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金溶胶为何呈红色：等离激元吸收带
比较 5 nm 到团聚 100 nm 金纳米颗粒的 UV–Vis 吸收曲线，把 λmax 与粒径关联——比色纳米分析的基础。
目标
估计每种粒径的 λmax；用互补吸收解释溶胶的红色，并预测团聚样品的谱形。
仪器与试剂
虚拟实验台：四种标称粒径的柠檬酸包覆金溶胶和一份故意团聚的样品；模拟绘制 400–800 nm 吸光度。
步骤
- 选择 5 nm 数据集并读出 λmax（约 519 nm）：溶胶吸收绿光，因此透射光呈红色。
- 依次看 20 nm 和 50 nm：测量 λmax 红移与谱带展宽。
- 打开团聚的 100 nm 样品：除主带外，找到约 700 nm 的肩峰，并用相邻颗粒的耦合等离激元解释。
- 设计测定：若目标离子使溶胶交联团聚，应监测哪个光谱特征——λmax 位移还是 700 nm 肩峰？
观察要点
- 颗粒越大，吸收波长越长、散射越强：谱带从约 519 nm 漂移到约 560 nm 并变宽。
- 团聚会产生一个较弱的长波长次级特征，而不只是移动主峰。
- 所有曲线在约 450 nm 以下几乎归零——那里金的带间跃迁占主导。
讲解
当金属纳米颗粒小于光波长时，传导电子发生集体振荡——局域表面等离激元共振（LSPR）。球形颗粒的共振频率由金的介电函数和周围介质决定，Mie 理论预言了你测到的随尺寸的红移与展宽。由于颜色反映粒径与粒间距，金溶胶支撑侧向层析检测（验孕、新冠抗原条）：团聚使看不见的线变为可见。
实验史话
法拉第于 1857 年制得宝石红金溶胶，并猜测颜色来自金属的“分散状态”。古斯塔夫·米氏 1908 年的电磁学解后来精确解释了粒径如何决定等离激元吸收带。
相关化学家
虚拟实验是帮助建立直觉的简化模型，不能替代真实实验和安全培训；没有指导请勿在家自行重复。