3.4 金纳米颗粒自组装
纳米材料自组装技术
纳米材料自组装技术纳米材料自组装技术是指利用纳米颗粒和分子之间的相互作用力，在特定外界条件下实现纳米材料自组装、自排列的一种技术。
在纳米领域中，纳米材料自组装技术具有许多优势，如可控性强、成本低、工艺简单等，因此在纳米技术研究和应用中得到广泛关注。
纳米材料自组装技术的基本原理是通过调节纳米颗粒和分子之间的相互作用力，使其按照设计的结构和排列方式进行自组装。
这种相互作用力可以是静电力、范德华力、磁性力、亲疏水力等。
在纳米颗粒之间的相互作用力中，范德华力是最常用的一种，通过调节范德华力的大小和方向，可以控制纳米颗粒的组装方式和排列方式。
纳米材料自组装技术有多种方法，其中较常见的方法包括溶液中的自组装、表面吸附的自组装和气-液界面的自组装等。
在溶液中的自组装中，纳米颗粒通过溶剂的挥发、溶液的浓缩等方式进行组装，形成二维或三维结构。
表面吸附的自组装是将纳米颗粒吸附到固体表面上，通过控制吸附位置和相互作用力，实现纳米颗粒的有序排列。
气-液界面的自组装是将纳米颗粒悬浮在液体中，然后通过气体的吹扫或挥发，使纳米颗粒在液体表面上组装成膜或排列成有序结构。
纳米材料自组装技术的应用范围非常广泛。
在材料科学中，可以利用纳米材料自组装技术制备具有特定结构和性能的材料，如纳米线阵列、纳米薄膜、纳米孔等。
这些材料具有许多独特的性能，如光学性能、电学性能、磁学性能等，有广泛的应用潜力。
此外，纳米材料自组装技术还可用于制备纳米器件、生物传感器、纳米催化剂等领域。
在生物医学中，纳米材料自组装技术可以用于制备纳米药物载体、纳米图案和纳米结构等，用于癌症治疗、疾病诊断和生物传感等应用。
纳米材料自组装技术的发展还面临一些挑战和难题。
首先，纳米颗粒之间的相互作用力非常微弱，容易受到外界环境的影响，导致组装结果不稳定。
其次，纳米颗粒的组装工艺复杂，需要精确控制多个参数，如温度、浓度、pH值等。
此外，纳米材料自组装技术在大规模制备和商业化应用方面还存在一些问题，如成本高、工艺不稳定等。
纳米颗粒的自组装技术及其应用研究
纳米颗粒的自组装技术及其应用研究纳米颗粒是指具有尺寸在1至100纳米的微小颗粒，由于其具有特殊的物理、化学和生物学性质，广泛应用于生物医学、能源、环境、材料等领域。
其中，自组装技术是一种重要的制备纳米颗粒的方法，它通过物理或化学手段，将纳米颗粒自发地组装成复杂的结构，从而实现对纳米材料的精细控制。
本文将介绍自组装技术的基本原理和应用研究进展。
一、自组装技术的基本原理及分类自组装技术是一种靠自然力量实现物质有序组装的方法，其基本原理是利用分子间的相互作用，使颗粒自发地组成具有稳定形态的结构。
根据自组装形成的物质结构，可以将其分为两类：一类是线性组装，即颗粒自发地沿着一定的方向排列成直线或链状结构；另一类是二维或三维组装，即颗粒自发地组成平面或立体结构。
其中，二维或三维组装是纳米颗粒自组装技术的核心研究方向，因其具有更多的应用前景。
二、纳米颗粒自组装技术的应用研究进展近年来，纳米颗粒自组装技术在各个领域都有着广泛的应用。
以下将分别从生物医学、能源、环境、材料等方面介绍其应用研究进展。
1. 生物医学领域纳米颗粒自组装技术在生物医学领域的应用主要包括智能控制药物释放、癌症细胞靶向检测、基因传递等方面。
