Summary
Ett protokoll för syntetisering av guldnanopartiklar med ~12 nm diameter (Au nanopartiklar) i ett organiskt lösningsmedel presenteras. Guldnanopartiklarna är täckta med oleylaminligands för att förhindra agglomeration. Guldnanopartiklarna är lösliga i organiska lösningsmedel som toluen.
Abstract
Nanopartiklar av guld (Au nanopartiklar) som är ~12 nm i diameter syntetiserades genom att snabbt injicera en lösning på 150 mg (0,15 mmol) tetrakloroaurisk syra i 3,0 g (3,7 mmol, 3,6 ml oleylamin (teknisk kvalitet) och 3,0 ml toluen till en kokande lösning på 5,1 g (6,4 mmol, 8,7 ml) oleylamin i 147 ml toluen. Medan man kokar och blandar reaktionslösningen i 2 timmar ändrades reaktionsblandningens färg från klar, till ljusgul, till ljusrosa och sedan långsamt till mörkröd. Värmen stängdes sedan av och lösningen tilläts gradvis svalna till rumstemperatur i 1 timme. Guldnanopartiklarna samlades sedan in och separerades från lösningen med hjälp av en centrifuger och tvättades tre gånger; genom att virvelvinda och sprida guldnanopartiklarna i 10 ml toluen och sedan fälla ut guldnanopartiklarna genom att tillsätta 40 ml portioner metanol och snurra dem i en centrifug. Lösningen dekanterades sedan för att ta bort eventuella återstående biprodukter och oredovisade utgångsmaterial. Torkning av guldnanopartiklarna i vakuummiljö gav en fast svart pellet; som kan lagras under långa tidsperioder (upp till ett år) för senare användning och sedan återupptrödas i organiska lösningsmedel som toluen.
Introduction
Guldnanopartiklar är en intressant och användbar klass av nanomaterial som är föremål för många forskningsstudier och tillämpningar; såsombiologi 1,medicin 2,nanoteknik3och elektroniska enheter4. Vetenskaplig forskning om guldnanopartiklar går tillbaka till så tidigt som 1857, då Michael Faraday utförde grundläggande studier om syntesen och egenskaperna hos guldnanopartiklar5. De två primära "bottom up"-teknikerna för syntetisering av guldnanopartiklar är citratreduceringsmetoden6,7,8 och den organiska tvåfassyntesmetoden9,10. Metoden "Turkevich" citratreducering ger ganska monodisperse guldnanopartiklar under 20 nm i diameter, men polydispersiteten ökar för guldnanopartiklar över 20 nm i diameter. Tvåfasmetoden "Brust-Schiffrin" använder svavel/tiool ligand-stabilisering för att producera guldnanopartiklar upp till ~10 nm i diameter11. Guldnanopartiklar som är försyntiserade med dessa metoder är kommersiellt tillgängliga. För tillämpningar där stora volymer, hög monodispersitet och stora diametrar av guldnanopartiklar inte är nödvändiga kan det vara tillräckligt att köpa och använda dessa försyntiserade guldnanopartiklar från leverantörer. Guldnanopartiklar som lagras i lösning, till exempel många av dem som är kommersiellt tillgängliga, kan dock brytas ned med tiden när nanopartiklar börjar agglomerera och bilda kluster. Alternativt kan det, för storskaliga tillämpningar, långsiktiga projekt där guldnanopartiklar måste användas ofta eller under en lång tidsperiod, eller där det finns strängare krav på monodispersitet och storlek på guldnanopartiklarna, vara önskvärt att utföra guldnanopartiklarnas syntes. Genom att utföra guldnanopartiklarnas syntesprocess har man möjlighet att potentiellt kontrollera olika syntesparametrar som mängden guldnanopartiklar som produceras, diametern på guldnanopartiklarna, guldnanopartiklarnas monodispersitet och de molekyler som används som kapningsligands. Dessutom kan sådana guldnanopartiklar lagras som fasta pellets i en torr miljö, vilket hjälper till att bevara guldnanopartiklarna så att de kan användas vid ett senare tillfälle, upp till ett år senare, med minimal försämring i kvalitet. Det finns också potential för kostnadsbesparingar och minskning av avfall genom att tillverka guldnanopartiklar i större volymer och sedan lagra dem i torrt tillstånd så att de håller längre. Sammantaget ger syntetisering av guldnanopartiklar sig själv övertygande fördelar som kanske inte är genomförbara med kommersiellt tillgängliga guldnanopartiklar.
För att inse de många fördelar som är möjliga med guldnanopartiklar syntes, presenteras en process häri för att syntetisera guldnanopartiklar. Den guldnanopartiklar syntes process som beskrivs är en modifierad version av en process som utvecklades av Hiramatsu och Osterloh12. Guldnanopartiklar syntetiseras vanligtvis med en diameter på ~ 12 nm med hjälp av denna syntesprocess. De primära kemiska reagenserna som används för att utföra den guldnanopartiklar syntesen är tetrakloroaurisk syra (HAuCl4),oleylamin och toluen. En kvävehandskelåda används för att ge en inert torr miljö för guldnanopartiklarnas syntesprocess, eftersom tetrakloroaurisk syra är känslig för vatten / fuktighet. Guldnanopartiklarna är inkapslade med oleylamin ligandmolekyler för att förhindra att guldnanopartiklarna agglomererar i lösning. I slutet av syntesprocessen torkas guldnanopartiklarna ut i en vakuummiljö så att de kan lagras och bevaras i torrt tillstånd för senare användning, upp till ett år senare. När guldnanopartiklarna är redo att användas kan de återanvändas till lösning i organiska lösningsmedel som toluen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Kemiska mängder:
OBS: För att erhålla lämpliga kemiska mängder för nanopartikelsyntesen, ta de ursprungliga mängderna som finns på "Nanopartikelsyntesen" (på andra sidan av stödinformationen från Osterloh-forskningsartikeln12) och multiplicera mängden av alla doser med 3, med några små ändringar. Tabell 1 visar de kemiska mängder som behövs för injektionslösningen, koklösning, tvätt-/reningslösningar och guldetslösning.
Rengöring och förberedelse för guldnanopartiklar syntesprocess (dag 1)
OBS: Följande steg kan slutföras på den första dagen av syntesprocessen.
1. Saker att kontrollera och säkerställa innan du förbereder dig för guldnanopartiklarnas syntes
VARNING: Se till att försyntesrengöring och beredning utförs i rökhuven och den syra våta bänken medan du bär personlig skyddsutrustning (PPE) såsom nitrilhandskar, skyddsglasögon/skyddsglasögon och en labbrock när du använder rökhuven; och medan du dessutom bär kemiska handskar, en kemisk klänning, en ansiktsskydd och skyddsglasögon medan du använder den syra våta bänken.
- Se till att det finns ett kvävehandskebox för att utföra beredningarna av lösningsmedel/reagens och syntes/kemisk reaktionsprocess.
OBS: Om en kvävehandskelåda inte finns tillgänglig kan en rökhuv användas i stället (eventuellt med en Schlenk-linje), även om den inerta atmosfären i kvävehandskeboxen bör producera nanopartiklar av högre kvalitet genom att bevara renheten hos den tetrakloroauriska syran (HAuCl4). Den guldnanopartiklarinjektionslösning som innehåller tetrakloraurisk syra bör om möjligt beredas i inert atmosfär eller kvävehandskelåda. - Se till att ett stativ med klämman är placerat i kvävehandskeboxen för att hålla och stödja kondensorröret under guldnanopartiklarnas syntesprocess.
OBS: Detta stativ med klämma gör det också möjligt att lyfta upp kondensorröret och suspenderas över reaktionskärlet medan toluen, tetrakloroaurisk syra och oleylaminlösning injiceras i reaktionskärlet. - Se till att värmaren med magnetomröraren och det cirkulära konkava kärlet med glasfiberfoder (för att hålla och stödja reaktionskärlets sfär och för uppvärmning av reaktionskärlet och för rotation av magnetrörarstången) finns i kvävehandskeboxen.
- Se till att det finns två gummislangar (för anslutning av kondensorröret till vatteninlopps-/utloppsportarna) som sitter inuti kvävehandskeboxen.
- Se till att en mikrobalans som kan milligram (mg) upplösning finns i kvävehandskelådan.
- Se till att det finns tillräckligt med kemiska reagenser och lösningsmedel för rengörings- och syntesprocessen (se tabell 1).
OBS: Det är bäst att använda färsk / ny hög renhet (≥99,8%) toluen och metanol som aldrig har öppnats eller exponerats för luft/vatten. Det är också bäst att använda färsk/ny tetrakloroaurisk syra (HAuCl4)som förvaras i kylskåpet och aldrig öppnas förrän den överförs till kvävehandskelådan. Den tetrakloroauric syran bör inte utsättas för luft eller vatten / fuktighet när som helst, bör endast öppnas i kvävehandskelådan och bör förvaras i kvävehandskelådan efter att ha öppnat den i kvävehandskelådan. Det är att föredra att använda ny oleylamin, och oleylamin bör också lagras i kvävehandskelådan. Tetrakloroaurisk syra och oleylamin som är helt nya eller mindre än 1 år gamla bör ge bättre resultat. - Se till att det finns plastpåsar, XL nitrilhandskar, renrumsservetter och aluminiumfolie i kvävehandskelådan.
