مقالة منهجية

باستخدام Polystyrene-

DOI:

10.3791/52954

⸱

يوليو 9, 2015

 ,  ,  , 
1Division of Chemistry and Biological Chemistry, Nanyang Technological University

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
< p class = 'jove_content'> نبلغ عن بروتوكولات "بلمرة" أنواع مختلفة من الجسيمات النانوية المعدنية المغلفة بالبوليمر في سلاسل طويلة من "homo-" و "co-polys".

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نقدم طريقة خالية من القوالب ل "بلمرة" الجسيمات النانوية إلى سلاسل طويلة بدون فروع جانبية. يتم تغليف مجموعة متنوعة من الجسيمات النانوية في قذائف البوليسترين كتلة البوليسترين (حمض الأكريليك) (PSPAA) ثم تستخدم كمونومرات لتجميعها الذاتي. من المعروف أن مذيلات PSPAA الكروية عند المعالجة الحمضية تتجمع في مذيلات أسطوانية. باستغلال هذا الاتجاه ، يتم تحفيز الجسيمات النانوية ذات القشرة الأساسية على التجمع والاندماج ثم التحول إلى سلاسل طويلة. عند استخدام أكثر من نوع واحد من الجسيمات النانوية ، يمكن الحصول على "بوليمرات مشتركة" عشوائية وكتلية من الجسيمات النانوية. يتم الإبلاغ عن إجراءات مفصلة لتغليف PSPAA للجسيمات النانوية ، والبلمرة المتجانسة والمشتركة للجسيمات النانوية ذات القشرة الأساسية ، وفصل وتنقية سلاسل الجسيمات النانوية الناتجة. كما يتم تقديم تحويلات سلاسل أحادية الخط إلى سلاسل مزدوجة وثلاثية الخط. يؤدي التآزر بين غلاف البوليمر والجسيمات النانوية المدمجة إلى وضع بلمرة نمو سلسلة غير عادي ، مما يعطي سلاسل جسيمات نانوية طويلة تختلف عن منتجات عملية تجميع النمو التدريجي التقليدية.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

على الرغم من التقدم الكبير في تخليق الجسيمات النانوية على مدى العقدين الماضيين ، إلا أن تجميعها المنظم لا يزال يمثل تحديا كبيرا. إن قدراتنا التركيبية في وضع اللبنات الأساسية معا ذات أهمية حاسمة لاستكشاف واستغلال آثارها التآزرية وخصائصها الجماعية. وبالتالي ، فإن تطوير مسارات تفاعل جديدة واستكشاف الآليات الأساسية هي نقاط انطلاق نحو التوليف العقلاني للأجهزة النانوية المعقدة.

من بين التنوع الهيكلي الغني لتجميعات الجسيمات النانوية الممكنة ، أظهرت السلاسل أحادية البعد (1D) تطبيقات مفيدة في الإلكترونيات النانوية والإلكترونيات الضوئية وأجهزة الاستشعار الحيوية. 1-4 عادة ، يتطلب التجميع الذاتي للجسيمات النانوية في هياكل تشبه السلسلة تفاعلات ثنائية القطب مغناطيسية أو كهربائية ، أو تنافر إلكتروستاتيكي متباين الخواص ، أو قوالب خارجية. 5-11 للتجميع الناجم عن ثنائي القطب ، يحتاج المرء إلى جسيمات نانوية ذات ثنائيات أقطاب دائمة ، مثل الجسيمات النانوية المغناطيسية والجسيمات النانوية لأشباه الموصلات في ظل بيئات خاصة. 12-15 بالنسبة للجسيمات النانوية التي لا تحتوي على ثنائي القطب الدائم ، فقد ثبت أن التنافر الكهروستاتيكي الأضعف نسبيا في نهايات سلاسل الجسيمات النانوية يمكن أن يعزز الارتباط الانتقائي للجسيمات النانوية عليها وبالتالي نمو سلسلة 1D. 16،17 نظرا لأن الجسيمات النانوية يمكن أن تتجمع مع بعضها البعض ومع القلة ، فإن التجميع غالبا ما يتبع وضع النمو التدريجي الجوهري ، مما يؤدي إلى طول سلسلة قصيرة وعدم التحكم في التفرع. أخيرا ، يمكن امتصاص الجسيمات النانوية على قوالب 1D لتشكيل سلاسل ، ولكن عادة ما يكون من الصعب جدا تحقيق التثبيت الآمن وتجنب الفجوات بين الجسيمات النانوية.

