阶段与Au溶液是相同的，不同的是小的Ag核会受到溶液中BH4-水解过程的影响，出现一种不同于Au颗粒的长大过程。图1分别给出了Au和Ag两种纳米颗粒具体的生长过程。这一研究通过采用空间换时间的方法，结合多种原位反应表征装置与小角X射线散射技术对反应体系的早期过程进行了表征，并获得了反应较早期的溶液信息。通过对大量相关文献的调研发现，关于纳米颗粒形成过程相关的研究中，该研究内容是目前时间分辨率较高的一组研究，然而该研究仅给出了颗粒的生长步骤，对动力学过程并没有进行详细的描述，对生长速率的变化也没有做出细致的分析，对反应体系的初始条件如初始溶液中金属离子浓度、表面活性剂在溶液中的作用等都没有进行讨论。此外，关于纳米颗粒形成的过程也没有给出相关的数学模型。这些问题都是十分值得做更深一步地研究与探讨的。
Masafumi Harada等人[10，11]通过光还原法结合原位小角X射线散射实验对铑、铂、银等贵金属元素在溶液中的形核长大过程进行了研究，这种光还原方法的反应速率比较低，能够持续的为体系补充新的金属原子，使颗粒在一种特殊的状态下生长。实验发现，Ag纳米颗粒的形成存在一个诱导期，诱导期内银离子被还原成银原子并团聚成小颗粒。由于光还原过程较长，诱导期后溶液中的颗粒同时存在形核与生长2个过程。根据溶液中颗粒尺寸的变化，可以将银纳米颗粒的生长过程分为3个阶段。这3个阶段分别为还原-形核阶段、Ostwald熟化階段和团聚生长阶段。其中还原-形核阶段属于缓慢的光还原过程，此时颗粒尺寸在2～3nm之间，Ostwald熟化阶段与团聚生长阶段颗粒尺寸快速生长，最终达到8nm左右。铂纳米颗粒的生长过程与银纳米颗粒相似，只是反应速率和不同阶段的具体时间不同，而铑元素的颗粒则是在很长一段时间都遵循还原形核过程，之后有一小段时间是属于Ostwald熟化过程。 Simo等人[12]采用同步辐射技术研究了石灰玻璃基底上温度影响银纳米颗粒的形成过程。结果表明，不同温度下银纳米颗粒有着不同的生长行为，颗粒是通过基底上的银原子向银纳米颗粒上扩散的方式长大的，这与光还原条件下的Ostwald熟化过程并不相同。
2.同步辐射X射线衍射（XRD）
同步辐射XRD技术纳米材料的形成过程表征中也有较多的应用。Testard等人[13]采用静止流装置结合同步辐射技术，实现了SAXS、XRD和UV-vis三种方式并联的实验技术，采用这种技术研究金纳米颗粒的形核与生长过程的实验数据达到了毫秒量级。该实验在方法和时间分辨率上都有了较大的突破。结果表明，纳米颗粒的形核速率受配体影响明显，用烷氨基配体的形核速率较用烷酸基高10倍以上。但该实验并没有给出金纳米颗粒形成的具体形式。
3.同步辐射X射线吸收（XAFS）
Sun等人[14]采用连续流装置结合X射线吸收精细结构方法对金纳米颗粒的形成开展了研究。结果表明，溶液中的AuCl4-首先被还原成为AuCl3-，随后通过金原子之间的键合形成AunCln+x型的复合团簇，当n的值大到一定程度后，溶液中形成金纳米颗粒。
随着同步辐射技术的发展，关于铂（Pt）纳米颗粒的研究也有了迅速的发展。开始的多采用常规实验室表征手段[15-18]，随后相关的理论计算也有较多的报道，采用同步辐射技术研究铂纳米颗粒的研究使其具体形成方式更为清晰。Frenkel等人[19]采用经典形核理论对铂纳米颗粒的形核速率进行了计算，但计算结果与实验数据相差很大。2004年，Tseng等人[20]采用基于同步辐射的XAFS技术研究了还原PtCl62-制备铂纳米颗粒方法中的形核过程。他们认为铂纳米颗粒的形成可以分为胶束团簇形成、高价氯还原成低价氯、配位体交换、零价铂形成和铂原子团聚六个阶段。Harada等人[21]同样采用基于同步辐射的XAFS技术研究了不同溶液条件下PtCl62-的光还原过程。该反应过程的反应速率较Tseng等人的结果低，但变化步骤基本相同。Liu等人[22]采用不同还原剂获得了不同形状的铂纳米颗粒，通过原位观察发现，配体影响下铂原子团聚方式的不同是颗粒形成不同形状的主要原因。