2. Rengör glaset för kemisk reaktion (före guldnanopartiklarsyntes)
VARNING: Guld etchant TFA och aqua regia är frätande. Använd nödvändig personlig skyddsutrustning (PPE) som kemiska handskar, kemisk klänning, skyddsglasögon och ansiktsskydd. Hantera endast den frätande lösningen i en sur våt bänk medan du bär nödvändig personlig skyddsutrustning.
- Placera glasreaktionskärlet med kondensorröret fäst i en 600 ml bägare för stöd i den syra våta bänken och vila sidan av kondensorröret mot sidoväggen på den syra våta bänken för ytterligare stöd.
- Rengör det kemiska reaktionsglaset (kondensorrör, reaktionskärl, glaspipett) och magnetisk omrörningsstång genom att hälla ~150 ml av guld etchant TFA-lösningen och ~150 ml DI-vatten (1:1 blandning) i kondensorröret och reaktionskärlets glas. Placera den magnetiska omrörningsstången och den långa glasklassade pipetten i kondensorröret och låt TFA-badet i guld etchant sitta och rengöra glaset i 30 minuter.
OBS: Kompletterande figur 1 visar att glaset för kemisk reaktion rengörs med guld etchant. - Efter 30 minuter separera glaset för att knäcka tätningen mellan kondensorröret och reaktionskärlet för att samla all guld etchantlösning i reaktionskärlet och häll den använda guldetsanlösningen i en 400 ml bägare i den syra våta bänken.
OBS: Guld etchantlösningen återanvänds senare för att rengöra det kemiska reaktionsglaset när syntesprocessen är över. - Tvätta fortfarande i den syra våta bänken, tvätta det kemiska reaktionsglaset och magnetrörstången 3-4 gånger med DI-vatten för att spola ut den återstående guld etchantlösningen och låt sedan den kemiska reaktionsglaset och den magnetiska omrörningsstången sitta i ett DI-vattenbad i ytterligare 30 minuter.
- Efter 30 minuters sittande i ett DI-vattenbad, töm ut vattnet och använd DI-vattenpistolen för att tvätta vattnet ner i det syra våta bänkavloppet. Blås glaset torrt med kvävepistolen.
- Rengör glaset för kemisk reaktion i rökhuven (kondensorrör, reaktionskärl, glaspipett) och magnetrör genom att skölja med aceton, metanol och isopropanol. blås sedan ut glaset med kväve. Kasta de smutsiga lösningsmedren i en brandfarlig avfallsflaska.
- Rengör det kemiska reaktionsglaset och magnetrörstången med DI-vatten i den syra våta bänken och blås sedan ut glaset med kväve.
- Rengör det kemiska reaktionsglaset och den magnetiska omrörningsstången med toluen i rökhuven och blås sedan ut glaset med kväve. Kassera den smutsiga toluenlösningen i en brandfarlig avfallsflaska.
- Täck det kemiska reaktionsglaset (kondensorrör, reaktionskärl, glaspipett) och magnetisk omrörningsstång med aluminiumfolie (särskilt glasets öppningar/portar) för att hålla glaset rent. Peta ett par små hål i aluminiumfolien med pincett, så att vatten kan avdunsta från glaset.
3. Rengör de andra glas- och syntestillbehören
- Rengör den andra glasskivan (t.ex. 400 ml glasbägare, 5 ml liten graderad glascylinder, två glasflaskor på 20 ml glas med PTFE-fodrade lock) och tillbehör (t.ex. metallspatel/skopa, pincett) med aceton, metanol eller isopropanol och DI-vatten i rökmedel. blås sedan torrt de andra glasen och förser med kväve. Kasta de smutsiga lösningsmedren i en brandfarlig avfallsflaska.
- Om det finns rester synliga på glaset eller förnödenheterna, torka av dem med en renrumsservett eller tvätta med tvål och aceton/isopropanol tills återstoden försvinner. Skölj dem sedan med aceton, metanol och isopropanollösningsmedel igen och blås sedan glaset torrt med kväve.
- Rengör det andra glaset i rökhuven och förser med toluen; blås sedan torrt de andra glasen och förser med kväve. Kassera den smutsiga toluenlösningen i en brandfarlig avfallsflaska.
- Rengör de koniska centrifugrören på 50 ml med aceton, metanol eller isopropanol i rökhuven och toluen. blås dem sedan med kväve.
- Täck de andra glasen och tillbehören med aluminiumfolie, särskilt glasets öppningar / portar, för att hålla glaset rent. Peta ett par små hål i aluminiumfolien med pincett, så att vatten kan avdunsta från glaset. Se till att locken är på 50 ml centrifuger.
- Rengör gummipipettlampan med ventiler genom att torka av den med en renrumsservett med isopropanol, använd sedan ventilerna för att suga upp lite isopropanol (t.ex. medan du sprutar in lite i den från en isopropanolpressflaska) i glödlampan och spruta ut isopropanolen i en brandfarlig avfallsflaska. Se till att det inte finns några rester på glödlampan. Blås ut glödlampan med kväve och täck den med aluminiumfolie.
OBS: Kompletterande figur 2 visar glas och tillbehör efter att ha rengjorts.
4. Överför kemikalier, glas och förnödenheter till kvävehandskelådan
- Använd ett par fräscha XL nitrilhandskar över handskfackets handskar för hantering av föremål och kemikalier inuti kvävehandskeboxen.
- Lägg de nya kemiska flaskorna (toluen och metanol) i kvävehandskelådan (genom att överföra dem till lastlåset och pumpa ner för att avlägsna omgivningsluften med vakuumpumpen och sedan rensa lastlåset med kväve). Se till att det också finns en brandfarlig avfallsflaska för begagnad/smutsig toluen i kvävehandskeboxen.
- Se till att tetrakloroaurisk syra (HAuCl4)och oleylamin också finns i kvävehandskeboxen, där de förvaras för att förhindra exponering för syre och vatten/fuktighet.
- Placera det kemiska reaktionsglaset (kondensorrör, reaktionskärl, glaspipett), magnetisk omrörningsstång, 50 ml koniska centrifuger, och andra glasföremål (t.ex. 400 ml glasbägare, 5 ml liten glascylinder, två icke-vattenhaltiga 20 ml glasflaskor med PTFE-fodrade lock) och andra tillbehör (t.ex. mikropipette, nya rena mikropipettespetsar i en plastpåse, metallspatel/skopa, pincett, ventilerad pipettlampa) i handskfackets lastlås. Stäng lastlåsdörren, pumpa ner lastlåset för att dammsuga, lämna dem under vakuum i 2 minuter, rensa lastlåset med kväve och överför /placera sedan föremålen inuti kvävehandskelådan.
OBS: Eventuellt restvatten och lösningsmedel bör ha avdunstat i lastlåset medan det pumpas ner till vakuum, innan lastlåset renas med kväve. - Efter att ha överfört föremålen inuti kvävehandskelådan, använd ett annat lager aluminiumfolie för att täcka upp föremålen (särskilt glaset) som är täckta med aluminiumfolie med hål i folien, för att täcka hålen och förhindra att föremålen blir smutsiga inuti kvävehandskelådan.
- Lämna de rena föremålen i kvävehandskeboxen över natten, med kvävet cirkulerande, för att ta bort och filtrera bort eventuellt kvarvarande vatten/fukt/fuktighet inifrån kvävehandskelådan.
Guld nanopartikel syntesprocess (dag 2)
OBS: Följande steg kan slutföras på den andra dagen av syntesprocessen.
5. Ställ in och rengör det kemiska reaktionsglaset & förnödenheter i kvävehandskelådan
- Börja ställa in och rengöra det kemiska reaktionsglaset och förnödenheterna i kvävehandskelådan. Inuti kvävehandskelådan placerar du glasreaktionskärlet ovanpå glasfibernätet ovanpå värmaren/omröraren och placerar kondensorröret över glasreaktionskärlet och stöder kondensorröret med stativet med klämmorna.
OBS: Kompletterande figur 3 visar den experimentella installationen av guldnanopartiklarnas syntes. - Se till att den magnetiska omrörningsstången är inuti glasreaktionskärlet. Häll ~200 ml toluen i glasreaktionskärlet. Placera glasreaktionskärlet med ~200 ml toluen på omrörningsmanteln och sänk ner glaskondensatorröret i reaktionskärlet.
- Anslut de två slangarna inuti kvävehandskeboxen till kondensorrörets vatteninlopps- och utloppsportar.
- Utanför kvävehandskeboxen placerar du änden av avloppsslangen för vattenutlopp i dräneringsbehållaren/diskbänken i den intilliggande rökhuven. Använd en klämma eller tejp för att hålla slangen och hålla slangen orienterad ner i avloppet.
- Anslut vattentillförselinloppsslangen till vattenledningsledningen på den intilliggande rökhuven.
- Slå långsamt på och övervaka vattnet för att säkerställa att det försiktigt strömmar upp genom kondensorrörets yttre kammare. Justera vattenflödet efter behov genom att öppna/stänga vattenventilen något.
- Låt vatten rinna genom inloppsporten på botten av kondensorröret, upp kondensorröret och utloppsporten på toppen av kondensorröret.
- Se till att det inte finns några stora luftbubblor i vattentillförseln och se till att slangarna är mekaniskt stabila.
OBS: Vid kokning av lösningar i det kemiska reaktionskärlet, långsamt flöda lite vatten från botten av kondensorröret, upp genom kondensorrörets yttre kammare, till toppen av kondensorröret så att vatten långsamt rinner ut genom dräneringsslangen. Detta långsamma men kontinuerliga vattenflöde kyler kondensorröret och hjälper till att kondensera och minnas den kokta ångan. - Se till att vatten försiktigt strömmar genom kondensorröret för att kyla det.
