宏观块材银是一种贵金属，以其优异的导电性和独特的光泽而闻名。

• 最高的导电导热性: 在所有金属元素中，银具有最高的电导率和热导率。
• 化学反应性: 银的化学性质比金活泼，在空气中会与硫化物反应而变黑（生成Ag₂S），但在常规环境下相对稳定。

当银以单晶立方体的形态存在时，其由尖锐边角和特定晶面主导的纳米效应变得尤为突出。

• 形貌依赖的LSPR: 这是银纳米方块最核心的光学特性。与球形颗粒的单一LSPR峰不同，立方体由于其几何形状，会展现出多个LSPR峰。最主要的偶极共振峰的位置随边长增大而红移，此外还存在由尖角诱导的更复杂的四极和高阶共振模式。
• 强烈的边角电场增强: 银纳米方块的8个尖角和12条边棱在光场作用下会产生强大的“避雷针”效应，将电磁场能量高度束缚和集中，形成“热点” (Hot Spots)。这使其成为一种性能卓越的表面增强拉曼散射 (SERS) 基底。
• 高活性晶面暴露: 银纳米方块的6个表面均为热力学上活性较高的{100}晶面。这使其在许多催化反应中表现出与暴露{111}晶面的球形或片状颗粒截然不同的选择性和催化活性。

银纳米方块（AgNCs）在纳米材料科学中最重要的角色之一，是作为一种完美的牺牲模板（Sacrificial Template），用于合成结构更复杂的中空纳米结构。

核心应用: 这是AgNCs最经典、最重要的应用。通过与金盐发生电偶置换反应，可以将实心的银纳米方块转化为中空的金纳米笼（Gold Nanocages）。

• 反应原理: 利用金和银之间标准还原电势的差异，金离子（AuCl₄⁻）可以自发地氧化金属银（Ag）。反应从银方块的表面开始，银原子被氧化溶解，同时金原子被还原并沉积在表面，最终形成一个中空、多孔的金笼。
• 优势: 这种方法可以精确地控制最终金纳米笼的壁厚、孔隙率和LSPR峰位，是制备用于生物医学诊疗一体化的高质量金纳米笼的唯一途径。

目标: 在银纳米方块（核）的表面精确地包覆上另一种材料（壳），以提高稳定性或引入新功能。

• 银方块@金 (AgNC@Au): 在银纳米方块表面包覆一层薄薄的金壳，可以极大地提高其化学稳定性，防止其被氧化或硫化。

银纳米方块由于其暴露的特定高活性晶面，在多相催化领域展现出独特的性能。

• {100}晶面的独特催化性: 银纳米方块的表面主要由{100}晶面构成。与热力学上更稳定的{111}晶面相比，{100}晶面具有更高的表面能和不同的原子排布，这使其在许多催化反应中（特别是选择性氧化反应）表现出更高的催化活性和独特的产物选择性。

通过电偶置换或表面沉积，可以利用银纳米方块作为模板，制备出具有更高活性的双金属催化剂。

• 金-银双金属催化剂: 通过部分电偶置换反应制备的金-银纳米笼/框，由于其双金属协同效应和高比表面积，通常表现出比纯金属更高的催化性能。

银纳米方块（AgNCs）凭借其卓越的SERS增强效应和独特的LSPR光学特性，在生物传感和分析化学领域扮演着至关重要的角色。

• 表面增强拉曼散射 (SERS): 这是AgNCs在传感领域最核心、最强大的应用。
  • 原理: AgNCs的尖锐边角产生的巨大“热点”效应，可以将其附近分子的拉曼散射信号放大超过10¹⁰倍，实现痕量甚至单分子检测。
  • 应用: AgNCs是构建超高灵敏度SERS探针的理想材料，用于环境中痕量污染物（如农药、爆炸物）的检测、食品安全检测以及生物体液中疾病标志物的早期诊断。
• LSPR传感: AgNCs的LSPR峰位极其敏感地依赖于其周围介质的折射率。当生物分子（如抗体）结合到其表面时，会导致局部折射率发生微小变化，从而引起LSPR峰位的移动。通过监测峰位的移动，可以实现对生物分子结合事件的无标记实时检测。

银纳米方块（AgNCs）在治疗领域的核心应用是其作为一种广谱、高效的纳米抗菌剂。

AgNCs是目前研究最深入、应用最广泛的无机抗菌材料之一。

• 多重抗菌机理: AgNCs的强大抗菌活性源于多种机制的协同作用，这使得细菌很难对其产生耐药性：
  1. 银离子（Ag⁺）释放: AgNCs具有极高的比表面积，能够持续、缓慢地释放出具有强生物活性的Ag⁺，从而破坏细菌的酶系统和DNA复制。其暴露的{100}高活性晶面可能使其离子释放速率高于球形颗粒。
  2. 活性氧（ROS）生成: AgNCs表面可以催化产生活性氧，对细菌的细胞膜、蛋白质和DNA造成氧化损伤。
  3. 物理接触杀伤: 细菌与AgNCs的尖锐边角直接接触可能会加剧对其细胞膜的物理损伤。

