Các cấu trúc nano vàng nói chung và nano vàng cầu nói riêng đang ngày càng được quan tâm và được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, tùy thuộc vào kích thước, hình dạng của chúng. Cho đến nay, đã có nhiều phương pháp khác nhau để chế tạo các hạt nano vàng, nhưng mỗi một phương pháp chỉ tối ưu cho việc tổng hợp các hạt trong một phạm vi kích thước và hình dạng nhất định. Đối với các hạt nano kim loại nói chung và nano vàng nói riêng thì phương pháp được dùng để tổng hợp hạt thường là phương pháp từ dưới lên (bottom -up)
Nguyên lý: Hình thành vật liệu nano từ các nguyên tử hoặc ion. Phương pháp từ dưới lên có thể là phương pháp vật lý, phương pháp hóa học hoặc kết hợp cả hai.
Phương pháp vật lý: là phương pháp tạo vật liệu nano từ nguyên tử hoặc chuyển pha. Nguyên tử để hình thành vật liệu nano được tạo ra từ phương pháp vật lý: bốc bay nhiệt (đốt, phún xạ, phóng điện hồ quang). Phương pháp chuyển pha: vật liệu được nung nóng rồi cho nguội với tốc độ nhanh để thu được trạng thái vô định hình, xử lý nhiệt để xảy ra chuyển pha vô định hình - tinh thể (kết tinh) (phương pháp nguội nhanh). Phương pháp vật lý thường được dùng để tạo các hạt nano, màng nano
Phương pháp hóa học: là phương pháp tạo vật liệu nano từ các ion. Phương pháp hóa học có đặc điểm là rất đa dạng vì tùy thuộc vào vật liệu cụ thể mà người ta phải thay
đổi kỹ thuật chế tạo cho phù hợp. Tuy nhiên, chúng ta vẫn có thể phân loại các phương pháp hóa học thành hai loại: hình thành vật liệu nano từ pha lỏng (phương pháp kết tủa, sol-gel,...) và từ pha khí (nhiệt phân,...). Phương pháp này có thể tạo các hạt nano, dây nano, ống nano, màng nano, bột nano,...
Phương pháp kết hợp: là phương pháp tạo vật liệu nano dựa trên các nguyên tắc vật lý và hóa học như: điện phân, ngưng tụ từ pha khí,... Phương pháp này có thể tạo các hạt nano, dây nano, ống nano, màng nano, bột nano,...
Đối với các hạt keo nano vàng, thông thường chúng được chế tạo bằng phương pháp hóa học. Các hạt nano vàng có thể được chế tạo bằng cách khử hydro tetraclorua vàng (HAuCl4). Sau khi hòa tan HAuCl4 trong nước dung dịch được khuấy từ nhanh trong khi thêm tác nhân khử vào. Do đó Au3+ bị khử thành ion vàng một cộng (Au+) và nhanh chóng trở thành nguyên tử vàng, vàng bắt đầu dần dần kết tủa dưới dạng hạt nhỏ hơn nano mét và lớn dần cho tới khi dung dịch trở nên siêu bão hòa. Nếu dung dịch được khuấy từ đủ mạnh thì các hạt sẽ có kích thước đồng đều. Một trong các phương pháp đó là: Phương pháp Turkevitch (phương pháp chủ yếu tạo các hạt nano dạng cầu), phương phápBrust, phương pháp siêu âm,..
Để tạo các hạt keo vàng với các hình dạng khác nhau người ta thường sử dụng phương pháp tạo mầm (Seeding Growth). Phương pháp nuôi mầm là phương pháp tổng hợp các vật liệu dựa trên nguyên lý phát triển các hạt nano vàng nhỏ thành các hạt có kích thước lớn hơn bằng phản ứng khử muối vàng trong môi trường có các hạt vàng nhỏ (hạt vàng mầm). Nguyên lý của phương pháp nuôi mầm được trình bày như trong hình (1.19).
Hình 1.19. Sơ đồ nguyên lý của phương pháp nuôi mầm
Bước đầu tiên là chế tạo các hạt vàng nhỏ kích thước vài nano met làm mầm. Sau đó, các hạt mầm được đưa vào trong một dung dịch nuôi có chứa các ion Au3+ và chất khử. Chất khử khử các ion Au3+ trong dung dịch thành các nguyên tử Au0. Các nguyên tử này sẽ gắn kết với hạt mầm để tạo thành hạt lớn hơn. Nếu quá trình
phát triển là đẳng hướng thì các cấu trúc cầu được tạo thành, còn quá trình phát triển bất đẳng hướng thì tạo thành các cấu trúc nano dạng không cầu.