除了常见的贵金属纳米颗粒外，镍、钯、铑、钌等元素的纳米颗粒的相关研究成过也较多。但大都是针对制备和性能表征等方面的，关于纳米颗粒的形成机制方面的研究相对要少很多。镍纳米颗粒由于其价格低廉，性能优异，在当今社会中已经有了比较广泛的应用，特别是在制备方法和性能表征方面的报道都比较多。在能源领域，镍纳米颗粒的形成过程也有一定的研究，但在溶液环境中镍纳米颗粒的研究并不多，这主要是因为镍纳米颗粒的形成要比一些贵金属纳米颗粒快很多，对原位表征要求更高。Beale等人[23]采用原位成像、Uv-vis和近边吸收结构结合的方法研究了铜离子被还原的过程，结果表明二价铜离子的还原需要在硫酸根离子存在的条件下才能被观察到，由于反应中生成大量气泡，并不能确定最后的产物。Okuoka等人[24，25]采用能量分散的时间分辨XAFS技术对铑纳米颗粒在二氧化钛表面的形成过程进行了研究。研究发现，三价铑离子首先吸附到二氧化钛表面，然后被还原成零价铑原子。由于基底的限制，铑-铑金属键的形成较为困难，这种方法获得的颗粒尺寸较小。颗粒的形成过程持续1.5h左右。Henglein等人[26]通过辐照还原法将二价钯逐步还原成钯原子，随后形成钯颗粒。他们发现钯原子团簇的形成有2种方式，一种是一价钯离子的合并方式，另一种是一价钯离子的歧化方式，但由于表征精度的限制，他们并没有给出2种方式的区别。
四、纳米材料的研究现状
1.纳米材料的特性
纳米材料是指尺寸限制在纳米尺度的材料，一般分为纳米结构材料和纳米相/纳米粒子材料。前者是指凝聚的块体材料，由具有纳米尺寸范围的粒子构成；而后者通常是指分散态的纳米粒子。这里所说的纳米尺寸的覆盖范围可以大到100～200nm。纳米粒子作为一类新的物质层次，出现了许多独特的性质和新奇的规律，如小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等。它们使纳米材料呈现许多奇异的物理、化学性质，出现一些“反常现象”。如金属为导体，但纳米金属微粒在低温时由于量子限域效应会呈现电绝缘性；铁磁性的物质进入纳米级（约5nm），将由多畴变成单畴，显示极强的顺磁效应；当粒径为十几纳米的氮化硅微粒组成了纳米陶瓷时，已不具备典型共价键特征，界面键结构出现部分极性，在交流电作用下电阻很小；化学惰性的金属铂制成纳米微粒后却成为活性极好的催化剂，诸多特异新颖的功能注定了纳米材料的应用前景十分广阔。尽管目前纳米材料在制备、结构表征与性能测试等方面都取得了显著的进步，但很多纳米结构的形成机理并不清楚，这使得纳米结构的可控制备、结构表征与性能测试都受到了较大的限制。这些问题都是纳米技术中的最基本也是最重要的问题，具有较高的普遍性，是纳米领域科研工作者们十分关注也亟待解决的。
2.纳米材料的制备及其表征方法
纳米材料的制备方法多种多样，而且还在不断的发展和更新。按照传统的分类标准，通常可以将纳米材料的制备分为2大类，即化学方法和物理方法。化学方法主要包括气相法、液相法、电化学法等。物理方法则指的是机械粉碎等方法。但是在科学研究中不应以简单的物理或化学定义对纳米材料的制备进行归类，而应关注于每种方法的特点。例如，液相法制备纳米材料的共同点是以均匀溶液为出发点，通过不同手段得到纳米颗粒，其中包含了许多具体的方法如溶胶-凝胶法、微乳液法。