例如，科学家们利用自组装技术制备出了可以迅速响应环境变化而释放药物的智能纳米粒子，可以更好地缓解患者痛苦；同时，利用自组装技术制备的靶向纳米颗粒可以将药物精确地传递到癌症细胞，发挥更好的治疗效果。
此外，自组装技术也被应用于制备具有明确目的的基因材料，从而更好地实现基因传递。
2. 能源领域纳米颗粒自组装技术在能源领域的应用主要和储能材料、太阳能电池、催化剂有关。
利用自组装技术制备的储能材料可以提高储能的效率，延长其使用寿命；而利用纳米颗粒自组装技术制备的太阳能电池可以提高电池的转换效率，具有非常广阔的应用前景。
此外，纳米颗粒自组装技术还可以制备出更为高效的催化剂，促进反应速率，开发新的清洁能源技术。
3. 环境领域纳米颗粒自组装技术在环境领域的应用主要和环境修复、环境检测等有关。
纳米材料的组装与自组装
纳米材料的组装与自组装近年来，纳米材料的研究越来越受到了重视。
纳米材料是指晶粒大小在1~100纳米之间的材料，由于其特殊的表面化学、机械和物理性质，对于材料科学、生命科学、环境科学等领域都有着广泛的应用。
然而，纳米材料制备的过程中常常面临组装和自组装问题。
本文将从这两个方面探讨纳米材料的组装与自组装，旨在为纳米材料研究和应用提供参考。
一、纳米材料的组装纳米材料的组装可以指材料的单个纳米颗粒的组装，也可以指将多个纳米颗粒组成的纳米体系的组装。
纳米材料的组装是纳米科技研究中不可或缺的一部分。
下面就针对性地介绍几种纳米材料的组装方法。
1.1 化学制备法化学制备法是指通过合成化学反应将纳米颗粒组装成具有特定形态和尺寸的结构的方法。
在这种方法中，通常使用化学反应的方法来控制纳米颗粒的大小和形状，并通过表面修饰实现组装。
例如，通过调节表面修饰剂的链长控制纳米颗粒之间的距离，从而组装成不同的结构。
1.2 模板法模板法是指利用介孔或微孔材料作为模板，将纳米颗粒沉积在孔隙中，以实现纳米材料的组装。
例如，将纳米材料溶液浸泡在具有一定孔径的硅胶模板中，通过自组装或化学反应控制纳米颗粒的大小和形态，最终将纳米颗粒沉积在孔隙中。
1.3 电化学制备法电化学制备法是指通过电化学还原或氧化，将纳米颗粒组装成具有特定形态和尺寸的结构的方法。
在这种方法中，利用电极为媒介，在电场作用下控制纳米颗粒的组装方向和排布，最终实现纳米材料的组装。
二、纳米材料的自组装在纳米领域中，自组装技术是非常重要的一种材料组装方式。
自组装是指在适当的条件下，纳米结构自发地组装成具有规则结构的过程。
自组装具有很多优点，例如高效、低成本、易于控制等，因此受到了广泛的关注和研究。
下面将介绍几种常见的自组装方法。
2.1 Langmuir-Blodgett自组装法Langmuir-Blodgett自组装法是将具有功能性基团的分子或聚合物分子溶解于有机溶剂中，形成薄膜的过程。
研究金纳米颗粒的光电学性质及其表面改性
研究金纳米颗粒的光电学性质及其表面改性金纳米颗粒在纳米科学和纳米技术中拥有广泛应用的前景。
其中，它的光电学性质受到研究者的广泛关注。
本文旨在介绍金纳米颗粒的光电学性质及其表面改性。
首先，将从理论基础入手，介绍金纳米颗粒的光学性质；其次，将介绍针对金纳米颗粒的表面改性方法及其在光电学方法中的应用。