مع هذه الطرق الحالية ، يكون التجميع غير المتجانس أو "البلمرة المشتركة" للجسيمات النانوية أمرا صعبا بشكل خاص. أظهرت بعض الأعمال الرائدة "البلمرة المشتركة" لسلاسل الجسيمات النانوية القصيرة التي تستغل ثنائي القطبالمغناطيسي 18 أو التنافر الكهروستاتيكي. 19

< p class = 'jove_content'> في الآونة الأخيرة ، أبلغنا عن بلمرة متجانسة ومشتركة للجسيمات النانوية المطلية ب PSPAA في سلاسل. 20،21 يتضمن هذا المسار الاصطناعي الجديد تخليقا غرويا سهلا واستخداما عاما لأنواع مختلفة من الجسيمات النانوية. إنه يوفر سلاسل طويلة جدا دون تفرع ويسمح بالتحكم الجاهز في طولها وعرضها (سلاسل أحادية ومزدوجة وثلاثية الخط). الأهم من ذلك ، يمكن تصنيع البوليمرات العشوائية والمشتركة للجسيمات النانوية مع تحسين التحكم الهيكلي. في هذا العمل ، نقدم بروتوكولات فيديو للتوليفات ذات الصلة ، بهدف تقديم عرض توضيحي وعرض تقديمي مفصل.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تنبيه: يرجى التشاور مع جميع بيانات سلامة المواد ذات الصلة (MSDS). بعض المواد الكيميائية المستخدمة في هذه التوليفات هي تآكل، وسامة ومسرطنة محتملة. قد يكون النانوية المخاطر غير المعترف بها بالمقارنة مع نظرائهم الأكبر بها. يرجى استخدام ممارسات السلامة المناسبة عند تنفيذ رد فعل، بما في ذلك استخدام غطاء الدخان ومعدات الوقاية الشخصية (النظارات الواقية، والقفازات، معطف المختبر، وطول السراويل الكاملة، والأحذية المغلقة اصبع القدم، وما إلى ذلك).

1. تجميع الجسيمات النانوية المعدنية

ملاحظة: يتم غسلها جميع الأواني الزجاجية المستخدمة في توليفات مع الماء الملكي (تنبيه: حموضة عالية للغاية وتآكل، والتعامل بحذر والتصرف في أعقاب اللوائح)، تشطف جيدا ثم تجفف في 60 ° C الفرن. الشوائب المعدنية أو بقايا قد تؤدي إلى التنوي سابق لأوانه، وفشل توليف جسيمات متناهية الصغر.

  1. التوليف بين 16 و 32 نانومتر الاتحاد الافريقي الجسيمات النانوية (AuNPs)
    1. حل 10 ملغ من hydrogeن tetrachloroaurate (III) هيدرات (HAuCl 4 ∙ 3H 2 O) إلى 100 ​​مل من منزوع الأيونات (DI) الماء في قارورة جولة القاع مجهزة مكثف وبقضيب.
    2. مع التحريك على، تسخين حل لارتداد (الغليان، 100 ° C). اللون الأصفر من HAuCl 4 لم يتغير.
    3. إعداد 1٪ محلول سترات الصوديوم عن طريق إذابة 30 ملغ من سيترات الصوديوم إلى 3 مل من الماء DI.
    4. لتجميع 16 AuNPs نانومتر، وضخ 3 مل من 1٪ محلول سترات الصوديوم (1.1.3) في الغليان حل HAuCl 4 (1.1.2). الحل يشيب في حدود 1 دقيقة، ثم يتحول تدريجيا أحمر.
      1. لتجميع 32 نانومتر الاتحاد الافريقي مصادر القدرة النووية، استخدام 1.5 مل من محلول سترات الصوديوم بدلا من ذلك. على كمية أقل من اختزال يؤدي إلى التنوي متجانسة أقل اتساعا، بحيث يكون لكل نواة يمكن أن تنمو أكبر.
    5. يبقي الحل في الغليان لمدة 30 دقيقة أخرى، ثم يبرد إلى RT لاستخدامها في التفاعلات اللاحقة.
    6. يخدعشركة بحجم ومورفولوجية AuNPs الناتجة بواسطة المجهر الإلكتروني النافذ (TEM).
      1. لإعداد العينة TEM، والتركيز أولا AuNPs عن طريق نقل 1.5 مل من محلول كما توليفها، في أنبوب microcentrifuge، وأجهزة الطرد المركزي أنه في 16000 x ج لمدة 15 دقيقة. بعد إزالة طاف شفافة، وانخفاض قسامة 10 ميكرولتر من الحل بقايا على شبكة TEM النحاس. الفتيل قبالة عينة السائل الزائد باستخدام ورق الترشيح وتجفيف الشبكة النحاسية في الهواء.
      2. لإجراء توصيف TEM، تحميل عينة الشبكة النحاسية في حامل TEM، وتأمين العينة، وتحميل صاحب في غرفة عينة وفقا للإجراءات العملية القياسية (محددة لنوع / نوع من الصك). 22
  2. توليف نانواعواد الاتحاد الافريقي (AuNRs)
    1. إعداد الحل البذور. تحت التحريك القوي، إضافة 0.6 مل من 10 ملي تبريد الجليد بوروهيدريد الصوديوم (NaBH 4) إلى 10 مل من 0.25 ملم HAuCl 4 ∙ 3H 2 O أعد في 0.1 M بروميد hexadecyltrimethylammonium (CTAB) حل. يستمر التحريك لمدة 10 دقيقة.
    2. إضافة 95 مل من 0.1 M CTAB، 1 مل من 10 ملي نترات الفضة (آنيو 3)، 5 مل من 10 ملي HAuCl 4 ∙ 3H 2 O في تسلسل إلى 200 مل دورق مخروطي.
    3. إضافة 0.55 مل من 0.1 M حمض الأسكوربيك L-إلى حل، ويهز بلطف إلى التجانس الحل.
    4. إضافة على الفور 0.12 مل من محلول البذور (الخطوة 1.2.1). مزيج الحل بواسطة طيف تهتز وترك الأمر دون عائق O / N (14-16 ساعة).
  3. توليف أسلاك ر -Te (TeNWs)
    1. إعداد 10 مل من N 2 H 4 حل عن طريق خلط 1 مل من أنيق N 2 H 4 · H 2 O مع 9 مل من الماء DI.
    2. إضافة 16 ملغ من تيو 2 مسحوق ببطء إلى N 2 H 4 الحل (الخطوة 1.3.1) في كوب في RT مع الاستمرار في التحريك. في حوالي 10 دقيقة، ومسحوق يذوب تماما. والمحاليلسوف نشوئها تتغير من عديم اللون إلى الأصفر، إلى اللون الأرجواني، وأخيرا إلى اللون الأزرق، مشيرا إلى تشكيل أسلاك ر -Te.
    3. تمييع الحل 10 مرات مع dodecylsulfate الصوديوم (10 ملي) لإنهاء رد فعل. اللون الأزرق من الحل يصبح أقل كثافة بعد التخفيف.