- Flöda kontinuerligt färskt kväve i kvävehandskelådan för att rensa handskfacket. Ventilera kontinuerligt kvävehandskeboxen genom att dra ett litet vakuum på kvävehandskelådan så att kväve och toluenånga pumpas ut ur handskfacket.
OBS: Dra ett litet vakuum på kvävehandskeboxen genom att öppna utjämningsventilen något mellan kvävehandskeboxen och lastlåset samtidigt som du drar dammsugare på lastlåset. Öppna inte utjämningsventilen helt eller så blir vakuumnivån och kväveflödet för högt. Flöda tillräckligt med kväve för att kontinuerligt spola ut och ventilera toluen/kemisk ånga i handskfacket över tid. Vakuumavgasledningen ska ventileras till en rökhuv. - Börja värma och rör om toluen med magnetomröraren på omrörnings- och värmemanteln. Låt toluen närma sig en mild koka. Närma dig inte eller överblixta toluenens flampunktstemperatur. minska värmen när den börjar koka.
- Låt toluen koka och avdunsta i 30 minuter med den magnetiska omrörningsstången omrörning för att rengöra reaktionsglaset (reaktionskärlet och kondensorröret).
OBS: Den avdunstade toluen kyler och kondenserar i kondensorröret och droppar tillbaka ner i reaktionskärlet. - Efter 30 minuter, stäng av värmaren och magnetomröraren och låt toluen svalna i flera minuter tills toluen slutar avdunsta och kondensera inuti reaktionskärlet.
- När toluenen har svalnat lyfter du försiktigt upp kondensorröret och suspenderar det ovanför reaktionskärlet genom att stödja det med stativet med klämmor. Se till att dra åt klämman och stöd kondensorröret ordentligt, eftersom det kan vara instabilt.
- Häll toluen från reaktionskärlet i 400 ml glasbägare. Var noga med att inte oavsiktligt hälla ut den magnetiska omrörningsstången. Placera reaktionskärlet på värme- och omrörningsmanteln igen.
- Snurra runt toluen i den 400 mL glasbägare för att rengöra bägaren. Häll ut och kasta smutsen/vantarna i den brandfarliga avfallsflaskan. Rengör 400 ml glasbägare igen med lite färsk toluen och kassera sedan den använda toluenen i den brandfarliga avfallsflaskan.
6. Toluen & Oleylamin koklösning Beredning
VARNING: Oleylamin är giftigt och frätande, så hantera det försiktigt. Om du hanterar oleylamin utanför kvävehandskeboxen, använd nödvändig personlig skyddsutrustning (PPE) som kemiska handskar, kemisk klänning, skyddsglasögon och ansiktsskydd. Om du hanterar oleylamin inuti kvävehandskeboxen, se till att täcka handskeboxhandskarna med nya / rena XL nitrilhandskar. Var noga med att inte oavsiktligt spilla oleylamin. Vissa renrumsservetter kan läggas ner på labbbänkens yta inuti handskfacket för att absorbera eventuella små spill.
- Inuti kvävehandskelådan, gör en kokande lösning på 147 ml (~ 150 ml) toluen och 8,7 ml (~ 9 ml) oleylamin i reaktionskärlet.
- Använd 400 ml glasbägare för att mäta toluenens 147 ml (~150 ml). Häll 147 ml toluen från glasbägaren i reaktionskärlet.
- Använd cylindern på 5 ml litet glas för att noggrant mäta oleylaminens 8,7 ml (~9 ml). Mät först noggrant och häll 4 ml, och sedan 4,7 ml, oleylamin från den lilla glasklassade cylindern i reaktionskärlet.
- Sänk försiktigt ner kondensorröret i glasreaktionskärlet igen.
- Se till att vatten försiktigt strömmar genom kondensorrörets yttre kammare för att kyla, kondensera och samla upp toluen- och oleylaminångan.
- Värm och rör om oleylamin- och toluenlösningen i reaktionskärlet och låt lösningen närma sig en långsam/skonsam böld (med hjälp av omrörnings- och värmemanteln, där den magnetiska omrörningsstången roterar för att blanda lösningen). När oleylamin- och toluenlösningen når en mild koka, vrid ner värmen lite så att den kokar långsamt. Närma dig inte eller överblixta toluenblixten.
7. Tetrakloroaurisk syra, oleylamin & tolueninjektionslösningsberedning
- Börja förbereda injektionslösningen (150 mg tetrakloraurisk syra, 3,6 ml oleylamin, 3,0 ml toluen).
- Se till att tetrakloraurisk syra är frisk eller inte har utsatts för luft, vatten, fukt eller fuktighet. Ta bort laboratoriefilmen eller tätningen som skyddar den tetrakloroauric syran från luft och fukt.
OBS: Tetrakloroaurisk syra är mycket känslig för vatten/fukt/fuktighet. Alla ansträngningar bör göras för att förhindra att det tetrakloroauriskt syrapulvret exponeras för luft/vatten. Tetrakloraurisk syra kommer i en förseglad påse och nya containerkärl förseglas med vax för att förhindra att vattenånga kommer in i nya kärl. En ny sats tetrakloraurisk syra kostar ~$100, men den ska hålla i ett år om den inte utsätts för vattenånga. Förvara nya oöppnade partier av tetrakloroaurisk syra i kylskåpet. Överför en ny oöppnad sats tetrakloroaurisk syra till kvävehandskelådan innan du öppnar den. Öppna endast en ny behållare med tetrakloroaurisk syra i kvävehandskelådan när luftfuktigheten har nått en lämpligt låg och stabil nivå (mindre än 0,8% relativ fuktighet). Förvara tetrakloraurisk syra i kvävehandskelådan efter att ha öppnat den. Efter att ha öppnat tetrakloroaurisk syra, linda laboratoriefilmen runt locket på behållaren för att hjälpa till att försegla behållaren och förhindra att vattenånga och föroreningar kommer in i behållaren. - Placera en av de två glasflaskorna på 20 ml glas med PTFE-fodrade lock på mikrobalansen/skalan i kvävehandskelådan och ta bort ptfefodrade lock.
- Se till att "åter noll" eller "tjära" mikrobalansen med 20 ml glasflaska på vågen innan du börjar väga ut det tetrakloroauriska syrapulvret.
- I kvävehandskelådan, använd den lilla metallspateln för att deponera tetraklorauriskt syrapulver från behållaren i 20 ml glasflaska på mikrobalansen, till en uppmätt vikt av 150 mg tetrakloroauriskt syrapulver.
- Ta bort ptfefodrade locket från den andra icke-vattenhaltiga glasflaskan på 20 ml (den tomma som för närvarande inte finns på mikrobalansen).
VARNING: Oleylamin är giftigt och frätande, så hantera det försiktigt. - Använd cylindern på 5 ml litet glas för att mäta 3,6 ml oleylamin. Häll försiktigt 3,6 ml oleylamin från den 5 ml lilla glasklassade cylindern i 20 ml glasflaska utan tetrakloroaurisk syra.
- Häll försiktigt och mät 3,0 ml toluen i den 5 ml lilla glasklassade cylindern. Häll försiktigt 3,0 ml toluen från den 5 ml lilla glasklassade cylindern i 20 ml glasflaska med oleylamin.
OBS: Om för mycket toluen hälls i den graderade glascylindern kan överskottet av lösningsmedel hällas i den brandfarliga avfallsflaskan. Det är bäst att använda den lilla 5 ml graderade glascylindern för att mäta oleylamin och toluen. Var noga med att inte spilla oleylamin, eftersom det är frätande och giftigt. - Skruva tillbaka det PTFE-fodrade locket på glasflaskan på 20 ml med oleylamin och toluen inuti. Skaka och virvla runt den slutna glasflaskan för att blanda oleylamin- och toluenlösningen.
- Öppna 20 ml lösningsflaskan med glas. Häll försiktigt ~150 mg tetraklorauriskt syrapulver i glasflaskan med oleylamin- och toluenlösningen.
- Skruva tillbaka de PTFE-fodrade kepsarna på glasflaskorna. Skaka och virvla runt den slutna glasflaskan med tetrakloroaurisk syra, oleylamin och toluen för att blanda lösningen tillsammans. Fortsätt skaka lösningen och se till att den blandas noggrant.
OBS: Den tetraklorauriska syran, oleylamin- och tolueninjektionslösningen ska bli mörkröd eller lila efter skakning och blandning, som visas i kompletterande figur 4.
8. Injektion av tetrakloroaurisk syra, oleylamin & toluenlösning i kärlet
- Se till att vatten långsamt strömmar in i botten av kondensorröret och upp ur kondensorrörets topp. Justera vattenflödet efter behov genom att försiktigt öppna/stänga vattenventilen.
- Se till att oleylamin- och toluenlösningen i glasreaktionskärlet är i en mild kokning, med viss toluen och oleylamin som avdunstar i kondensorröret. Se till att magnetomröraren är på.
- Lyft kondensorröret ovanför reaktionskärlet med hjälp av stativet med klämmor för att stödja glaset. Se till att det finns tillräckligt med utrymme och utrymme för att injicera tetrakloraurisk syra, oleylamin och toluenlösning i reaktionskärlet.
- Ta bort den långklassade glaspipetten från aluminiumfolien (som skyddade pipetten för att hålla den ren) och fäst gummilampan med ventiler på pipetten. Se till att gummilampan används med ventiler för att suga upp och spruta ut en lösning med den långa graderade glaspipetten innan du använder den.