一、金纳米颗粒的光学性质金纳米颗粒的光学性质取决于其大小、形状、晶体结构、表面性质等因素。
其中，最主要的因素之一是金纳米颗粒的局域表面等离子体共振（localized surface plasmon resonance, LSPR）效应。
LSPR效应来源于光在金纳米颗粒表面诱导振荡的现象，使其表现出强烈的吸收和散射光谱响应。
这种现象可以明显改变金纳米颗粒的颜色、形状、散射、吸收光线的强度和波长等特征。
理解金纳米颗粒的光学性质，需要涉及一些基础的物理原理。
金纳米颗粒的LSPR效应源于中心对称的阳离子组成和表面电子密度，这种电子密度分布形成了畸变的局域场。
当光线进入金纳米颗粒时，光的电场会与电子的电荷相互作用，引起金纳米颗粒表面电子在外场作用下的振荡。
这种振荡与入射光场呈现相互频率耦合，导致金纳米颗粒的表面电荷分布和振荡频率产生明显改变。
当垂直于入射光方向的振荡频率匹配到金纳米颗粒的固有局域表面等离子体振荡频率时，就会形成强烈的本地化热和电场，驱动金纳米颗粒发生特定的光学响应。
应用热力学原理，可以对金纳米颗粒LSPR效应进行建模。
根据Mie散射理论，可以得到金纳米颗粒在不同尺寸和形状下的吸收和散射谱线，这些谱线与局域表面等离子体振荡有关联。
通过调节金纳米颗粒的形状、大小、晶体结构和表面修饰等因素，可以定量调节其光学性质。
因此，这种局域表面等离子体振荡是对实现高灵敏度、高选择性和可控性的光学检测具有重要意义的基础。
二、金纳米颗粒表面改性方法及其应用改变金纳米颗粒的表面性质可以通过植入分子、修饰基团或涂覆材料等方式实现。
纳米颗粒自组装技术方案
Langmuir, 2007, 23, 5757-5760.
无模板法
NPs的无模板定向自组 装(Template-free DLS)： 通常采用刺激响应型分 子作为NPs的保护剂， 在受到环境刺激(如pH 、温度、光照、离子强 度等)时，修饰分子会作 出响应，带动NPs自组 装成相应的结构。
Fig 2. Schematic representation of template-free assemblies based on different stimuli-responsive
different aspect ratios.
Langmuir, 2008, 24:5233-5237.
然而在液相中，金属NPs的相互作用较弱且形式单一，难以定向自组装。所
以通常采用修饰法或施加外场，增强对金属NPs的定向调控能力。
分离是强化定向迁移和减小非定向扩散的过程
Table 1. Interactions potentials
of a region within the drop contact line, taken, for suspensions of spheres (a), ellipsoids (b), and
ellipsoids mixed with surfactant (SDS; 0.2 wt%) (c). Spheres pack closely at the contact line. Confocal
Adv. Funct. Mater., 2009, 19, 3271–3278.