2. تجميع PSPAA مغلف المعادن النانوية (مونومرات)

ملاحظة: في ما يلي، تستخدم كميات دقيقة لتحقيق نسبة دقيقة من المباراة النهائية DMF / المياه خليط المذيبات. لأن الصوت بقايا بعد الطرد المركزي واستخراج طاف هو دائما مختلفة، وقياس ما يقرب من حجم المخلفات بواسطة ماصة ثم تعويض عن هذا الحجم عند إضافة DMF / الماء لجعل الحلول النهائية. اختلافات صغيرة من نسبة المذيبات وعادة ما تكون ليست مشكلة.

  1. تغليف AuNPs (د الاتحاد الافريقي = 16 نانومتر و 32 نانومتر) مع PSPAA (AuNP @ PSPAA)
    1. تنقية AuNPالحل. إضافة 3 مل من AuNP الحل كما توليفها (الخطوة 1.1) لاثنين من أنابيب microcentrifuge (1.5 مل لكل منهما)، الطرد المركزي في 16000 x ج لمدة 15 دقيقة، وإزالة طاف. تمييع محلول مركز (~ 20 ميكرولتر) مع 160 ميكرولتر من المياه DI.
    2. إعداد محلول المخزون PSPAA عن طريق إذابة 8 ملغ من PSPAA (PS 154 - ب -PAA 49 أو PS 144 - ب -PAA 22) في 1 مل من DMF.
    3. يعد حل PSPAA عن طريق خلط 740 ميكرولتر من DMF مع 80 ميكرولتر من PS 154 - ب -PAA 49 محلول المخزون. لتغليف وAuNPs في PS 144 - ب -PAA 22 قذائف، استخدم 80 ميكرولتر من PS 144 - ب -PAA حل 22 سهم.
    4. في قارورة زجاجية، إضافة AuNPs (~ 180 ميكرولتر حل، خطوة 2.1.1) إلى 820 ميكرولتر من الحل PSPAA (الخطوة 2.1.3). الخليط النهائي لديه حجم 1 مل مع V DMF / V H2O = 4.5: 1.
    5. إضافة 40 ميكرولترحل 1،2-dipalmitoyl- SN -glycero-3-phosphothioethanol (P-SH) في الإيثانول (2 ملغ / مل).
    6. احتضان الخليط في 110 درجة مئوية لمدة 2 ساعة للسماح البوليمر التجميع الذاتي.
    7. تبرد ببطء الحل لRT في حمام الزيت. ويمكن تخزين العينة في هذه الحالة لعدة أسابيع.
    8. تأكيد تشكيل AuNP @ PSPAA مع TEM.
      1. لإعداد العينة TEM، والتركيز على AuNP @ PSPAA عن طريق نقل 200 ميكرولتر من الحل كما توليفها، في أنبوب microcentrifuge، إضافة 1.3 مل من الماء DI وأجهزة الطرد المركزي أنه في 16000 x ج لمدة 15 دقيقة.
      2. مزيج قسامة 5 ميكرولتر من محلول عينة مركزة مع 5 ميكرولتر من 1٪ من محلول موليبدات الأمونيوم وصمة عار (ملاحظة: يتم استخدام وصمة عار للعينات التي تحتوي على PSPAA لتحسين النقيض من بوليمرات)، وإسقاط الخليط على شبكة TEM النحاس. الفتيل قبالة عينة السائل الزائد باستخدام ورق الترشيح وتجفيف الشبكة النحاسية في الهواء.
  2. تغليف AuNRs مع PSPAA (AuNR @ PS <فرعية> 154 - ب -PAA 49)
    1. تنقية حل AuNR كما توليفها (الخطوة 1.2) مرتين لإزالة الزائدة CTAB. إضافة 3 مل من محلول AuNR إلى قسمين أنابيب microcentrifuge، ثم الطرد المركزي لهم في 8100 x ج لمدة 15 دقيقة. بعد إزالة طاف، إضافة 1.5 مل من الماء DI وأجهزة الطرد المركزي مرة أخرى لإزالة طاف.