银纳米方块（AgNCs）的生物安全性是一个需要综合评估的复杂问题，其毒性主要来自于银离子的释放和其尖锐的形貌两个方面。

• 银离子（Ag⁺）的细胞毒性: 这是AgNCs毒性的主要来源。AgNCs在生理环境中会缓慢溶解并释放出Ag⁺，高浓度的Ag⁺对哺乳动物细胞同样具有毒性，其机制主要是通过与蛋白质中的巯基结合和诱导氧化应激。
• 尖锐边角的物理损伤风险: AgNCs的尖锐边角，在与细胞膜相互作用时，可能会像“刀尖”一样，通过物理切割的方式破坏细胞膜的完整性，导致细胞内容物泄漏和细胞死亡。这种机械损伤是其区别于光滑表面纳米颗粒的独特毒性机制。

• 生物持久性: 银纳米材料在体内是不可生物降解的，存在长期蓄积于肝、脾等器官的风险。
• 银质沉着症 (Argyria): 长期或过量暴露于银可能导致皮肤呈现出永久性的蓝灰色。

高质量、单分散的银纳米方块的合成，几乎完全依赖于一种在高温有机溶剂中进行的经典方法——多元醇法，其核心在于对氧化刻蚀的精确控制。

这是制备银纳米方块最核心、最主流的方法。

• 反应体系: 在高沸点的多元醇（最常用的是乙二醇, EG）溶剂中，将银的前驱体（通常是硝酸银, AgNO₃）在高温下（~160 °C）还原。
• 关键组分与原理:
  1. 溶剂兼还原剂: 在高温下，乙二醇会缓慢地将Ag⁺还原为Ag⁰。
  2. 形貌控制剂: 聚乙烯吡咯烷酮（PVP）是该反应中最重要的组分。PVP分子会选择性地吸附在银晶体的{100}晶面上，极大地抑制了这些晶面的生长。
  3. 氧化刻蚀的精确控制: 这是形成立方体而不是线状或球状的关键。通过向反应体系中精确地引入痕量的氧化刻蚀剂（通常是空气中的氧气和由FeCl₃、CuCl₂或HCl引入的Cl⁻离子），可以优先将不稳定的、由多孪晶构成的晶种氧化溶解掉，而保留下热力学上相对稳定的、由单晶构成的晶种。
  4. 各向同性生长: 这些单晶晶种在PVP对{100}面的保护下，会倾向于进行各向同性的生长，最终形成暴露出六个{100}晶面的完美立方体结构。
• 尺寸调控: 通过精确地调控反应温度、滴加速度和刻蚀剂浓度等参数，可以方便地控制银纳米方块的最终边长。

对银纳米方块（AgNCs）的精确表征是确认其独特结构和光学性质的关键。对其形貌和光学光谱的表征尤为重要。

• 形貌与尺寸: 透射电子显微镜 (TEM) 和 扫描电子显微镜 (SEM) 是直接观察AgNCs立方体形貌的金标准。通过TEM和SEM照片，可以得到精确的边长分布，并判断其边角的尖锐程度和形貌的均一性。
• 晶体结构: X射线衍射 (XRD)。用于确认AgNCs为面心立方（FCC）的晶体结构。选区电子衍射 (SAED) 则可以确认其单晶属性。

• LSPR吸收光谱: 紫外-可见吸收光谱 (UV-Vis) 是表征AgNCs**最重要、最快捷**的技术。
  • 多峰特征: 一份高质量的AgNCs样品的光谱通常会包含多个LSPR峰，最主要的偶极共振峰的位置随边长增大而红移。

• 拉曼光谱: 将AgNCs与一种或多种拉曼探针分子混合，通过测量其拉曼光谱，可以评估其SERS增强效果。通过计算增强因子（Enhancement Factor, EF），可以定量地比较不同AgNCs样品的SERS性能。

银纳米方块的表面工程至关重要，其核心任务是**提高其化学稳定性**（防止氧化和团聚），并调控其生物学行为。

裸露的银纳米方块在空气中容易被硫化或氧化，导致其光学性能衰减和离子过度释放。

• 核-壳结构: 在AgNCs表面包覆一层致密的保护壳是解决该问题的最有效方法。常用的壳层材料包括：
  • 金 (Au): 通过表面沉积或电偶置换反应在银方块表面包覆一层薄金壳，可以极大地提高其抗硫化和抗氧化能力。
  • 二氧化硅 (SiO₂): 通过Stöber法等技术包覆一层二氧化硅，可以在提供化学保护的同时，赋予其易于功能化的表面。

• 配体交换: 将合成过程中使用的PVP替换为对生物更友好的配体。
  • 硫醇化学: 利用强大的Ag-S键，将末端带有硫醇基的聚乙二醇（PEG-SH）等分子连接到AgNCs表面，可以极大地提高其在生理环境中的稳定性和生物相容性，并降低其细胞毒性。