- Skaka den slutna 20 ml icke-vattenhaltiga glasflaskan med ptfefodrad lock med tetrakloroaurisk syra, oleylamin och tolueninjektionslösning och se till att den blandas väl. Öppna glasflaskan på 20 ml med injektionslösningen genom att ta bort locket.
- Tryck på den övre ventilen medan du klämmer gummilampan för att tömma gummilampan. Placera försiktigt spetsen på den långklassade glaspipetten i 20 ml glasflaska med tetrakloroaurisk syra, oleylamin och tolueninjektionslösning.
- Tryck försiktigt på den nedre ventilen på gummilampan som är ansluten till den långklassade glaspipetten för att långsamt dra upp all tetrakloroaurisk syra, oleylamin och tolueninsprutningslösning i glaspipetten.
OBS: Kompletterande figur 5 visar den injektionslösning som dras in i den långklassade glaspipetten med gummilampan med ventiler precis innan lösningen injiceras i reaktionskärlet. Det kan vara fördelaktigt att öva på att använda den långklassade glaspipetten med glödlampan med ventiler (t.ex. med viss toluen) innan du faktiskt utarbetar och injicerar tetrakloroaurisk syra, oleylamin och toluenlösning. - Placera försiktigt glaspipettens spets i reaktionskärlets öppning och injicera snabbt tetrakloroaurisk syra, oleylamin och tolueninjektionslösning i den kokande lösningen av oleylamin och toluen i reaktionskärlet.
OBS: Lösningsfärgen bör initialt ändras från rött till gult till vitt inom ungefär en minut, eftersom guldnanopartiklar börjar kärna ur och växa. - Använd klämman på stativet för att sänka kondensorröret tillbaka ner i reaktionskärlet.
- Värm den kemiska reaktionslösningen för guldnanopartiklar vid en mild koka i 2 timmar.
OBS: Toluenångan från koklösningen ska kondensera i röret och droppa tillbaka ner i reaktionskärlet. Under flera minuter bör färgen på reaktionsblandningen sedan ändras från vit till gul till ljusrosa och sedan till röd när guldnanopartiklarna blir större. Under loppet av 1-2 timmar bör färgen på reaktionsblandningen gradvis ändras från ljusrött till djupt rött / lila. - Efter 2 timmars uppvärmning av reaktionslösningen, stäng av värmaren.
OBS: Vid denna tidpunkt kan lösningen antingen tillåtas svalna naturligt till rumstemperatur, eller så kan lösningen omedelbart släckas genom att tillsätta ~ 100 ml metanol i lösningen. Den mest kända metoden från och med nu är att låta lösningen svalna naturligt snarare än att släcka lösningen direkt. - Låt lösningen svalna naturligt till rumstemperatur i 1 timme (rekommenderas); eller släcka guldnanopartiklarlösningen omedelbart med 100 ml metanol (rekommenderas ej).
9. Släcka reaktionen med metanol efter kylning av guldnanopartiklarlösningen
- Se till att värmaren är avstängd och att lösningen har svalnat.
- Sluta strömma vatten genom kondensorröret. Ta försiktigt bort vattendräneringsslangen från diskbänken/avloppet i den intilliggande rökhuven och anslut den till vakuumporten i rökhuven.
- Dra dammsugaren på dräneringsslangen för att suga bort vattnet i kondensorröret och dräneringsslangen. Ta försiktigt bort kondensorröret från stativet med klämman och lägg det horisontellt i kvävehandskelådan.
OBS: Dammsugaren som dras på glaskondensatorröret bör avdunsta vattnet i kondensorröret. - Häll ~35 ml metanol i vart och ett av de 50 ml koniska centrifugrören i kvävehandskelådan (mängd 12).
OBS: Metanol kommer att användas för att avlägsna oredovisade reagenser och biprodukter från syntesprocessen, för att rengöra och tvätta guldnanopartiklarna. Centrifugeringsrören på 50 ml ska hållas upprätt i provrörsställen. - Häll guldnanopartiklarlösningen i lika stora volymer (~12 ml) i vart och ett av de 50 ml centrifugrören (mängd 12) med metanol. Var noga med att inte oavsiktligt hälla ut den magnetiska omrörningsstången medan du häller guldnanopartiklarlösningen i varje centrifugeringsrör.
OBS: Kompletterande figur 6 visar ~12 ml nanopartiklar i guld som hälls i vart och ett av de 50 ml koniska centrifugeringsrören med metanol. Efter att ha hällt ~ 12 ml guldnanopartiklarlösning i vart och ett av de 50 ml koniska centrifugrören med ~ 35 ml metanol, bör varje centrifugeringsrör ha ~ 47 ml lösning (något under 50 ml-märket). - Fördela eventuell återstående nanopartikellösning i guld jämnt mellan centrifugrören.
- Skruva fast locken på de 50 ml centrifugeringsrören för att stänga dem och dra åt locken.
- Koppla bort inlopps- och utloppsslangarna från glaskondensatorröret, anslut inlopps- och utloppsslangarna genom att mata in den ena i den andra och linda sedan in anslutningen av rören med laboratoriefilm för att försegla anslutningen. Stäng av dammsugaren som dras på slangarna.
OBS: Rören är anslutna och förseglade för att förhindra att vatten eller vattenånga oavsiktligt kommer in i kvävehandskelådan. - Ta bort de 50 ml koniska centrifugeringsrören med guldnanopartiklarlösningen och metanol från kvävehandskeboxen genom lastlåset. Ta också bort metanolflaskan och toluenflaskan från kvävehandskelådan. Placera dem i den intilliggande rökhuven.
- Ta också bort glasreaktionskärlet, den magnetiska omrörningsstången, glaskondensatorröret, den långa glasklassade pipetten och gummilampan med ventiler från kvävehandskelådan genom lastlåset. Placera dem i den intilliggande rökhuven.
- Märk toppen av varje centrifugrör på 50 ml på locken med ett provnummer (t.ex. 1, 2, 3, 4, ...) för att hålla reda på de olika proverna.
OBS: Efter att ha tagit bort guldnanopartiklarlösningen och glas/tillbehör ska kvävehandskeboxen fortsätta att ventileras i flera timmar eller över natten genom att flöda in färskt kväve i handskfacket samtidigt som ett litet vakuum sugs ut och toluen/oleylaminångan ventileras. Vakuumavgasledningen ska ventileras till en rökhuv. Kvävehandskboxen bör också regenereras med regenereringsgas för att avlägsna fukt/lösningsmedel från filtreringssystemet. Vissa kvävehandskelådor kan också komma med en lösningsmedelsfälla, vilket hjälper till att avlägsna lösningsmedelsångor.
10. Tvätta och rena guldnanopartiklarna med Toluen och metanol
OBS: Varje 50 ml centrifugeringsrör med guldnanopartiklar tvättas och renas med 10 ml toluen och 40 ml metanol 3 gånger, rengöring av guldnanopartiklarna i partier om 6 centrifuger i taget. Centrifugrören bör ha lika mycket guldnanopartiklar och bör vara lika viktade och balanserade.
- Placera 6 av de 50 mL centrifugeringsrören med nanopartiklar i guld i centrifugen.
- Stäng centrifugens lock och ange följande inställningar för att snurra guldnanopartiklarna:
Varvtal: 2328
RCF: 1000
Tid: 5 minuter - Börja snurra 6 av de 12 koniska centrifugeringsrören med guldnanopartiklarlösningen och metanol i centrifugen.
- När de första 6 centrifugeringsrören med guldnanopartiklar har snurrat, ta försiktigt bort rören från centrifugen. Var noga med att inte störa guldnanopartiklarnas pellets när du placerar centrifugrören i rörställen.
OBS: Kompletterande figur 7 visar hur guldnanopartiklarlösningen ska visas i de koniska centrifugeringsrören på 50 ml efter centrifugering. Centrifugalkraften drar ner guldnanopartiklarna i lösningen och separerar dem från metanol och toluen. Guldnanopartiklarna fälls ut i pellets i botten av varje centrifugrör. Den supernatanta metanol-/toluenlösningen verkar vara klar/transparent ovanför de mörka nanopartiklarna i guld, vilket indikerar att centrifugation har fällt ut guldnanopartiklarna från lösningen. - Placera de sista 6 av de 12 koniska centrifugeringsrören med guldnanopartiklarlösningen och metanol i centrifugen. Stäng locket på centrifugen och ange samma centrifugeringsinställningar som tidigare. Börja snurra rören i centrifugen.
- När de sista 6 centrifugrören har snurrat, ta försiktigt bort rören från centrifugen. Var noga med att inte störa guldnanopartiklarnas pellets när du placerar centrifugrören i rörställen.
- Bär försiktigt alla centrifugrör med guldnanopartiklarna över till rökhuven och försök att inte störa eller omröra dem under transporten.
- Häll långsamt och försiktigt ut avfallet metanol i ett brandfarligt avfallskärl/bägare. Var noga med att inte störa och att inte hälla ut eller förlora de svarta guldnanopartiklarna i botten av centrifugrören.
OBS: Den första metanolsköljningscykeln är nu klar. - Börja den andra metanolsköljningscykeln genom att hälla ~ 10 ml färsk toluen i vart och ett av de koniska centrifugeringsrören med svarta nanopartiklarpellets i rökhuven. Skruva på kapsylerna igen för att stänga de 50 ml centrifugrören.
- Virvel var och en av de 50 mL centrifugera rören tills de svarta vätskan/fällnings-/guldnanopartiklarna återanvänds och sprids i 10 mL toluenlösningen, och lösningen ser grumlig/mörk ut. Kontrollera botten av varje centrifugrör för att säkerställa att de flesta svarta resterna (guldnanopartiklar) har återanvänds till lösning.