    2. الجمع بين الحلول AuNR المركزة، وإضافة 160 ميكرولتر من المياه DI.
    3. في قارورة زجاجية، إضافة محلول AuNR (~ 180 ميكرولتر) إلى 820 ميكرولتر من PS 154 - ب -PAA 49 الحل (الخطوة 2.1.3). الخليط النهائي لديه حجم 1 مل مع V DMF / V H2O = 4.5: 1.
    4. إضافة 40 ميكرولتر من محلول 2-naphthalenethiol (NPSH) في الإيثانول (2 ملغ / مل) إلى الخليط.
    5. احتضان الخليط في 110 درجة مئوية لمدة 2 ساعة للسماح البوليمر التجميع الذاتي.
    6. تبرد ببطء الحل لRT.
  3. تغليف TeNWs مع PSPAA (TeNW @ PS 154- ب -PAA 49)
    1. تنقية TeNWs كما توليفها (الخطوة 1.3) لإزالة الزائدة SDS. إضافة 3 مل من محلول TeNW إلى قسمين أنابيب microcentrifuge، وأجهزة الطرد المركزي لهم في 2900 x ج لمدة 10 دقيقة. بعد إزالة طاف، إضافة 1.5 مل من الايثانول وأجهزة الطرد المركزي الأنابيب مرة أخرى. كرر هذه العملية تنقية مرة أخرى (المجموع 3 جولات من الطرد المركزي).
    2. الجمع بين الحلول TeNWs المركزة، وإضافة 160 ميكرولتر من المياه DI.
    3. إضافة محلول TeNWs (~ 180 ميكرولتر) إلى 820 ميكرولتر من PS 154 - ب -PAA 49 الحل (الخطوة 2.1.3). الخليط النهائي لديه حجم 1 مل مع V DMF / V H2O = 4.5: 1.
    4. احتضان الخليط في 110 درجة مئوية لمدة 2 ساعة.
    5. تبرد ببطء الحل لRT.
  4. تغليف الأنابيب النانوية الكربونية (الأنابيب النانوية الكربونية) مع PSPAA (CNT @ PS 154 - ب -PAA 49)
    1. مزيج 730 ميكرولتر DMF مع 80 ميكرولتر من PS 154- ب -PAA 49 حل سهم (الخطوة 2.1.2).
    2. تفريق نحو 0.05 ملغ من الأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار في PS 154 - ب 49 -PAA الحل.
      ملاحظة: من الصعب قياس الوزن صغير من الأنابيب النانوية الكربونية. وعادة ما يتم وزنه 0.2 ملغ من الأنابيب النانوية الكربونية وحوالي ربع العينة (من حيث الحجم المقدر) يضاف.
    3. يصوتن الخليط في حمام الماء المثلج حتى يصبح حل الظلام شفافة. استخدام حل واضح وتجاهل تشارك المركز الوطني للمخلفات غير قابلة للذوبان.
    4. إضافة 180 ميكرولتر من DI H 2 O قطرة الحكيم إلى الحل. الخليط النهائي لديه حجم 990 ميكرولتر مع V DMF / V H2O = 4.5: 1.
    5. يصوتن الحل في حوالي 50 درجة مئوية لمدة 2 ساعة.
    6. تبرد ببطء الحل لRT.
  5. إعداد المذيلات كروية من PS 154 - ب PAA 49.
    1. إضافة 80 ميكرولتر من PS 154 - ب -PAA 49 حل سهم (الخطوة 2.1.1) إلى 740 μلتر من DMF، ثم يضاف 180 ميكرولتر المياه، مما يجعل حل V DMF / V H2O = 4.5: 1.
    2. احتضان الحل البوليمر في 110 درجة مئوية لمدة 2 ساعة.
    3. تبرد ببطء الحل لRT.

