金纳米粒子尺寸调控示意图
与块状金不同，黄金纳米粒子的价带和导带是分开的。当金粒子尺寸足够小时，会产生量子尺寸效应，引起黄金纳米粒子向绝缘体转化，并形成不同能级间的驻电子波。若其能级间隔超出一定的范围并发生单电子跃迁时，将表现出特殊的光学和电子学特性，这些性质在晶体管、光控开关、传感器方面都有潜在的应用前景。
金纳米粒子的性质与其尺寸密切相关，为精细调控纳米粒子的尺寸，研究者通常依靠改变金源离子浓度与还原剂之间的比例来实现。
最近，北卡罗来纳州立大学研究者发现，金纳米颗粒合成中使用的“巨型”分子决定了所得颗粒的尺寸：这些被称作“配体”的分子越大，得到的金纳米颗粒越小。这项研究同样指出，每种类型的配体分子产生尺寸离散（不相关联的）分布的颗粒。
Joseph Tracy—北卡罗来纳州立大学材料工程与工程学的助理教授，同样也是该工作的共同作者—指出：“这项工作深入了我们对金纳米颗粒形成过程的认识，同时为我们提供了一种控制纳米颗粒尺寸与性质的新手段。”金纳米颗粒现在已经被应用于工业化学工程，医学以及电子领域。
配体越大，能够肩并肩地排列的配体就越少 - 导致更小的纳米粒子。在合成金纳米颗粒时，科学家通常会使用称作“配体”的有机分子来调控该过程。这些配体会有效地使金原子在溶液中聚合成颗粒。在这个过程中，配体分子会肩并肩地排列并三维环绕纳米粒子。
研究者非常关心配体的体积是否对颗粒的尺寸产生影响，于是挑选了在金颗粒合成常用的三种硫醇化合物。具体来说，配体分子位阻体积由小到大分别是线性己硫醇（hexanethiolate，-SC6），环己硫醇（cyclohexanethiolate，-SCy）和1-金刚烷硫醇（adamantanethiolate，-SAd）。
例如，配体分子可以形象化地被看成一块饼，而金原子就贴在它的尖端。-SC6是那种细窄的饼，-SCy相对大一些，而-SAd是最大的——饼的外壳楔形部分远大于尖端部分。
研究者发现配体分子的大小决定了颗粒的尺寸。由于少-SAd和-SCy配体可以在三维空间彼此相邻排列，导致了更少的金原子堆积在核心处，这就使得所得到的颗粒更小。而-SC6是体积最小的配体（较另外两种硫醇化合物），能够得到更大的纳米颗粒。
“我们发现这是一个非常有效的控制金颗粒尺寸的方法，它对其他材料的合成或许有很好的启示。”文章的第一作者，北卡罗来纳州立大学的博士生Peter Krommenhoek指出，“这正是我们现在研究的。”
但是，研究者同时也发现了另一有趣的现象。当形成的颗粒十分小的时候，它的尺寸会表现出一定的离散（不相关联的）分布的性质。例如，有些类型的颗粒由25个或者28个金原子构成，而绝不会是26或者27个。
在这项研究中，研究者发现配体分子的体积同样影响到颗粒的离散性质。“这是一个非常有趣的现象，因为每一种离散的尺寸就代表着不同的金原子数目和配体数目”。Tracy说“这就可以影响颗粒的化学行为。这个问题至今仍未得到解决。”
这篇文章，“Bulky Adamantanethiolateand Cyclohexanethiolate Ligands Favor Smaller Gold Nanoparticles with AlteredDiscrete Sizes”6月15日在网上发表于ACS Nano。