إخراج القالب التجميعي من الأنابيب النانومترية الذهبية Plasmonic مع امتصاص الأشعة تحت الحمراء الانضباطي

يمكن توليفها الأنابيب النانوية الذهب الحلول suspendable مع الأبعاد التي تسيطر عليها الكهروكيميائية ترسب في الأغشية المسامية الألومنيوم انوديك (AAO) أكسيد باستخدام البوليمر الأساسية مسعور. الأنابيب النانوية الذهب وصفائف أنابيب تبشر التطبيقات في biosensing plasmonic، سطح تعزيز رامان الطيفي، تدفئة الصورة الحرارية، والنقل الأيونية والجزيئية، على microfluidics، الحفز والاستشعار الكهروكيميائية.

الهدف العام من هذا الإجراء هو تصنيع الأنابيب النانوية الذهبية البلازمونية القابلة للتعليق مع امتصاص الأشعة تحت الحمراء القابلة للضبط. يتم تحقيق ذلك عن طريق ترسيب القطب الأول للمعادن الأساسية داخل مسام أغشية A o ، والتي تعمل كركائز قرابين لدعم الأنابيب النانوية الذهبية. الخطوة الثانية هي البلمرة الكهربائية لنواة بوليمر كارهة للماء ، والتي تعمل كنواة لأنبوب النانو الذهبي للإيداع حولها.

بعد ذلك ، يتم ترسيب الغلاف الذهبي حول قلب البوليمر الكارهة للماء. تتمثل الخطوة الأخيرة في حفر المعادن الأساسية الأساسية للبوليمر القرابين والغشاء ، وإطلاق الأنابيب النانوية الذهبية في الأنابيب النانوية الذهبية المحلولة ، وإظهار امتصاصات بلازمونية قابلة للضبط في الأشعة تحت الحمراء ، والتي يمكن تطبيقها في مجموعة متنوعة من المجالات بما في ذلك الاستشعار الحيوي أو الخلايا الكهروضوئية أو البصريات. الميزة الرئيسية لهذه التقنية على الطرق الحالية مثل تفاعلات استبدال الأفان والطلاء الكهربائي ، هي أننا قادرون على تصنيع المحاليل غير المسامية ، والأنابيب النانوية الذهبية القابلة للتعليق ذات الامتصاص القوي في المناطق المرئية والأشعة تحت الحمراء.

باستخدام الإجراء الخاص بنا ، يمكننا التحكم في طول الأنابيب النانوية وقطرها الداخلي والخارجي ، مما يسمح لنا بضبط امتصاص الأشعة تحت الحمراء. تمتد الآثار المترتبة على هذه التقنية نحو الاستشعار الحيوي البصري بسبب حساسية المادة الماصة البلازمونية لمعامل الانكسار المحيط ببنية النانو. يمكن أيضا استخدام الأنابيب النانوية الباردة كركائز للانتقال الانتقائي للموائع الدقيقة ، والعلاج الحراري الضوئي ، والخلايا الكهروضوئية.

يمكن أن يوفر تخليق ودراسة الأنابيب النانوية الذهبية نظرة ثاقبة حول كيف يمكن للهياكل النانوية المجوفة أن تزيد من حساسية معامل الانكسار لأجهزة الاستشعار الحيوية البلازمونية. يعد التمثيل المرئي لهذه الطريقة أمرا بالغ الأهمية لأنه متعدد التخصصات للغاية يتضمن معدات مخصصة ومجموعة من التقنيات التي لم يتم وصفها بشكل كاف من خلال التعليمات المكتوبة. لبدء هذا الإجراء ، قم بتأمين ركيزة غشاء أكسيد الألومنيوم الأنوديك مع وضعها العلوي لأعلى على صفيحة زجاجية باستخدام مادة لاصقة على الوجهين.

المهم تقليل مساحة الغشاء الملامسة للمادة اللاصقة لأنها ستسد المسام. بعد ذلك ، ضع اللوح الزجاجي في حامل الركيزة للمبخر المعدني. أغلق الغرفة وأخلاء الغرفة إلى أقل من 1.0 E ناقص ستة tor باستخدام مصدر مقاوم ، قم بتبخير الكريات الفضية على الركيزة بمعدل 0.8 أنجستروم في الثانية حتى يتم الوصول إلى سمك طبقة 100 نانومتر.

ثم قم بزيادة معدل التبخر إلى 1.5 أنجستروم في الثانية حتى يتم الوصول إلى سمك نهائي يبلغ 250 نانومتر. بمجرد الانتهاء ، قم بإزالة العينة من المبخر. بلل قطعة قطن بغاز الميثان الكلورو واستخدمها لإذابة المادة اللاصقة من أجل تحرير الغشاء a.

تحدث جميع خطوات الترسيب الكهربائي في خلية كهروكيميائية مخصصة مكونة من قطعتين مفتوحة الوجه من التفلون ، الخلية ، كما وصفها بان هولزر. تم تصميم Etal لتثبيت أغشية a a o على اتصال برقائق موصلة تعمل كقطب كهربائي يعمل. لبدء ترسب النحاس والنيكل ، قم بتنظيف خلية التفلون عن طريق شطفها لمدة 10 ثوان ، ثلاث مرات باستخدام إيثانول الأسيتون.

وأخيرا ، 18.2 ميجا ماء منزوع الأيونات. اترك الخلية تجف في هواء المختبر المحيط. بعد ذلك ، ضع الجانب الفضي الغشائي لأسفل على قطعة من رقائق الألومنيوم الملساء الموضوعة في خلية التفلون الكهروكيميائية وأغلق منطقة القطب الكهربائي العامل بحلقة فيتون O.