3. هومو-البلمرة من PSPAA مغلف المعادن النانوية

  1. تركيب سلاسل سطر واحد من AuNP @ PSPAA
    1. تنقية AuNP @ PSPAA.
      1. تمييع 800 ميكرولتر من حيث تصنيعه-AuNP @ PSPAA (القسم 2.1) مع 11.2 مل من الماء، وتقسيم الحل إلى أنابيب microcentrifuge الفردية (1.5 مل لكل منهما)، وأجهزة الطرد المركزي لهم في 16000 x ج لمدة 30 دقيقة. تنفيذ اثنين من ردود فعل منفصلة، ​​وذلك باستخدام 16 نانومتر AuNPs مغلفة في PS 154 - ب -PAA 49 وAuNPs نانومتر 32 مغلفة في PS 144 - ب -PAA 22 كما أحادية.
      2. إزالة والتخلص من طاف، إضافة 1.5 مل من 0.1 ملي هيدروكسيد الصوديوم (الرقم الهيدروجيني = 10) إلى كل أنبوب الطرد المركزي ومنها AGعين في 16000 x ج لمدة 30 دقيقة لإزالة طاف.
        ملاحظة: الرقم الهيدروجيني للهيدروكسيد الصوديوم المستخدمة في الطرد المركزي في عملية تنقية لا ينبغي أن تكون مرتفعة للغاية. أن الرقم الهيدروجيني العالي يؤدي إلى تجميع أثناء الطرد المركزي، وستضم قاعدة بقايا آثار الحمض الموجود في الخطوة سلسلة النمو، مما يؤدي إلى كروي الركام.
    2. تفريق تركيزا AuNP @ PSPAA (الجمع بين جميع أنابيب) في 1 مل من DMF / H 2 O (V DMF / V H2O = 6: 1) في قارورة زجاجية، وإضافة 5 ميكرولتر من 1 M حمض الهيدروكلوريك.
      ملاحظة: من المهم للسيطرة على بقايا هيدروكسيد الصوديوم وفقدان AuNP @ PSPAA في الخطوات السابقة، حتى أن كمية حمض الهيدروكلوريك المطلوبة في عملية التجميع يتسق بين دفعات مختلفة. دوامة خليط التفاعل قبل الحضانة لضمان خلط كاملة من المكونات.
    3. احتضان الخليط عند 60 درجة مئوية لمدة 2 ساعة للسماح للتجميع، التحام، والتحول الصرفي الرئيسينإعادة قذيفة النانوية.
    4. يبرد الخليط إلى RT.
    5. لوطي-البلمرة من AuNR @ PS 154 - ب -PAA 49 و TeNW @ PS 154 - ب -PAA 49، اتبع نفس الإجراءات، بما في ذلك عمليات تنقية.
      ملاحظة: في التجارب، وعادة ما تستخدم أنابيب microcentrifuge البلاستيك لتنقية والطرد المركزي، ويتم استخدام قوارير زجاجية لردود الفعل في درجة حرارة مرتفعة. النانوية المغلفة PSPAA وعادة ما تكون مستقرة في الحلول، إلا أنه عندما فرقت في عالية DMF حل المحتوى في أنابيب microcentrifuge، وأنها ستلتزم سطح البلاستيك. لتجنب هذه الحالة، حلول نسبة عالية DMF للالنانوية على استعداد فقط في قوارير زجاجية.
  2. تركيب سلاسل خط مزدوج من AuNP @ PSPAA
    1. تنقية AuNP @ PSPAA (باتباع الخطوة 3.1.1). فقط 16 نانومتر AuNPs مغلفة في PS 154 - ب وقد تم اختبار -PAA 49 قذائف.
    2. تفريق تركيزا AuNP @ PSPAA في 1 مل من DMF / H 2 O (V DMF / V H2O = 7: 3) ​​في قارورة زجاجية، وإضافة 5 ميكرولتر من 1 M حمض الهيدروكلوريك.
    3. احتضان الخليط عند 60 درجة مئوية لمدة 2 ساعة.
    4. يبرد الخليط إلى RT.
  3. تنقية سلاسل جسيمات متناهية الصغر
    ملاحظة: كما هو وتجميع حلول تحتوي على سلاسل جسيمات متناهية الصغر المنتج، وسلاسل صغيرة / الكتل، الكتل الكبيرة، AuNP @ أحادية PSPAA، المذيلات PSPAA فارغة، DMF وحمض الزائد.
    1. إزالة المذيلات PSPAA فارغة، DMF وحامض.
      1. تمييع 800 ميكرولتر من الحل كما توليفها مع 11.2 مل من 0.1 ملي هيدروكسيد الصوديوم، وتقسيم الحل إلى أنابيب microcentrifuge الفردية (1.5 مل لكل منهما)، وأجهزة الطرد المركزي لهم في 16000 x ج لمدة 30 دقيقة.
      2. إضافة 1.5 مل من 0.1 ملي هيدروكسيد الصوديوم لتمييع الحلول المركزة، وأجهزة الطرد المركزي الأنابيب مرة أخرى في 16000 x ج لمدة 30 دقيقة. كرر هذه الخطوة مرة أخرى.
    2. إثراء AuNPsالسلاسل
      ملاحظة: الحل النقي يحتوي على سلاسل جسيمات متناهية الصغر المنتج، وسلاسل صغيرة / مجموعات، وAuNP @ أحادية PSPAA. تم فصلهم عن طريق الطرد المركزي التفاضلي.
      1. أجهزة الطرد المركزي الأنبوب في 300 x ج لمدة 25 دقيقة لعزل وإزالة الكتل الكبيرة.
      2. جمع طاف، الطرد المركزي أنه في 2000 x ج لمدة 30 دقيقة. إزالة طاف التي تحتوي في معظمها أحادية وسلاسل صغيرة / مجموعات.
      3. جمع الحل القاع، وتمييع في 1.5 مل من 0.1 ملي هيدروكسيد الصوديوم، وأجهزة الطرد المركزي في 2000 x ج لمدة 20 دقيقة لإزالة أحادية الزائدة. كرر العملية مرة أخرى.
        ملاحظة: الرقم الهيدروجيني للهيدروكسيد الصوديوم المستخدم في الطرد المركزي في كل عملية تنقية لا ينبغي أن تكون مرتفعة للغاية. أن الرقم الهيدروجيني العالي يؤدي إلى تجميع أثناء الطرد المركزي، مما تسبب في تشكيل المجاميع الكروية.
  4. تحويل سلاسل جسيمات متناهية الصغر سطر واحد إلى مزدوج / سلاسل الخط الثلاثي
    1. تنقية سلاسل سطر واحد(الخطوة 3.3.1 دون الخطوة إثراء).
    2. تركيز 800 ميكرولتر من محلول منقى إلى ~ 20 ميكرولتر بواسطة الطرد المركزي.
    3. تحويل إلى سلاسل خط مزدوج، تفريق الحل في 1 مل من DMF / H 2 O خليط المذيبات (V DMF / V H2O = 7: 3) ​​وإضافة 2.5 ميكرولتر من 1 M حمض الهيدروكلوريك، [هكل] النهائية = 2.5 مم. تحويل إلى سلاسل خط الثلاثي، واستخدام 1 مل من DMF / H 2 O (V DMF / V H2O = 3: 2) و 2.5 ملي [حمض الهيدروكلوريك] نهائي.
    4. احتضان الحل عند 70 درجة مئوية لمدة 1 ساعة للسماح للتحول النانو.
    5. تبرد ببطء الحل لRT.