其它物理组装法
• 自然沉降法：适用于300~550nm之间的纳米颗粒，不至于太轻太重。简单但不 可控，有序度不高；
• 旋涂法：利用离心力替代重力。离心力过大易出现裂痕，离心力太小容易多 层堆叠；
纳米颗粒自组装原理及应用展望
纳米颗粒自组装原理及应用展望摘要：纳米颗粒自组装是一种基于纳米颗粒自发地排列和组合形成各种结构的技术，其原理可通过不同的力驱动。
本文将介绍纳米颗粒自组装的原理，涉及到的力包括范德华力、电荷相互作用力、磁性力以及表面张力等。
此外，本文还将展望纳米颗粒自组装在材料科学、药物传递和生物传感器等领域的应用前景。
1. 引言纳米颗粒自组装是一种通过纳米颗粒自行排列和组合形成特定结构的现象。
纳米颗粒具有大量的特殊性质，如尺寸效应、表面效应和量子效应，这些特性使得纳米颗粒在多个领域拥有广泛应用。
纳米颗粒自组装作为一种用于在纳米尺度上构建结构和功能的方法，引起了广泛的关注。
本文将讨论纳米颗粒自组装的原理以及其在材料科学、药物传递和生物传感器等领域的应用前景。
2. 纳米颗粒自组装的原理2.1 范德华力范德华力是一种分子之间的吸引力，可用于纳米颗粒之间的自组装。
纳米颗粒表面上的分子之间会发生范德华力的相互作用，使得纳米颗粒倾向于彼此靠近，并形成有序结构。
这种力的强度取决于颗粒间的距离和其表面性质。
2.2 电荷相互作用力纳米颗粒表面可能带有正电荷或负电荷，这些电荷之间的相互作用力也可以推动纳米颗粒的自组装。
相同电荷的纳米颗粒会互相排斥，而不同电荷的纳米颗粒会相互吸引。
通过调节纳米颗粒表面的电荷性质，可以实现不同的自组装结构。
2.3 磁性力带有磁性的纳米颗粒可以通过外部磁场的作用而定向自组装。
当外部磁场施加在含有磁性纳米颗粒的溶液中时，纳米颗粒将受到磁力的影响而排列成特定的结构。
2.4 表面张力表面张力是液体界面上的一种力，可用于驱动纳米颗粒的自组装。
当纳米颗粒浸入液体中时，液体的表面张力将使得纳米颗粒自发地排列和组装成稳定的结构。
3. 纳米颗粒自组装的应用展望3.1 材料科学纳米颗粒自组装可用于构建具有精确结构和特定功能的材料。
通过调节纳米颗粒之间的相互作用力，可以控制自组装过程中的结构和形状。
这种方法可以应用于构建高效的催化剂、光电材料和传感器等，为材料科学领域的研究和应用提供新的途径。
自然界中的自组装现象
自然界中的自组装现象自然界是充满神秘和奇妙的，在这个世界中有着许多令人惊奇的事物，其中自组装现象就是其中之一。
自组装现象是指物质自发地组装成一种具有特定形态和功能的结构或体系，而无需外界干预或控制。
这种现象在自然界中随处可见，甚至在我们的日常生活中也有所体现。
下面让我们深入了解一下自组装现象在自然界中的运作方式和其所起的作用。
一、纳米颗粒的自组装在由分子、原子和离子组成的纳米颗粒中，自组装现象表现得尤为明显。
这些微小的颗粒在出现之初就自发地组装成各种复杂的结构，形成了多种纳米材料和生物大分子。
例如，纳米颗粒自组装成纳米管、纳米点和纳米群集等，这些结构的形态和尺寸非常精确，满足了许多材料科学应用的需求。
此外，纳米颗粒还可以在生物大分子中自组装成复杂的结构，如蛋白质分子、DNA分子和病毒颗粒等。
这些结构和体系在生命科学和医学研究中发挥着重要的作用。
二、自组装现象在水分子中的体现水分子也具有自组装的能力，这是由于水分子中的氧原子和氢原子电荷分布不均，导致分子内部出现了极性。
水分子中的极性使得其具有结构的自组装能力，从而形成水的晶体和液晶。