OBS: Kompletterande figur 8 visar centrifugrören med nanopartiklar i guld och toluen som virvlas och återanvänds. Virvel är mycket bättre och skonsammare mot guldnanopartiklarna än att sonikera guldnanopartiklarna. Ultraljudsförsona inte guldnanopartiklarna eftersom ultraljudsbehandling kan ta bort oleylamin ligands från guldnanopartiklarna och orsaka aggregering och sedimentering av guldnanopartiklarna.
OBS: Kompletterande figur 9 visar hur guldnanopartiklarlösningen ska se ut när guldnanopartiklarna återanvänds till lösning genom att virvelspelleten i varje guldnanopartiklar med ~10 ml toluen. - Häll ~ 40 ml färsk metanol i vart och ett av de koniska centrifugrören med toluen och nanopartiklar, så att det med 10 ml toluen som redan finns i varje centrifugrör finns totalt ~ 50 ml lösning i varje 50 mL centrifugerör. Skruva tillbaka kapsylerna på de 50 ml centrifugeringsrören för att stänga rören och se till att locken är tätt.
- Placera centrifugrören i centrifugen. Snurra centrifugrören i centrifugen för att samla guldnanopartiklarna i en pellet längst ner i varje rör, 6 centrifuger i taget. Använd samma centrifugeringsinställningar som tidigare (RCF 1000, 5 minuter).
- När centrifugen har upphört, ta försiktigt ut rören med nanopartiklarna och ta dem sedan försiktigt till rökhuven (försök att inte störa eller omröra dem under transporten). Häll försiktigt ut avfallet toluen och metanol i det brandfarliga avfallskärlet/bägaren.
OBS: Den andra metanolsköljningscykeln är nu klar. - För den tredje och sista sköljcykeln, följ samma process som tidigare för virvel i 10 ml toluen, rengöring i 40 ml metanol, centrifugering och häll försiktigt ut toluen/metanollösningsmedel. Se till att guldnanopartiklarna i vart och ett av de 50 ml centrifugrören återanvänds med toluen och tvättas med metanol 3 gånger.
11. Torkning av guldnanopartiklarna
OBS: Efter att guldnanopartiklarna i de 50 ml centrifugrören har tvättats 3 separata gånger, och toluen och metanol har hällts ut för sista gången, måste guldnanopartiklarna torkas för att avdunsta det återstående lösningsmedlet. Det finns två sätt att torka guldnanopartiklarna och avdunsta lösningsmedlet:
- Alternativ 1 - Kvävepistol (rekommenderas ej):
- Använd en kvävepistol eller ventil i rökhuven för att försiktigt blåsa ut centrifugrören som innehåller de svarta pelletsen av guldnanopartiklar längst ner på rören.
- Var noga med att inte använda för mycket kvävetryck, annars kan de ömtåliga nanopartiklarna i guld lossna.
OBS: Att torka guldnanopartiklarna med kvävepistolen är inte idealiskt eftersom det kan leda till att guldnanopartiklarnas pellets skadas/går förlorade.
- Alternativ 2 - Dammsugning (rekommenderas):
- Lossa locken på de 50 ml centrifugrören med guldnanopartiklarkulor så att rören fortfarande är täckta, men lösningsmedel kan avdunsta och komma ut inifrån rören.
- Placera rörhyllan med guldnanopartiklar inuti vakuumbelastningslåset på kvävehandskelådan. Stäng och täta den yttre lastlåsdörren och öppna ventilen till vakuumpumpen för att börja dra dammsugare på lastlåset.
- Pumpa ner till ungefär hälften av mättrycket (~-15 inHg) för att avdunsta lösningsmedlet och torka nanopartiklarna.
- Lämna guldnanopartiklarna i lastlåset vid ett måttligt vakuumtryck (halvmätare, ~-15 inHg) i ~5 minuter. Pumpa inte ner till ett lägre tryck och lämna inte i vakuum för länge, eller oleylamin ligands kan lossna.
- När guldnanopartiklarna har varit under vakuum i några minuter för att torka guldnanopartiklarna och avdunsta det återstående lösningsmedlet, rensa lastlåset med kväve tills lastlåset når atmosfärstryck.
- Ta bort de 50 ml centrifugrören med guldnanopartiklar från lastlåset och inspektera torrheten hos guldnanopartiklarspellets i rökhuven.
OBS: Kompletterande figur 10 visar hur en torkad nanopartikelpellet i guld i botten av ett koniskt centrifugeringsrör på 50 ml ska se efter att ha dammsuget torkat det. Om det fortfarande finns något lösningsmedel inuti det koniska centrifugeringsröret på 50 ml måste guldnanopartiklarna torkas ytterligare för att avdunsta det återstående lösningsmedlet. Vakuumtorkning är den föredragna metoden för torkning eftersom det är mindre sannolikt att skada eller förlora guldnanopartiklarpelleten, jämfört med mer aggressiva metoder som kvävepistoltorkning. Om ett vakuumbelastningslås inte är tillgängligt, eller om så önskas, kan guldnanopartiklarna också torkas i en vakuumdesickator.
- När guldnanopartiklarnas pellets är torra, skruva fast locken ordentligt på centrifugrören.
- Linda laboratoriefilmen runt de tätt slutna locken för att försegla centrifugrören med guldnanopartiklarna inuti.
- ML centrifugrör med nanopartiklar av guld med en lämplig beskrivande etikett, t.ex.
- Placera de förseglade centrifugrören med torkade nanopartiklar i guld inuti ett kylskåp på 2 °C - 8 °C. Använd en bricka eller 50 ml koniska centrifuger för att hålla rören upprätt.
OBS: Kompletterande figur 11 visar de övertäckta centrifugrören, inslagna med laboratoriefilm, märkta och förvarade i ett kylskåp på 2 °C till 8 °C. Varje centrifugeringsrör kan förvaras i kylskåpet tills det används för att göra en lösning av återanvända guldnanopartiklar.
12. Rengör glaset för kemisk reaktion (efter guldnanopartiklar)
VARNING: Guld etchant TFA och aqua regia är frätande. Använd nödvändig personlig skyddsutrustning (PPE) som kemiska handskar, kemisk klänning, skyddsglasögon och ansiktsskydd. Hantera endast den frätande lösningen i en sur våt bänk medan du bär nödvändig personlig skyddsutrustning.
- Rengör glasreaktionskärlet med aceton i rökhuven och virvla runt acetonen i glasreaktionskärlet för att tvätta bort den kvarvarande nanopartiklarlösningen i guld och dumpa sedan den smutsiga acetonen i en smutsig lösningsmedelsuppsamlingsbägare och kassera det smutsiga lösningsmedlet i en brandfarlig avfallsflaska.
- Placera glasreaktionskärlet med kondensorröret fäst i en 600 ml bägare för stöd i den syra våta bänken och vila sidan av kondensorröret mot sidoväggen på den syra våta bänken för ytterligare stöd.
- Rengör det kemiska reaktionsglaset (kondensorrör, reaktionskärl, glaspipett) och magnetisk omrörningsstång genom att hälla den använda ~ 300 ml guld etchant TFA-lösningen (som sparades tidigare och avsattes för återanvändning) som blandades 1:1 med DI-vatten i kondensorröret och reaktionskärlets glas. Placera den magnetiska omrörningsstången och den långa glasklassade pipetten i kondensorröret. Fyll kondensorröret med DI-vatten vid behov för att fylla på det och låt det guld etchant TFA-badet sitta och rengöra glaset i 30 minuter.
- Efter 30 minuter, knäck tätningen mellan kondensorröret och reaktionskärlet för att samla all guld etchantlösning i reaktionskärlet och häll den använda guld etchantlösningen i 400 mL bägare. Häll guld etchantlösningen i kemikalieavfallsflaskan för använd guld etchantlösning.
- Tvätta fortfarande i den syra våta bänken, tvätta det kemiska reaktionsglaset och magnetrörstången 3-4 gånger med DI-vatten för att spola ut den återstående guld etchantlösningen och låt sedan den kemiska reaktionsglaset och den magnetiska omrörningsstången sitta i ett DI-vattenbad i ytterligare 30 minuter.