4. المشارك البلمرة من PSPAA مغلف المعادن النانوية

  1. عشوائية المشارك البلمرة من 16 نانومتر AuNP @ PS 154 - ب -PAA 49 و 32 نانومتر AuNP @ PS 144 - ب -PAA 22. وهذه العملية شبيهة جدا إلى الخطوةوتستخدم 3.1 إلا أن اثنين من أحادية.
    1. تنقية النوعين من حيث تصنيعه-AuNP @ PSPAA على حدة (الخطوة 3.1.1).
    2. تفريق تتركز 16 نانومتر AuNP @ PS 154 - ب -PAA 49 و 32 نانومتر AuNP @ PS 144 - ب -PAA 22 في نسبة 1: 1 في 1 مل من DMF / H 2 O خليط (V DMF / V H2O = 6: 1).
    3. إضافة 5 ميكرولتر من 1 M حمض الهيدروكلوريك، [هكل] النهائية = 5 ملم.
    4. احتضان الحل عند 60 درجة مئوية لمدة 2 ساعة للسماح شارك في تجميع الجسيمات النانوية.
    5. تبريد حل لRT.
  2. عشوائي شارك في بلمرة من 16 نانومتر AuNP @ PS 154 - ب -PAA 49 و AuNR @ PS 154 - ب -PAA 49
    1. تنقية AuNP @ PS 154 - ب -PAA 49 و AuNR @ PS 154 - ب -PAA 49 بشكل منفصل (الخطوة 3.1.1).
    2. تفريق AuNP @ PS 154 - ب -PAA 49 و AuNR @PS 154 - ب -PAA 49 في نسبة 1: 1 في 1 مل من DMF / H 2 O خليط (V DMF / V H2O = 6: 1).
    3. إضافة 5 ميكرولتر من 1 M حمض الهيدروكلوريك، [هكل] النهائية = 5 ملم.
    4. احتضان الحل عند 60 درجة مئوية لمدة 2 ساعة للسماح شارك في تجميع الجسيمات النانوية.
    5. تبريد حل لRT.
  3. عشوائي شارك في بلمرة من 16 نانومتر AuNP @ PS 154 - ب -PAA 49 و PS 154 - ب -PAA 49 المذيلات
    1. تطهير 16 نانومتر AuNP @ PS 154 - ب -PAA 49 (الخطوة 3.1.1).
    2. إضافة AuNP المركزة @ PS 154 - ب -PAA 49 و 60 ميكرولتر من PS كروية 154 - ب -PAA 49 المذيلات (الخطوة 2.5) إلى 940 مل من DMF / H 2 O. في الحل النهائي، V DMF / V H2O = 6: 1.
    3. إضافة 5 ميكرولتر من 1 M حمض الهيدروكلوريك، [هكل] النهائية = 5 ملم.
      4. <لى> احتضان الحل عند 60 درجة مئوية لمدة 1.5 ساعة.
    4. تبريد حل لRT.
  4. عشوائية شارك في بلمرة AuNP @ PS 154 - ب -PAA 49 و PS 154 - ب -PAA 49 الحويصلات
    1. اتبع نفس الإجراءات المتبعة الخطوة 4.3.1-4.3.3.
    2. احتضان الحل عند 60 درجة مئوية لمدة 6 ساعات للسماح شكل التحول من اسطوانات PSPAA إلى الحويصلات.
    3. تبريد حل لRT.
  5. كتلة بالتطعيم لTeNWs مع AuNPs
    1. تنقية 16 نانومتر AuNP @ PS 154 - ب -PAA 49 و TeNW @ PS 154 - ب -PAA 49 (الخطوة 3.1.1)
    2. تفريق TeNW تركيزا @ PS 154 - ب -PAA 49 في 1 مل من DMF / H 2 O خليط (V DMF / V H2O = 6: 1)
    3. إضافة 2 ميكرولتر من 1 M حمض الهيدروكلوريك.
    4. احتضان الخليط عند 60 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة.
    5. إضافة يتركز 16 نانومتر AuNP @ PS 154 - ب -PAA 49 و 3 ميكرولتر من 1 M حمض الهيدروكلوريك.
    6. احتضان الخليط عند 60 درجة مئوية لمدة 2 ساعة.
    7. تبريد حل لRT.
    8. لكتلة البلمرة من الأنابيب النانوية الكربونية مع AuNPs، اتبع نفس الإجراءات المتبعة الخطوة 4.5.1-4.5.7 باستخدام CNT @ PS 154 - ب -PAA 49 (الخطوة 2.4).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وتتميز أحادية جسيمات متناهية الصغر وسلاسل من قبل TEM الشكل 1 يدل على الصور TEM تمثيلية من PSPAA مغلفة أحادية، مؤكدا الأشكال التضاريسية والأحجام (الشكل 1). كما تبقى بعض أحادية عادة في العينة بعد "البلمرة"، وعادة ما يتم تنقية العينة وتتركز قبل استخدامها لTEM التوصيف. وقدم وصمة عار أثناء إعداد العينات TEM عن طريق خلط محلول العينة مع موليبدات الأمونيوم 1٪، وذلك لتقديم قذيفة البوليمر مع تباين واضح في الصور TEM. وتعرض الصور TEM تمثيلية من &quo...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتم الإبلاغ عن تفاصيل الآلية من التوليفات ومناقشتها في المنشورات السابقة. 20،21 هنا نركز على الأسس المنطقية للظروف الاصطناعية. لبلمرة الجسيمات النانوية، ويفضل أن الجسيمات النانوية من حجم موحدة تستخدم. ونحن نتابع إجراءات الأدب للحصول على الجسيمات النانوية موحدة الاتحاد الافريقي، 23 نانواعواد الاتحاد الافريقي و 24 و أسلاك تي. 25 وبصفة عامة، يمكن الحصول على أفضل حجم التوحيد عندما يتم فصل المراحل التنوي والنمو. 26 وبعد انطلاقته من...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يشكر المؤلفون NRF (CRP-4-2008-06) و A * Star (SERC 112-120-2011) و MOE (RG14 / 13) سنغافورة على الدعم المالي.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