此外，水分子的自组装还表现在生物界中。
在细胞膜中，由脂质和蛋白质构成的分子层通过水分子的自组装子，形成复杂的微小结构，从而发挥着细胞内和细胞间通讯的作用。
三、自组装现象在生物体中的表现生物体中的自组装现象也十分显著。
蛋白质和核酸结构的自组装在细胞的构造和功能中具有重要作用。
蛋白质通过自组装形成结构域、螺旋结构、β折叠和其他构造，为细胞的功能发挥提供基础。
核酸分子中的基对还原可以形成自洽功能的自组装体系，对生物学的研究和纳米技术也产生了重大的影响。
四、自组装现象在材料制备中的应用自组装技术在材料科学中也发挥着越来越重要的作用。
通过利用物质中固有的自组装特性，可以制备出具有特定结构和性能的材料。
例如，自组装技术制备的纳米颗粒材料具有高度的精度和可控性，可以应用于电池材料、医学材料等领域。
纳米颗粒的自组装和结构控制
纳米颗粒的自组装和结构控制纳米颗粒是一种尺寸在纳米级别的微小物质，具有独特的物理和化学性质。
在纳米科技领域，纳米颗粒的自组装和结构控制是一个重要的研究方向。
通过自组装和结构控制，可以精确地调控纳米颗粒的形貌、大小、组合方式等特征，进而实现对其性能的调控和优化。
一、纳米颗粒的自组装纳米颗粒的自组装是指在一定条件下，纳米颗粒之间通过相互作用力的作用，自发地组装成特定的结构。
这种自组装现象在自然界中广泛存在，如蛋白质的折叠和DNA的双螺旋结构都是通过自组装形成的。
而在人工合成的纳米颗粒系统中，也可以通过控制各种相互作用力来实现自组装。
1. 范德华力的作用范德华力是纳米颗粒自组装中最常见的相互作用力之一。
范德华力是由于分子或原子之间的电荷分布不均匀而产生的吸引力或排斥力。
当纳米颗粒表面带有电荷时，范德华力会使颗粒之间相互吸引，从而促进自组装。
通过调节纳米颗粒表面的电荷性质和密度，可以控制范德华力的大小和方向，从而实现纳米颗粒的有序自组装。
2. 疏水性和亲水性的调控纳米颗粒的疏水性和亲水性也是影响自组装行为的重要因素。
疏水性的纳米颗粒在水中会聚集形成团簇，而亲水性的纳米颗粒则会分散在水中。
通过表面修饰或添加适当的表面活性剂，可以调控纳米颗粒的疏水性和亲水性，进而控制其自组装行为。
二、纳米颗粒的结构控制纳米颗粒的结构控制是指通过合理的方法和手段，精确地调控纳米颗粒的形貌、大小、组合方式等结构特征。
纳米颗粒的结构特征直接影响其物理、化学和生物性能，因此结构控制对于实现纳米颗粒的定向组装和功能化具有重要意义。
1. 模板法模板法是一种常用的纳米颗粒结构控制方法。
通过合成具有特定形状和尺寸的模板，将模板与所需材料反应，可以在模板内部或表面沉积纳米颗粒，从而实现对纳米颗粒形貌和大小的控制。
常见的模板包括胶体颗粒、纳米线、纳米孔等。
2. 电化学沉积法电化学沉积法是一种利用电化学反应控制纳米颗粒结构的方法。
通过调节电极电位和电解液成分，可以控制电化学沉积过程中的离子迁移速率和沉积速率，从而实现对纳米颗粒形貌和大小的控制。
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金纳米颗粒自组装1 引言纳米技术(nanotechnology）是研究结构尺寸在0.1纳米至100纳米范围内材料的性质和应用的一种技术。
目前纳米技术涉及领域主要包括：化工、能源、材料、生物医学等。
尺寸为纳米级别的物质其性质也会发生变化，出现既不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质特殊性能，把这种具有特殊性能材料称为纳米材料。
纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础，可以以很多形状存在，例如球状、棒状、片状、星状、线状、枝杈状等。
由于纳米材料的较小尺寸，使它产生出小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应等，从而具有传统材料不具备的特异的光、电、磁、热、声、力、化学和生物学性能。
因此，纳米材料也被科学家们广泛应用于各个研究领域，如催化、生物医学、化工、环境能源等。
在众多纳米材料中，金纳米颗粒自从16世纪欧洲现代化学的奠基人、杰出的医师、化学家Paracelsus制备出“饮用金”用来治疗精神类疾病以来，开始登上了科学的舞台。
随着纳米技术的不断发展，人们发现金纳米颗粒具有独特的光、电、热、催化等物理与化学性质，生物相容性好等特点，是构筑新型复合功能材料的重要组元，在生物传感、细胞及活体成像、癌细胞的光热治疗、肿瘤放射治疗、靶向载药等生物医学领域展现出了广阔的应用前景。
金纳米颗粒的光学性能方面，由于入射光源的波长与金纳米颗粒的原子表面自由电子的振动频率可以发生共振耦合，使金纳米颗粒具有突出的局部表面等离子共振吸收（Localized surface plasmonresonance, LSPR）。
金纳米颗粒的LSPR性质与其尺寸、周围介质性质以及纳米微粒间作用等因素都有关。
因此，不同尺寸的金纳米颗粒会有不同的共振吸收峰，并且改变纳米微粒间距离、介质等都会造成共振吸收峰位置的左移或右移。
小尺寸范围（<50 nm）的金纳米颗粒的等离子共振吸收通常在可见光范围520-530 nm左右有一个很明显的吸收峰，尺寸越大，吸收峰波长越大，并且其溶液会呈现出橙红、酒红、浅紫等不同颜色。
大尺寸的金纳米颗粒自组装聚集体的等离子共振吸收除了在可见光范围520-530 nm左右有一个很明显的吸收峰，并且其溶液颜色会呈现深紫、蓝黑色等。
这一近红外波长范围正是生物组织所具有的光的窗口。
近红外线能够穿透进入深部组织达10cm，克服了可见光不能很好穿透组织的缺点，为利用金纳米材料进行光热治疗，破坏肿瘤细胞提供了理论依据。
此外，也有很多研究报道，金纳米颗粒的其他一些生物性能也与其尺寸有关，例如2016年Chang等研究了3-50 nm不同尺寸的金纳米颗粒增强CT成像与放射治疗的效果比较，发现约13 nm的金纳米颗粒细胞摄取最多，具有最好的CT成像以及对肿瘤具有较强的放射增敏治疗疗效。
2009年Chan等也发现金纳米颗粒的细胞摄取量与尺寸相关，对于PEG修饰的金纳米颗粒，小尺寸的金纳米颗粒随着血液运输具有更深的组织穿透深度，可以输送到病变组织深部，但是很容易随着时间延长回流到血液中或周边正常组织，而大尺寸的金纳米颗粒自组装聚集体在病变组织具有更长的滞留时间，更有助于对疾病的诊断与治疗应用。
因此，基于纳米自组装体与单独纳米微粒之间性质的区别，纳米颗粒自组装越来越受到人们的关注。
传统的纳米颗粒（尤其是金属纳米颗粒）自组装聚集主要是通过纳米颗粒自发地组织或聚集成一种热力学稳定、分布均一、性能特殊的结构的过程。
该过程主要依靠两个因素来形成聚集体系：其一是通过非共价键（特别是氢键）作用来形成稳定的纳米聚集体系；其二是纳米体系为了达到最低能级所产生的自发聚集。
然而由于依赖非共价键作用或电荷间作用，通过这些传统方法所获得的纳米聚集体系往往呈现出较差的重复性和稳定性，大大制约了材料在生物体系中的应用。