- Efter 30 minuters sittande i ett DI-vattenbad, töm ut vattnet och använd DI-vattenpistolen för att tvätta vattnet ner i det syra våta bänkavloppet. Skölj med aceton och blås sedan glaset torrt med kvävepistolen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Figur 1 visar hur den kemiska reaktionsblandningslösningen för guldnanopartiklar (tetrakloroaurisk syra, oleylamin och toluen) gradvis bör ändra färg under loppet av flera minuter eftersom den ursprungligen kokar i reaktionskärlet. från klar till ljusgul (vänster bild) till ljusrosa (mittbild) till ljusröd (höger bild). Lösningens föränderliga färg är en indikation på den föränderliga storleken på guldnanopartiklarna när de börjar kärna ur och växa sig större med tiden. I allmänhet bör guldnanopartiklarlösningen bli mörkare och mer röd/lila med tiden när guldnanopartiklarna kärnar och växer. Figur 2 visar den slutliga mörkröda/lila färgen på den kemiska reaktionsblandningslösningen för guldnanopartiklar efter 2 timmars kokning. Den mörkröda/lila färgen på guldnanopartiklarlösningen är karakteristisk för en koncentrerad lösning av guldnanopartiklar som är ~ 12 nm i diameter. Figur 3 visar en scanningelektronmikroskopbild (SEM) av ett guldnanopartiklarmonoskikt (efter att ha deponerats på ett kiselsubstrat) som används för att karakterisera guldnanopartiklarnas storlek och monodispersitet. Guldnanopartiklarna bör alla verka ha ungefär samma storlek/diameter om de är mycket monodisperse. Om guldnanopartiklarna är polydisperse, kommer de att ha stora variationer i storlek / diameter. För de flesta applikationer är monodispersitet vanligtvis att föredra snarare än polydispersitet. Figur 4 visar en scanningelektronmikroskopbild (SEM) av guldnanopartiklar och deras diametermätningar, vilket indikerar en diameter på ~12 nm ± 2 nm för guldnanopartiklarna. Dessa guldnanopartiklar verkar vara ganska monodisperse.
| Typ av lösning | Artikelnummer | Mängd och typ av kemikalie | Kommentarer/Beskrivning |
| injektion | 1 | 150 mg tetrakloroaurisk syra (HAuCl4) (0,15 mmol) | för injektion i reaktionskärlet |
| 2 | 3,0 g (3,7 mmol, 3,6 ml) oleylamin | ||
| 3 | 3,0 ml toluen | ||
| kokning | 1 | 5,1 g (6,4 mmol, 8,7 ml) oleylamin | för kokning i reaktionskärlet |
| 2 | 147 ml toluen | ||
| Tvätt/rening | 1 | 10 ml toluen (x3-tvättar) (x12 rör) = 360 ml toluen | för tvättning/rening av nanopartiklar av guld |
| 2 | 40 ml metanol (x3-tvättar) (x12 rör) = 1,44 L metanol | ||
| Guld Etchant | 1 | 150 ml guld etchant TFA [eller aqua regia] | för rengöring av kemiska reaktionsglas/tillbehör |
| 2 | 150 ml avjoniserat (DI) vatten |
Tabell 1: Kemiska mängder Denna tabell visar mängden och typen av kemikalier som behövs för att förbereda injektionslösningen, koklösningen, tvätt/rening lösning och guld etchant lösning.
Kompletterande figur 1: Rengöring av kemisk reaktion Glas med gold etchant TFA-lösning. Denna siffra visar det kemiska reaktionsglaset (kondensorrör, reaktionskärl, glaspipett) och magnetisk omrörningsstång som rengörs med en ~ 300 ml blandning av ~ 150 mL av guld etchant TFA-lösningen och ~ 150 ml DI-vatten (1:1 blandning) i kondensorröret och reaktionskärlet glas. Den magnetiska omrörningsstången och den långa glasklassade pipetten placeras i kondensorröret, och det guld etchanta TFA-badet lämnas att sitta och rengöra glaset i 30 minuter i den syra våta bänken. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Kompletterande figur 2: Rengör glas och tillbehör innan de överförs till kvävehandskelådan. Denna siffra visar glas och förnödenheter efter att ha rengjorts och torkats. Glaset och förnödenheterna är inslagna/täckta med aluminiumfolie för att skydda dem mot smuts/skräp innan de överförs till kvävehandskeboxen. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Kompletterande figur 3: Experimentell installation av guldnanopartiklar i kvävehandskelåda. Denna siffra visar den guld nanopartiklar syntes experimentella inställningen i kvävehandskelådan. Glasreaktionskärlet vilar ovanpå glasfibernätbehållaren ovanpå värmaren/omröraren, och kondensorröret är anslutet ovanpå glasreaktionskärlet. Kondensorröret stöds mekaniskt av stativet med klämman. Det finns två slangar anslutna till kondensorrörets vatteninlopps- och utloppsportar (med inloppsporten på botten av röret och utloppsporten på toppen av röret) så att vatten strömmar från kondensorrörets botten till toppen av kondensorröret, kyler av röret och kondenserar ångan inuti. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Kompletterande figur 4: Blandning av tetrakloroaurisk syra, oleylamin och toluenlösning före injektion. Denna siffra visar tetrakloroaurisk syra, oleylamin och tolueninjektionslösning efter att ha blandats i en icke-vattenhaltig lösning 20 ml glasflaska med ett PTFE-fodrat lock. Injektionslösningen ska se mörkröd eller lila ut efter skakning och blandning. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Kompletterande figur 5: Förberedelser för att injicera lösning i reaktionskärlet med hjälp av glaspipett. Denna siffra visar den tetraklorauriska syran, oleylamin och tolueninjektionslösningen som dras in i den långklassade glaspipetten med gummilampan med ventiler, strax innan den snabbt injicerar lösningen med en snabb spruta i den kokande lösningen av oleylamin och toluen i glasreaktionskärlet. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Kompletterande figur 6: Hällning ~12 ml guldnanopartiklarlösning i varje 50 ml koniskt centrifugeringsrör. Denna siffra visar ~ 12 ml guldnanopartiklarlösning som hälls jämnt i vart och ett av de 50 mL koniska centrifugeringsrören med ~ 35 ml metanol i varje rör. Metanol används för att avlägsna oredovisade utgångsmaterial och biprodukter för att rengöra och tvätta guldnanopartiklarna. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Kompletterande figur 7: 50 ml centrifugeringsrör efter centrifugering, med guldnanopartiklar pellets nedtill. Denna siffra visar hur guldnanopartiklarlösningen ska visas i de 50 ml koniska centrifugeringsrören efter centrifugering, med guldnanopartiklarna samlade i mörka guldnanopartiklarpellets längst ner i varje centrifugeringsrör. Ovanför den mörkguld nanopartiklar pellets, supernatanta metanol /toluenlösningen verkar vara klar/transparent, vilket indikerar att centrifugation har fällt ut guldnanopartiklarna från lösningen. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Kompletterande figur 8: Virvel 50 ml Centrifugerör med Au NPs Efter fyllning med ~10 ml Toluene. Denna siffra visar centrifugrören med guldnanopartiklarlösning och toluen som virvlas och återanvänds. Virvel är mycket bättre och skonsammare mot guldnanopartiklarna än att sonikera guldnanopartiklarna. Guldnanopartiklarna bör inte sonas, eftersom ultraljudsbehandling kan ta bort oleylaminliganderna från guldnanopartiklarna och orsaka aggregering och sedimentering av guldnanopartiklarna. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Kompletterande figur 9: Virvel tills guldnanopartiklar pellet/rester nästan helt återanvänds. Denna siffra visar hur guldnanopartiklarlösningen ska se ut när guldnanopartiklarna återanvänds till lösning genom att virvel varje guldnanopartiklarpellet med ~ 10 mL toluen. De 50 mL centrifugeringsrören ska virvelas tills de svarta vätskan/fällnings-/guldnanopartiklarna återanvänds och sprids i toluen, och lösningen ser grumlig/mörk ut. Botten av centrifugröret bör kontrolleras för att säkerställa att praktiskt taget alla eller de flesta av de svarta nanopartiklarna har återanvänds till lösning. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Kompletterande figur 10: Torkad nanopartikelpellet i guld i 50 ml koniskt centrifuger. Denna siffra visar hur en torkad guldnanopartiklar pellet längst ner i ett 50 ml koniskt centrifugeringsrör ska se ut, efter vakuumtorkning. Efter att guldnanopartiklarna i 50 ml centrifugröret har tvättats 3 separata gånger, och toluen och metanol har hällts ut för sista gången, måste guldnanopartiklarna torkas för att avdunsta det återstående lösningsmedlet. Vakuumtorkning är den föredragna metoden för torkning eftersom det är mindre sannolikt att skada eller förlora guldnanopartiklarpelleten, jämfört med mer aggressiva metoder som kvävepistoltorkning. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Kompletterande figur 11: Kapslangar, Wrap med laboratoriefilm, etikettrör och Förvara i kylskåpet 2 °C - 8 °C. Denna siffra visar centrifugrören kapade, inslagna med laboratoriefilm, märkta och lagrade i ett kylskåp på 2 °C - 8 °C. Centrifugeringsrören på 50 ml med nanopartiklar av guld bör märkas med en lämplig beskrivande etikett, t.ex. En bricka eller 50 ml koniska centrifugeringsrörställ kan användas för att hålla rören upprätt i kylskåpet. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Bild 1:Guldnanopartiklar lösning ändra färger under flera minuter efter injektion. Denna siffra visar hur den kemiska reaktionsblandningslösningen för guldnanopartiklar (tetrakloroaurisk syra, oleylamin och toluen) gradvis bör ändra färg under loppet av flera minuter eftersom den ursprungligen kokar i reaktionskärlet; från klar till ljusgul (vänster bild) till ljusrosa (mittbild) till ljusröd (höger bild). Lösningens föränderliga färg är en indikation på den föränderliga storleken på guldnanopartiklarna när de börjar kärna ur och växa sig större med tiden. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Bild 2:GuldnanopartiklarLösningen är mörkröd/lila efter 2 timmars kokning. Denna siffra visar den slutliga mörkröda/lila färgen på guldnanopartiklarnas syntes kemiska reaktionsblandningslösning efter 2 timmars kokning i reaktionskärlet. Den mörkröda/lila färgen på guldnanopartiklarlösningen är karakteristisk för en koncentrerad lösning av guldnanopartiklar som är ~ 12 nm i diameter. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Bild 3:Scanning Electron Microscope (SEM) Bild av Guld nanopartikel Monolayer. Denna siffra visar en scanningelektronmikroskopbild (SEM) av en guldnanopartiklarmonoskikt (efter att ha deponerats på ett kiselsubstrat) som används för att karakterisera storleken och monodispersiteten hos guldnanopartiklarna. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Bild 4:Scanning Electron Microscope (SEM) Bild med mätningar av nanopartikeldiameter i guld. Denna siffra visar en scanningelektronmikroskopbild (SEM) av guldnanopartiklar och deras diametermätningar, vilket indikerar en diameter på ~12 nm +/- 2 nm för guldnanopartiklarna. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Utför guld nanopartikelsyntesprotokollet som presenteras ovan bör producera guld nanopartiklar med ~ 12 nm diameter och ganska hög monodispersitet (± 2 nm). Det finns dock några kritiska steg och processparametrar som kan justeras för att potentiellt ändra storleken / diametern och monodispersiteten / polydispersiteten hos guldnanopartiklarna. Till exempel, efter att ha injicerat prekursorlösningen i reaktionskärlet och tillåtit tetrakloroaurisk syra, oleylamin och toluenlösning att koka i två timmar, finns det möjlighet att antingen göra omedelbar släckning av reaktionslösningen eller att göra fördröjd släckning och naturlig kylning. Om omedelbar släckning önskas, strax efter att det 2-timmars uppvärmda reaktionssteget är klart, tillsätts 100 ml metanol till reaktionskärlet för att fälla ut guldnanopartiklarna. Omedelbar släckning kan ge bättre spridningsförhållanden eftersom kärnan sker ungefär samtidigt för alla nanopartiklar i den mättade lösningen. Ju längre lösningen förblir obekärrerad, desto större men mer randomiserad blir nanopartiklarnas storlek. Om fördröjd släckning och naturlig kylning istället önskas, får lösningen svalna naturligt till rumstemperatur i 1 timme efter att det 2-timmars uppvärmda reaktionssteget är klart. Alternativt kan lösningen lämnas att svalna ännu längre, tills följande dag (t.ex. vänta över natten) innan 100 ml metanol tillsätts för att fälla ut guldnanopartiklarna. Forskare kanske vill experimentera med både omedelbar släckning och fördröjd släckning, och 1 timme försenad släckning kontra fördröjd släckning över natten för att avgöra vilken metod som ger bäst resultat för att göra stora och mycket monodisperse guldnanopartiklar. En timme försenad släckning är det förfarande som för närvarande rekommenderas för att producera guldnanopartiklar som är mycket monodisperse, men det har ännu inte fastställts vilket förfarande som ger överlägsna resultat, så vissa ytterligare experimentella undersökningar kan vara fördelaktiga.