ثلاثي كبريتات دوديسيل الصوديوم فلوكا الصوديوم فائق النقاء

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
هيدرات كلوريد الذهب (III) ، كاشف ACS ، & ge ؛ 49.0٪ أساس الاتحاد الأفريقيSigma-AldrichG4022HAuCl4< / sub>
ثنائي هيدرات سترات الصوديوم ، 99٪Alfa AesarA12274
بوروهيدريد الصوديوم ، & ge ؛ 99٪سيجما ألدريتش71321 ، بروميد فلوكا
هيكساديسيلتري ميثيل أمونيوم ، & ge ؛ 98٪Sigma-AldrichH5882نترات
الفضة CTAB ، 99.9999٪ أساس المعادن النزرةSigma-Aldrich204390
حمض الأسكوربيك L, BioXtra, & ge ; 99.0٪ ، ثاني أكسيد التيلوريوم البلوريSigma-AldrichA5960
، & ge ؛ 99٪ سيجما ألدريتش243450
هيدرازين أحادي الهيدرات ، 64-65٪ ، درجة الكاشف ، 98٪سيجما ألدريتش207942
بولي (ستايرين-<إم >ب < / م > حمض الأكريليك) (PS154< / sub>-PAA49< / sub>) مصدرالبوليمرP4673A-SAAPS16000-PAA3500
بولي (ستايرين-<إم > ب < / م > حمض الأكريليك) (PS 144< / sub>-PAA 28< / sub>)مصدر البوليمرP4002-SAAPS15000-PAA1600
2-Naphthalenethiol ، & ge ؛ 99.0٪ (GC)Sigma-Aldrich88910 ،
، 99٪Alfa AesarA11183
أنابيب نانوية كربونية أحادية الجدار ، 99٪ هيدروكسيدNanoIntegrisPC10344a
سينوفارمS1900136
1،2-dipalmitoyl-sn< / em>-glycero-3-phosphothioethanol (ملح الصوديوم)دهون أفانتي القطبية870160PPSH<
em>N,N< / em>-dimethylformamideMerckSA4s640012
الإيثانول, المطلقفيشرE / 0650DF / 17
حمض الهيدروكلوريك, 37٪عسلجيدا 10189005تمييع إلى 1  م قبل الاستخدام