纳米材料的表征方法按目的分主要有：化学组成、静态分析、尺度分析、表面分析、热分析、震动光谱分析与显微结构分析等。按表征方法分主要有：扫描电镜、透射电镜、激光粒度分析、紫外可见光吸收、X射线衍射、小角X射线散射、X射线吸收精细结构等。这些表征手段在纳米材料研究领域中都发挥着重要的作用，但也都有各自的优缺点。比如，电子显微镜方法研究纳米颗粒有着直观、快捷等优点，但其观察结果统计性差，并且难以对材料进行原位观察；紫外可见光吸收方法方便快捷，原位实验开展方便，但是对样品浓度要求高，波长范围有限，且信号单一，难以进行定量的分析；激光粒度分析实验方法自动化程度高，测定速度快，但是對样品要求也很高（浓度不能过高，形状需要是规则的球体），而且实验误差较大；X射线衍射技术的实验过程主要适用于晶体材料，且扫描时间普遍较长，不适合用于开展原位实验；小角X射线散射有对样品要求小、原位实验开展方便、统计性高等诸多优点，但是该方法直观性比较差，而且数据解析过程复杂，此外小角X射线散射手段还存在一个不足，即无法区分“互补体系”，对于互补体系的描述用图2来给出。
根据上述表征方法，不妨将其分为常规表征手段和基于X射线的表征手段。采用常规表征手段研究纳米材料时，科研人员遇到了诸多的困难，有些依靠改进和完善常规表征手段是难以解决的，主要因为纳米材料尺寸较小，其单体信号较弱，且纳米材料的长程有序结构较差，导致用于块体材料的手段研究纳米体系时会导致纳米材料的失效。基于X射线的表征手段能够更好的适用于纳米材料的原位、实时和动态的表征。但实验室的X光机功率较低，这使得实验信噪比较差，原位实验开展困难，只有采用更好的X光源才能够在纳米材料的原位、实时和动态表征过程中获得更好的信噪比与更高的时间分辨率。
五、Ag纳米颗粒
Ag作为常见的贵金属元素，在诸多方面都有着十分优异的性能，而在纳米尺度，其性能更加惹人注目。目前，银纳米材料已经在催化、低温超导、电子浆料、抗菌抑菌、生物传感等等领域得到了十分广泛的应用。纳米银的主要应用有以下几个方面：
1.在光学领域的应用
纳米银可用作表面增强拉曼光谱（SERS）的基质，实验证明SERS的获得与吸附分子的电性和纳米银的表面电性有关。选取电性合适的纳米银，可以获得较强的SERS，进而扩大SERS的研究范围。由于纳米银粒子表面等离子振荡吸收峰附近具有超快的非线性光学响应，科学家发现把纳米银掺杂在半导体或绝缘体中，可获得较大的非线性极化率，利用这一特性可制作光电器件，如光开关、高级光学器件的颜色过滤器等。
2.催化作用
纳米银可以用作多种反应的催化剂。Han等人通过真空蒸镀法制备了用于光催化还原离子的沉积纳米银的TiO2。在此环境中，光催化剂TiO2和Ag/TiO2对还原为Se（Ⅵ）都有效。只是使用没有修饰的TiO2光催化剂时，在Se（Ⅵ）被完全还原为硒（Se）后，还需进一步将Se还原为以H2Se形式存在的Se。而使用Ag/TiO催化剂时，Se（Ⅵ）被还原为Se，同时还生成H2Se，在pH=3.l5时还原率最高。这说明纳米银极大地加强了Se粒子的电子强度，并通过Se的自还原生成硒化氢（H2Se）。Z.Li等人[27]通过考察纳米级复合催化剂Ag/H-ZSM-S在CH4选择还原NO反应中的活性和选择性发现，当催化剂中纳米银质量分数高于7%时，NO转化率显著提高。这表明，分子筛外表面纳米银的存在提高了银催化剂在CH4选择还原NO反应中的活性。在聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的激光离解反应过程中，加入纳米银粒子后，导致聚合物碳化，在界面诱导产生石墨化作用；同时纳米银粒子与聚甲基丙烯酸甲酯的界面发生反应，改变了粒子对激光能量的转化方式，减弱了其激光碳化作用。总之，纳米银粒子的加入改变了聚合物体系对激光能量的吸收和转换方式，导致其激光离解发生变化。
3.在生物材料方面的应用