Ett annat kritiskt steg i protokollet som påverkar monodispersiteten hos guldnanopartiklarna är snabb injektion av föregångaren, så att den mättade lösningen kan bilda så många atomkärnor som möjligt under ett mycket kort tidsintervall. Kort efter prekursorinjektionen bör få nya atomer och guldatomer endast sammanfoga befintliga atomer. Vad som är nödvändigt för hög monodispersitet är en lång, konsekvent tillväxtperiod i förhållande till nukleationsperioden. En hög tillväxt:nukleationstidsförhållandet bör gynna monodispersitet. På detta konto är det mycket snabbt viktigt för hög monodispersitet att injicera prekursorlösningen, och att vänta på att släcka reaktionen (fördröjd släckning) kan också vara fördelaktigt för att öka monodispersiteten. Ostwalds konkurrerande mekanism för mogning13 är dock en drivande faktor för polydispersitet. Ytenergin hos guldatomer på ytan av små nanopartiklar är högre än ytenergin hos guldatomer på ytan av stora nanopartiklar. Ostwald mogning är en termodynamisk drivkraft för krympning av små nanopartiklar och odling av stora14. Detta är ett fenomen som kan hända över tid i lösning.
En annan variabel att tänka på är stabiliteten hos oleylamin ligandskiktet på guldnanopartiklarna, och hur väl passiverade guldnanopartiklarnas ytor är av oleylaminliganderna. Även om det inte finns någon indikator för utvecklingen av yt passivation vid olika punkter i guldnanopartiklarnas syntesreaktion, kan man föreställa sig hur yt passiveringen måste utvecklas med tiden. I början av reaktionen finns det inga guldnanopartiklar, och oleylamin fungerar faktiskt som ett reducerande medel för att befria guldet från dess klorbindningar. I slutet av reaktionen bör guldnanopartiklarnas ytor vara helt passiverade. Helst bör reaktionen tillåtas fortsätta tillräckligt länge för att guldnanopartiklarnas ytor ska kunna bli helt passiverade, men inte så länge att Ostwaldmognad börjar göra guldnanopartiklarna polydisperse snarare än monodisperse.
Sammantaget är de saker att tänka på när man utför släckningen av reaktionen förhållandet tillväxt: nukleationstid, minimera Ostwald mogningstid och ge tillräckligt med tid för yt passivering. Det har ännu inte bevisats om fördröjd släckning eller momentan släckning ger överlägsna resultat (dvs. stora, mycket passiverade och mycket monodisperse guldnanopartiklar). Något fördröjd släckning (t.ex. så att lösningen kan svalna till rumstemperatur i 1 timme efter kokning) kan dock producera mycket monodisperse guldnanopartiklar, så viss ändlig fördröjning innan reaktionen släcks är acceptabel. För att ge mer klarhet om huruvida omedelbar släckning eller fördröjd släckning är bättre för att producera stora och mycket monodisperse guldnanopartiklar, skulle ett användbart experiment eller modifiering för felsökning av tekniken vara att separera guldnanopartiklarnas synteslösning i två olika partier efter kokning och utföra omedelbar efterreaktionssläckande parallellt med fördröjd släckning. Resultatet av detta experiment/modifiering kan avgöra om fönstret för nukleationstid är så kort att den extra tiden (antingen en timme eller en natt/dag senare) för kylning är ouppnåelig för tillväxt, och någon kombination av Ostwald mogning och yt passivering minskar faktiskt monodispersiteten (eller ökar polydispersiteten) hos guldnanopartiklarna under nedkylningen /fördröjningen före släckning.
Den sista hänsynen till denna guldnanopartiklarsyntesmetod är hur guldnanopartiklarna lagras och används. Efter syntesprocessen och rengöringsprocessen torkas guldnanopartiklarna försiktigt, antingen med en kvävepistol eller under vakuum. Det rekommenderas starkt att guldnanopartiklarna torkas i en vakuummiljö i stället för att använda en kvävepistol, eftersom kvävepistolen kan lossa den svarta pelleten av guldnanopartiklar och orsaka att den går förlorad/ förorenad / skadad. Att torka guldnanopartiklarna i vakuummiljö är mycket skonsammare och förhindrar att guldnanopartiklarnas pellet lossnas eller går förlorad. Efter torkning förvaras guldnanopartiklarna sedan i en ren och torr miljö (t.ex. i laboratoriefilmtätade koniska centrifugerör) i ett kylskåp på 2 °C - 8 °C tills de är redo att användas. Denna rena, torra och svala miljö bör ge guldnanopartiklarna en längre hållbarhetstid på ungefär ett år med minimal nedbrytning. För att använda guldnanopartiklarna kan de återanvändas till lösningar av organiska lösningsmedel som toluen genom att virvelvinda guldnanopartiklarna i närvaro av det organiska lösningsmedlet. Storleken och koncentrationen av guldnanopartiklarna i toluenlösningen kan sedan verifieras med UV-vis spektrakarakterisering15 och spädas vidare med toluen om det behövs tills önskad koncentration av guldnanopartiklar uppnås. En begränsning är att koncentrationen måste analyseras för varje lösning.
Det guldnanopartiklarsyntesprotokoll som presenteras här är avsett att möjliggöra syntes av guldnanopartiklar av icke-kemiexperter. Betydelsen av detta protokoll när det gäller befintliga metoder är att det ger möjlighet att kontrollera mängden nanopartiklar som produceras, nanopartiklarnas storlek, nanopartiklarnas monodispersitet och de ligands som kapslar in guldnanopartiklarna. De guldnanopartiklar som syntetiseras med denna process har använts för att skapa nanoelektroniska enheter för molekylära elektronikexperiment, såsom 2D-molekyl-nanopartiklar16. I det här exemplet bildas 2D-molekyl-nanopartiklar genom att deponera 200 μL av de utspädda guldnanopartiklarna i toluenlösning i 15 ml koniska centrifugerör som delvis fylldes med avjoniserat vatten. Rören lämnades ostört i 1- 3 timmar för att låta toluenen avdunsta och guldnanopartiklarna för att bilda monolager på vattenytan. Dessa guldnanopartiklar monolayers överfördes sedan till substrat såsom kiselmikrochips med PDMS-stämplar, för att bilda nanoelektroniska enheter. Oleylaminliganderna på guldnanopartiklarna utbyttes sedan med andra molekyler för att ändra de elektroniska och termoelektriska egenskaperna hos guldnanopartiklarmolekylen monolayers17,18. Det guldnanopartiklarsyntesprotokoll som presenteras här producerar högkvalitativa guldnanopartiklar som kan vara användbara för många andra guldnanopartiklar inom vetenskap, industri och medicin.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har inget att avslöja.