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Anker, J. N. Biosensing with plasmonic nanosensors. Nat Mater. 7, 442-453 (2008).
  2. Maier, S. A. Plasmonics—A Route to Nanoscale Optical Devices. Adv. Mater. 13, 1501-1505 (2001).
  3. Zhu, Z. Manipulation of Collective Optical Activity in One-Dimensional Plasmonic Assembly. ACS Nano. 6, 2326-2332 (2012).
  4. Maier, S. A. Local detection of electromagnetic energy transport below the diffraction limit in metal nanoparticle plasmon waveguides. Nat. Mater. 2, 229-232 (2003).
  5. Gong, J., Li, G., Tang, Z. Self-assembly of noble metal nanocrystals: Fabrication, optical property, and application. Nano Today. 7, 564-585 (2012).
  6. Wei, Q. H., Su, K. H., Durant, S., Zhang, X. Plasmon Resonance of Finite One-Dimensional Au Nanoparticle Chains. Nano Lett. 4, 1067-1071 (2004).
  7. Warner, M. G., Hutchison, J. E. Linear assemblies of nanoparticles electrostatically organized on DNA scaffolds. Nat Mater. 2, 272-277 (2003).
  8. DeVries, G. A. Divalent Metal Nanoparticles. Science. 315, 358-361 (2007).
  9. Kim, B. Y., Shim, I. -B., Monti, O. L. A., Pyun, J. Magnetic self-assembly of gold nanoparticle chains using dipolar core-shell colloids. Chem. Commun. 47, 890-892 (2011).
  10. Wang, L. B., Xu, L. G., Kuang, H., Xu, C. L., Kotov, N. A. Dynamic Nanoparticle Assemblies. Acc. Chem. Res. 45, 1916-1926 (2012).
  11. Tang, Z., Kotov, N. A. One-Dimensional Assemblies of Nanoparticles: Preparation, Properties, and Promise. Adv. Mater. 17, 951-962 (2005).
  12. Keng, P. Y., Shim, I., Korth, B. D., Douglas, J. F., Pyun, J. Synthesis and Self-Assembly of Polymer-Coated Ferromagnetic Nanoparticles. ACS Nano. 1, 279-292 (2007).
  13. Shim, M., Guyot-Sionnest, P. Permanent dipole moment and charges in colloidal semiconductor quantum dots. J. Chem. Phys. 111, 6955-6964 (1999).
  14. Nakata, K., Hu, Y., Uzun, O., Bakr, O., Stellacci, F. Chains of Superparamagnetic Nanoparticles. Adv. Mater. 20, 4294-4299 (2008).
  15. Tang, Z., Kotov, N. A., Giersig, M. Spontaneous Organization of Single CdTe Nanoparticles into Luminescent Nanowires. Science. 297, 237-240 (2002).
  16. Zhang, H., Wang, D. Controlling the Growth of Charged-Nanoparticle Chains through Interparticle Electrostatic Repulsion. Angew. Chem. Int. Ed. 47, 3984-3987 (2008).
  17. Yang, M. Mechanistic investigation into the spontaneous linear assembly of gold nanospheres. Phys. Chem. Chem. Phys. 12, 11850-11860 (2010).
  18. Keng, P. Y. Colloidal Polymerization of Polymer-Coated Ferromagnetic Nanoparticles into Cobalt Oxide Nanowires. ACS Nano. 3, 3143-3157 (2009).
  19. Xia, H., Su, G., Wang, D. Size-Dependent Electrostatic Chain Growth of pH-Sensitive Hairy Nanoparticles. Angew. Chem. Int. Ed. 52, 3726-3730 (2013).
  20. Wang, H. Unconventional Chain-Growth Mode in the Assembly of Colloidal Gold Nanoparticles. Angew. Chem. Int. Ed. 51, 8021-8025 (2012).
  21. Wang, H. Homo- and Co-polymerization of Polysytrene-block-Poly(acrylic acid)-Coated Metal Nanoparticles. ACS Nano. 8, 8063-8073 (2014).
  22. Fred Hutchinson Cancer Research Center. Electron Microscopy Procedures Manual. , Available from: http://sharedresources.fhcrc.org/training/electron-microscopy-procedures-manual (1973).
  23. Fred, G. Controlled Nucleation for Regulation of Particle-size in Monodisperse Gold Suspensions. Nature-Phys. Sci. 241, 20-22 (1973).
  24. Gole, A., Murphy, C. J. Azide-Derivatized Gold Nanorods: Functional Materials for “Click” Chemistry. Langmuir. 24, 266-272 (2007).
  25. Lin, Z. -H., Yang, Z., Chang, H. -T. Preparation of Fluorescent Tellurium Nanowires at Room Temperature. Cryst. Growth Des. 8, 351-357 (2007).
  26. Xia, Y. N., Xiong, Y. J., Lim, B., Skrabalak, S. E. Shape-Controlled Synthesis of Metal Nanocrystals. Simple Chemistry Meets Complex Physics? Angew. Chem. Int. Ed. 48, 60-103 (2009).
  27. Chen, H. Y. Encapsulation of Single Small Gold Nanoparticles by Diblock Copolymers. ChemPhysChem. 9, 388-392 (2008).
  28. Kang, Y., Taton, T. A. Controlling Shell Thickness in Core−Shell Gold Nanoparticles via Surface-Templated Adsorption of Block Copolymer Surfactants. Macromolecules. 38, 6115-6121 (2005).
  29. Kang, Y., Taton, T. A. Core/Shell Gold Nanoparticles by Self-Assembly and Crosslinking of Micellar. Block-Copolymer Shells. Angew. Chem. Int. Ed. 44, 409-412 (2005).
  30. Chen, Y., Cui, H., Li, L., Tian, Z., Tang, Z. Controlling micro-phase separation in semi-crystalline/amorphous conjugated block copolymers. Polymer Chemistry. 5, 4441-4445 (2014).
  31. Bates, F. S. Polymer-Polymer Phase Behavior. Science. 251, 898-905 (1991).
  32. Zhang, L. F., Shen, H. W., Eisenberg, A. Phase separation behavior and crew-cut micelle formation of polystyrene-b-poly(acrylic acid) copolymers in solutions. Macromolecules. 30, 1001-1011 (1997).
  33. Yu, Y., Zhang, L., Eisenberg, A. Morphogenic Effect of Solvent on Crew-Cut Aggregates of Apmphiphilic Diblock Copolymers. Macromolecules. 31, 1144-1154 (1998).
  34. Liu, C. Toroidal Micelles of Polystyrene-block-Poly(acrylic acid). Small. 7, 2721-2726 (2011).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

مقالات ذات صلة