基因诊断和生物传感器发展的一大进步就是功能化的纳米银粒子及其相结合的使用。DNA生物传感器包含了DNA探针的生物识别过程和与之相适应的生物亲合力反应的换能器，换能器的功能是将固定化的单链或双链DNA杂交信号转换成可识别或能测量的信号。纳米金和银粒子所产生的局域表面等离子体共振光谱或所具有的电学性能，成为各种新型的、能把生物识别反应转换成放大的光学或电学信号装置的基础。J. Wang等人[28]提出了电化学溶出检测DNA杂交的间接法：把涂有抗生蛋白链菌素的磁性胶乳微球连接到DNA探针上，在探针同靶核酸杂交之后，再把涂有抗生蛋白链菌素的直徑20nm金粒子连接到这个生物共轭靶上，然后将银离子沉积在纳米金粒子上，最后用HBr-Br溶解银，并于薄膜碳电极上恒电位溶出测定银而间接求得靶DNA量。该方法能够在10L杂交溶液中（20min的杂交连接）检测出 10pmol的乳腺癌DNA基因片段。功能化的纳米银粒子具有明显的增强作用和良好的生物相容性，易同DNA分子杂交结合。这些性质成为它们在生物传感器中应用的基础，也为DNA计算机的开发带来了光明的前景，是生命科学中分析化学研究的重要组成部分和当今发展的重点领域。
4.在修饰电极中的应用
纳米银粒子具有比其他纳米粒子更为优异的导电性能和电催化性能。因此，研究纳米银粒子修饰电极具有重要的意义，通过在室温下银纳米线上选择性集成生长银纳米颗粒制备了透明的纳米网状电极。该种电极在水中可以很方便的去除基底，从而实现电极的转移。此种电极可以广泛应用于有机太阳能电池中。此外，这种电极的光学性能也很优异。
5.抗菌材料
随着生活水平的提高，人们对健康安全的生活方式愈来愈关注。研发高效无（低）毒的抗菌剂是一个既有社会意义又有经济意义的课题。银离子具有突出的杀菌效果和安全性，在无机抗菌剂中常作为抗菌成分。Yang等人[29]采用2步法将银纳米颗粒修饰于硅的微胶囊中。这种胶囊杀菌性能良好，其对大肠杆菌杀菌效率达到99.8%以上，而且这种高效的杀菌性能能够维持2个月以上。将这种抗菌微胶囊附着在大尺度的材料上可以制得抗菌、持久、易回收的环保材料。
6.显像材料
当前受关注较多的印刷、电子显示等领域也更多的应用到了纳米颗粒的光学性质。这些领域中，较低的烧结温度有着巨大的意义，特别是在经济方面。目前有一些常温烧结技术已经实现，Magdassi等[30]人通过对聚合电解质进行反向充电，此时与电解质接触的纳米银颗粒呈现出软材料的性质，并在常温下伴随着形核过程，最终实现了纳米银的常温烧结。通过这一性质，实现了在塑性基地上的彩色电子显像技术。
六、结语
上面介绍了当前纳米银主要的应用领域，上面介绍了当前纳米银主要的应用领域。可以看出，目前纳米银在常温领域的应用已经十分广泛，然而却鲜有纳米银在高温领域的应用。这主要是由于目前对纳米银在高温下的行为了解还不够详细。在温度较高的情况下，纳米颗粒极易团聚长大，这同样是一个颗粒生长的过程，会导致纳米银材料的失效。同样，各种纳米材料在不同应用环境中势必发生着类似的变化，因此，要想更广泛的应用纳米材料的各种性质就要对其变化规律进行深入的研究，同步辐射技术在正式开展这些研究的有效。 綜上所述，虽然关于纳米颗粒制备、表征和应用已经有了就为丰富的研究成果。但目前这些研究依然多处于实验室研究阶段，在工业生产中的应用还不够普及。通过先进同步辐射光源技术的应用，结合各种原位表征技术，能够更清析、准确、高效的了解纳米材料的制备过程；能够捕获纳米材料在发挥其优异性能时的结构变化、作用方式等诸多十分关键的实验数据。这些数据不仅能够为纳米材料与纳米技术理论发展提供较多的依据，还能够为更精确地可控制备和纳米材料工业化制备提供参考和指导。
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