Acknowledgments
Författarna vill tacka Frank Osterloh för hjälp med nanopartikelsyntesmetoder. Författarna vill uppmärksamma ekonomiskt stöd från National Science Foundation (1807555 & 203665) och Semiconductor Research Corporation (2836).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 50 mL Conical Centrifuge Tubes with Plastic Caps (Quantity: 12) | Ted Pella, Inc. | 12942 | used for cleaning/storing gold nanoparticle solution/precipitate (it's best to use 12 tubes, to allow the gold nanoparticles from the synthesis process to last up to one year (e.g., 1 tube per month)) |
| Acetone | Sigma-Aldrich | 270725-2L | solvent for cleaning glassware/tubes |
| Acid Wet Bench | N/A | N/A | for cleaning chemical reaction glassware/supplies with gold etchant solution (part of wet chemical lab facilities) |
| Aluminum Foil | Reynolds | B08K3S7NG1 | for covering glassware after cleaning it to keep it clean |
| Burette Clamps | Fisher Scientific | 05-769-20 | for holding the condenser tube and reaction vessel during the synthesis process (located in the nitrogen glove box) |
| Centrifuge (with 50 mL Conical Centrifuge Tube Rotor/Adapter) | ELMI | CM-7S | for spinning the gold nanoparticles in solution and precipitating/collecting them at the bottom of the 50 mL conical centrifuge tubes |
| DI Water | Millipore | Milli-Q Direct | deionized water |
| Fume Hood | N/A | N/A | for cleaning laboratory glassware and supplies with solvents (part of wet chemical lab facilities) |
| Glass Beaker (600 mL) | Ted Pella, Inc. | 17327 | for holding reaction vessel, condenser tube, glass pipette, and magnetic stir bar during cleaning with gold etchant and then with water |
| Glass Beakers (400 mL) (Quantity: 2) | Ted Pella, Inc. | 17309 | for measuring toluene and gold etchant |
| Glass Graduated Cylinder (5 mL) | Fisher Scientific | 08-550A | for measuring toluene and oleylamine for injection |
| Glass Graduated Pipette (10 mL) | Fisher Scientific | 13-690-126 | used with the rubber bulb with valves to inject the gold nanoparticle precursor solution into the reaction vessel |
| Gold Etchant TFA | Sigma-Aldrich | 651818-500ML | (with potassium iodide) for cleaning reaction vessel, condenser tube, magnetic stir bar, glass pipette [alternatively, use Aqua Regia] |
| Isopropanol | Sigma-Aldrich | 34863-2L | solvent for cleaning glassware/tubes |
| Liebig Condenser Tube (~500 mm) (24/40) | Fisher Scientific | 07-721C | condenser tube, attaches to glass reaction vessel |
| Magnetic Stirring Bar | Fisher Scientific | 14-513-51 | for stirring reaction solution during the synthesis process |
| Methanol (≥99.9%) | Sigma-Aldrich | 34860-2L-R | new, ≥99.9% purity (for washing gold nanoparticles after synthesis) |
| Microbalance (mg resolution) | Accuris Instruments | W3200-120 | for weighing tetrachloroauric acid powder (located in the nitrogen glove box) |
| Micropipette (1000 µL) | Fisher Scientific | FBE01000 | for measuring and dispensing liquid chemicals such as oleylamine and toluene (if using micropipette instead of graduated cylinder for measurement) |
| Micropipette Tips (1000 µL) | USA Scientific | 1111-2831 | for measuring and dispensing liquid chemicals such as oleylamine and toluene (if using micropipette instead of graduated cylinder for measurement) |
| Nitrile Gloves | Ted Pella, Inc. | 81853 | personal protective equipment (PPE), for protection, and for keeping nitrogren glove box gloves clean |
| Nitrogen Glove Box | M. Braun | LABstar pro | for performing gold nanoparticle synthesis in a dry and inert environment |
| Non-Aqueous 20 mL Glass Vials with PTFE-Lined Caps (Quantity: 2) | Fisher Scientific | 03-375-25 | for weighing tetrachloroauric acid powder and mixing with oleylamine and toluene to make injection solution |
| Oleylamine (Technical Grade, 70%) | Sigma-Aldrich | O7805-100G | technical grade, 70%, preferably new, stored in the nitrogen glove box |
| Parafilm M Sealing Film (2 in. x 250 ft) | Sigma-Aldrich | P7543 | for sealing the gold nanoparticles in the 50 mL centrifuge tubes after the synthesis process is over |
| Round Bottom Flask (250 mL) (24/40) | Wilmad-LabGlass | LG-7291-234 | glass reaction vessel, attaches to condenser tube |
| Rubber Bulb with Valves (Rubber Bulb-Type Safety Pipet Filler) | Fisher Scientific | 13-681-50 | used with the long graduated glass pipette to inject the gold nanoparticle precursor solution into the reaction vessel |
| Rubber Hoses (PVC Tubes) (Quantity: 2) | Fisher Scientific | 14-169-7D | for connecting the condenser tube to water inlet/outlet ports |
| Stainless Steel Spatula | Ted Pella, Inc. | 13590-1 | for scooping tetrachloroauric acid powder from small container |
| Stand (Base with Rod) | Fisher Scientific | 12-000-102 | for holding the condenser tube and reaction vessel during the synthesis process (located in the nitrogen glove box) |
| Stirring Heating Mantle (250 mL) | Fisher Scientific | NC1089133 | for holding and supporting reaction vessel sphere, while heating with magnetic stirrer rotating the magnetic stirrer bar |
| Tetrachloroauric(III) Acid (HAuCl4) (≥99.9%) | Sigma-Aldrich | 520918-1G | preferably new or never opened, ≥99.9% purity, stored in fridge, then opened only in the nitrogen glove box, never exposed to air/water/humidity |
| Texwipes / Kimwipes / Cleanroom Wipes | Texwipe | TX8939 | for miscellaneous cleaning and surface protection |
| Toluene (≥99.8%) | Sigma-Aldrich | 244511-2L | new, anhydrous, ≥99.8% purity |
| Tweezers | Ted Pella, Inc. | 5371-7TI | for poking small holes in aluminum foil, and for removing Parafilm |
| Vortexer | Cole-Parmer | EW-04750-51 | for vortexing the gold nanoparticles in toluene in 50 mL conical centrifuge tubes to resuspend the gold nanoparticles into the toluene solution |
References
- Sperling, R. A., Gil, P. R., Zhang, F., Zanella, M., Parak, W. J.
- Dreaden, E. C., Alkilany, A. M., Huang, X., Murphy, C. J., El-Sayed, M. A. The golden age: Gold nanoparticles for biomedicine. Chemical Society Reviews. 41 (7), 2740-2779 (2012).
- Daniel, M. -C., Astruc, D. Gold Nanoparticles: Assembly, Supramolecular Chemistry, Quantum-Size-Related Properties, and Applications toward Biology, Catalysis, and Nanotechnology. Chemical Reviews. 104 (1), 293-346 (2004).
- McCold, C. E., et al. Ligand exchange based molecular doping in 2D hybrid molecule-nanoparticle arrays: length determines exchange efficiency and conductance. Molecular Systems Design & Engineering. 2 (4), 440-448 (2017).
- Faraday, M. Experimental Relations of Gold (and other Metals) to Light. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 147, 145-181 (1857).
- Turkevich, J., Stevenson, P. C., Hillier, J. A study of the nucleation and growth processes in the synthesis of colloidal gold. Discussions of the Faraday Society. 11, 55-75 (1951).
- Frens, G. Controlled Nucleation for the Regulation of the Particle Size in Monodisperse Gold Suspensions. Nature Physical Science. 241 (105), 20-22 (1973).
- Kimling, J., Maier, M., Okenve, B., Kotaidis, V., Ballot, H., Plech, A. Turkevich method for gold nanoparticle synthesis revisited. Journal of Physical Chemistry B. 110 (32), 15700-15707 (2006).
- Wilcoxon, J. P., Williamson, R. L., Baughman, R. Optical properties of gold colloids formed in inverse micelles. The Journal of Chemical Physics. 98 (12), 9933-9950 (1993).
- Brust, M., Walker, M., Bethell, D., Schiffrin, D. J., Whyman, R. Synthesis of thiol-derivatised gold nanoparticles in a two-phase liquid-liquid system. Journal of the Chemical Society, Chemical Communications. (7), 801-802 (1994).
- Zhao, P., Li, N., Astruc, D. State of the art in gold nanoparticle synthesis. Coordination Chemistry Reviews. 257 (3-4), 638-665 (2013).
- Hiramatsu, H., Osterloh, F. E. A Simple Large-Scale Synthesis of Nearly Monodisperse Gold and Silver Nanoparticles with Adjustable Sizes and with Exchangeable Surfactants. Chemistry of Materials. 16 (13), 2509-2511 (2004).
- Voorhees, P. W.
- Lifshitz, I. M., Slyozov, V. V. The kinetics of precipitation from supersaturated solid solutions. Journal of Physics and Chemistry of Solids. 19 (1-2), 35-50 (1961).
- Haiss, W., Thanh, N. T. K., Aveyard, J., Fernig, D. G. Determination of Size and Concentration of Gold Nanoparticles from UV-Vis Spectra. Analytical Chemistry. 79 (11), 4215-4221 (2007).
- McCold, C. E., Fu, Q., Howe, J. Y., Hihath, J. Conductance based characterization of structure and hopping site density in 2D molecule-nanoparticle arrays. Nanoscale. 7 (36), 14937-14945 (2015).
- Hihath, S., McCold, C., March, K., Hihath, J. L. Characterization of Ligand Exchange in 2D Hybrid Molecule-nanoparticle Superlattices. Microscopy and Microanalysis. 24 (1), 1722-1723 (2018).
- McCold, C. E., et al. Molecular Control of Charge Carrier and Seebeck Coefficient in Hybrid Two-Dimensional Nanoparticle Superlattices. The Journal of Physical Chemistry C. 124 (1), 17-24 (2020).