因此近年来，通过设计合成适当化学配体修饰或构建刺激响应性的纳米材料自组装应用于生物医学领域的研究越来越受到人们关注。
2 金纳米颗粒自组装及其生物医学应用几乎所有的种类纳米颗粒都可以在其表面修饰合适的配体或构建为“智能”响应型颗粒来达到自组装。
这些纳米颗粒除了作为自组装单体，还有其他的一些各自独特的性质。
例如，磁性纳米颗粒，包括铁、钴、镍等，利用它们的磁特性可以是很好的磁导向材料。
量子点纳米材料，由于其突出的荧光性质，在生物标记及成像方面有很好的应用。
还有一些贵金属纳米材料，例如，铂纳米材料可以利用Pt2+进行肿瘤治疗。
金纳米材料由于其在近红外区的较强的表面等离子体共振吸收可以应用肿瘤光热治疗等。
因此，能够控制这些种类的纳米颗粒的自组装聚集对其在生物医学应用有着重要的意义。
例如，磁性纳米材料在磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）领域应用越来越受到大家的关注，而MRI的性能与纳米粒子的聚集状态非常相关，分散的氧化铁纳米粒子主要用于T1成像，而聚集状态的氧化铁纳米粒子的T2成像效果更好。
因此，可以通过控制磁性纳米粒子自组装来进行生物靶向性成像。
有研究报道，pH敏感的铂纳米材料到达肿瘤细胞的细胞溶酶体后，在体内发生自组装同时可持续释放Pt2+来克服肝癌肿瘤细胞耐药性问题。
此外，金纳米颗粒的自组装的生物应用也有很多报道，如生物传感器、细胞成像、肿瘤光热治疗等，我们将在下面着重介绍。
目前研究金纳米颗粒自组装或聚集的报道很多。
金纳米颗粒自组装或聚集主要是可以通过两种方式，第一种是在金纳米颗粒表面修饰适当化学配体来介导其自组装。
第二种是构建内源性或外源性刺激响应的金纳米颗粒触发其自组装。
2.1 化学配体修饰介导的金纳米颗粒自组装各种各样的化学配体可以修饰在金纳米颗粒表面介导自组装聚集，例如小分子化合物、聚合物、生物大分子等。
为了进一步将纳米颗粒自组装聚集体系应用在生物医学方面，研究人员在设计合成化学配体修饰介导的自组装聚集体系不得不考虑化学配体在复杂生物体环境中的稳定性以及生物相容性。
2.1.1 小分子化合物修饰介导目前文献报道小分子化合物修饰介导的金纳米颗粒自组装聚集有很多。
例如，2013年Zhao等人在金纳米颗粒表里面修饰了4-哌嗪-1,8-萘二甲酰亚胺后，可以螯合溶液中Fe3+使金纳米颗粒发生聚集，并且通过比色和荧光方法来定量分析Fe3+的含量。
2011年Ye等在金纳米颗粒表面修饰巯基乙胺后，在滴入硫酸盐溶液后迅速发生静电相互作用使金纳米颗粒发生聚集，可以超灵敏检测水中最低50ppb浓度的硫酸盐。
并且很多研究报道小分子化合物修饰介导的金纳米颗粒自组装聚集过程还可以是可控的，例如，Berlin课题组在金纳米颗粒表面修饰季戊四醇四巯基乙酸酯（PTMP）后，通过加入马来酰亚胺-PEG来使得金纳米颗粒反生可控聚集，并且修饰不同量的PTMP，可以调控聚集大小，可以为将来纳米载药及纳米成像应用材料设计提供新思路。
Chen等2010年也报道了利用季戊四醇四巯基乙酸酯修饰的金纳米颗粒和柠檬酸跟修饰的金纳米颗粒，来可控的使两种金颗粒发生不同组合的聚集形式。
2012年Singamaneni等利用小分子交联剂胺基硫醇对金纳米颗粒自组装聚集动力学过程进行了研究报道，通过改变交联剂与纳米颗粒的比例可以预测并可控金纳米颗粒聚集的速度及程度。
Cooper以及Brust等人也都在体外研究证实利用二硫醇烷修饰可以介导金纳米颗粒发生自组装聚集。
此外，2016年Grzybowski课题组利用TMA/MUA两种小分子化合物修饰得到的正负混合电荷纳米颗粒，发现在不同比例TMA/MUA修饰条件下，混合电荷纳米颗粒对革兰氏阳性菌或阴性菌的细胞壁造成破坏，从而达到抗菌的作用。
综上所述，虽然目前对小分子化合物修饰介导金纳米颗粒自组装聚集可以做到实时监测及可控，但是仍然存在一些优缺点，优点是：小分子化合物与修饰在纳米颗粒表面后对纳米颗粒的自身尺寸影响较小，并且修饰较为简单，大部分是利用硫醇化学物在金颗粒表面形成金-硫键。
缺点是：因为小分子化合物在生物体内稳定性和生物相容性较不好，目前利用小分子化合物修饰介导的金纳米颗粒自组装聚集研究都停留在体外溶液实验中，而且介导的自组装聚集较少在生物医学领域应用。
2.1.2 聚合物修饰介导聚合物不仅在纳米颗粒自组装聚集方面应用较广，而且在医学应用方面也非常受欢迎。
与小分子化合物相比，聚合物在生物体内可以有长时间的血液循环，并且通过设计聚合物结构来实现载药和释放药物。
聚合物修饰介导的金纳米颗粒发生自组装聚集往往是因为表面修饰的聚合物同时具有亲疏水性导致的。
聚合物的亲疏水性指的是聚合物一端亲水基团一端疏水基团，大部分聚合物修饰介导的纳米颗粒自组装聚集过程都是因为聚合物的疏水基团可以在水的界面会发生较强的疏水作用，并且疏水作用与纳米颗粒的表面电荷相关。
2014年Zhang课题组发表的标题为金纳米颗粒可控自组装聚集应用于光热治疗和CT成像研究中，分别将PCL-SH和PMEO2MA-SH聚合物修饰在14 nm的金纳米颗粒表面得到同时具有疏水和亲水配体的金纳米颗粒。
在两种配体不同比例条件下，金纳米颗粒会发生不同程度的聚集状态，随着PCL-SH/PMEO2MA-SH的比例增加，可以发现金纳米颗粒聚集体从囊泡状逐渐变大的胶束状。
并且形成的胶束状的金纳米颗粒聚集体不仅增强了肿瘤的CT成像效果，而且其等离子共振吸收可以从原来的520 nm红移到830 nm，使其具有较强的光热转换效率，可以应用于肿瘤的光热治疗中。
2015年Zhang等人继续利用PCL和PMEO2MA聚合物为模板，形成具有较小尺寸8 nm金纳米颗粒自组装聚集体，并利用自组装聚集体载化疗药阿霉素实现肿瘤光热治疗和化疗的联合。
此外，Tsourkas课题组也在2014年连续报道了两篇关于利用PEG-b-PCL聚合物修饰介导金纳米颗粒自组装聚集研究。
在第一篇研究中，他们在1.9 nm 的金纳米颗粒表面修饰上具有亲疏水性的PEG-b-PCL聚合物，修饰了PEG-b-PCL的金纳米颗粒可以在乳液环境中慢慢形成包裹了金颗粒的聚合物胶束，当含金聚合物胶束尾静脉注射到小鼠体内后，在肿瘤组织有较长的滞留时间，不仅增强了肿瘤的CT成像，而且具有很好的肿瘤放射增敏治疗效果。
在第二篇研究中，他们不仅将金纳米颗粒包裹在PEG-b-PCL聚合物胶束中进行放射增敏治疗，同时为了进一步提高纳米颗粒对肿瘤的成像的灵敏度，还将氧化铁纳米颗粒包裹进胶束中对肿瘤的进行磁共振成像。
同时利用亲疏水性的PS-b-PEO嵌段共聚物来介导金纳米颗粒自组装聚集的研究也受到科研人员的关注。
2015年Nie等报道了可以通过调控PS-b-PEO修饰在金纳米颗粒表面的量使金纳米颗粒形成不同聚集状态的空心囊泡，金纳米颗粒表面高密度的PS-b-PEO修饰不会先形成链状，空心囊泡中金纳米颗粒整齐排列，形成的空心囊泡等离子共振吸收峰会有轻微的红移，光声成像效果不好。