ثم عند 3.0 ملليلتر من محلول طلاء النحاس لخلية التفلون. قم بتوصيل قطب عمل رقائق الألومنيوم ، والقطب المضاد البلاتيني والقطب المرجعي المائي بإحصائيات محتملة باستخدام إعداد ثلاثة أقطاب كهربائية تقليدية. تطبيق جهد سالب 90 مللي فولت مقابل زوج الأكسدة والاختزال من الفضة وكلوريد الفضة لمدة 15 دقيقة بعد ترسيب النحاس ، سيظهر الغشاء باللون الأرجواني.

بمجرد الانتهاء ، افصل وقم بإزالة الأقطاب الكهربائية المرجعية والمساعدة مع الحفاظ على الخلية المكونة من قطعتين والغشاء o سليما. ثم اشطف الخلية ثلاث مرات لمدة 10 ثوان لكل منها ب 18.2 ميجا ماء منزوع الأيونات. دع الخلية تنقع لمدة 30 دقيقة في خمسة ملليلتر من 18.2 ميجا ماء منزوع الأيونات لإزالة محلول طلاء النحاس الزائد من داخل المسام.

بعد ذلك ، قم بإفراغ الخلية. ثم أضف 3.0 ملم من محلول طلاء النيكل التجاري وأعد توصيل مرجع العداد وأقطاب العمل الكهربائية. قم بتطبيق جهد سالب 900 مللي فولت مقابل زوجي الأكسدة والاختزال من الفضة وكلوريد الفضة لمدة 20 دقيقة أثناء ترسب النيكل.

سوف يتحول القالب ببطء إلى اللون الأسود. بمجرد اكتمال ترسيب النيكل. افصل وقم بإزالة الأقطاب الكهربائية المرجعية والمساعدة مع الحفاظ على الخلية المكونة من قطعتين ومجموعة الغشاء o سليمة.

ثم اشطف الخلية ثلاث مرات ، 10 ثوان لكل منها ب 18.2 ميجا من الماء منزوع الأيونات قبل تركها تنقع في الماء لمدة 30 دقيقة. لإزالة محلول الطلاء الزائد من المسام ، اترك الخلية تجف تماما في هواء المختبر المحيط طوال الليل. انقل مجموعة خلايا التفلون السليمة إلى صندوق قفازات ذو غلاف جوي خامل مزود بتوصيلات خارجية بإحصائيات محتملة.

بعد ذلك ، قم بإعداد محلول 30 مللي مولار ثلاثة هييل أوبين في 3.0 ملليلتر من 46٪ فلوريد البورون ثلاثي الفلوريد في ديل الأثير ، وأضفه إلى خلية التفلون الكهروكيميائية. ثم قم بتوصيل القطب المضاد والقطب الكهربائي العامل والفضة والفضة والقطب المرجعي لأستيل النتريل بنترات الفضة بإحصائيات الإمكانات. قم بتطبيق إمكانات زائد 1500 مللي فولت مقابل الأكسدة والاختزال الفضية ونترات الفضة.

زوجان لمدة 10 دقائق. تشير التيارات في حدود 0.1 مللي أمبير بعد 10 دقائق إلى ترسيب ناجح. سيظهر الغشاء داكنا وأرجوانيا ولامعا بعد البلمرة الكهربائية.

بمجرد الانتهاء ، افصل وقم بإزالة الأقطاب الكهربائية المرجعية والمساعدة مع الحفاظ على الخلية المكونة من قطعتين والغشاء والرقائق سليمة. بعد ذلك ، شطف الخلية بخمسة ملليلتر من نتريل الأسيتيل في صندوق القفازات. لإزالة الفلورايد الثلاثي الزائد من البورون ، قم بإزالة الخلية من صندوق القفازات واشطفها بخمسة ملليلتر من الإيثانول.

ثم انقع الخلية في الإيثانول الطازج لمدة 20 دقيقة. اشطف الخلية مرة أخرى بخمسة ملليلتر من الماء منزوع الأيونات 18.2 ميجا وانقعها في الماء العذب لمدة 20 دقيقة. اترك الخلية تجف في هواء المختبر المحيط.

ابدأ في ترسيب القشرة الذهبية بإضافة 3.0 مل من محلول طلاء الذهب التجاري إلى خلية التفلون. امزج المحلول برفق باستخدام ماصة لمدة دقيقتين لمساعدة محلول طلاء الذهب على التسلل إلى المسام تماما والحث على انهيار قلب البوليمر الكارهة للماء. ثم قم بتوصيل قطب العمل والقطب المضاد والقطب المرجعي المائي بإحصائيات محتملة وقم بتطبيق سالب 920 مللي فولت مقابل زوج الأكسدة والاختزال الفضي وكلوريد الفضة.

يتم تحديد طول أنبوب النانو الذهبي من خلال وقت الترسيب. يشير التيار الأولي البالغ حوالي 0.5 مللي أمبير إلى ترسيب ناجح. بعد الترسيب ، اشطف الخلية تحت تيار من 18.2 ميجا ماء منزوع الأيونات واتركها حتى تجف.

قم بإزالة الغشاء من مجموعة خلايا التفلون وإذابة الفضة والنحاس والنيكل ببضع قطرات من حمض النيتريك المركز على الجانب المطلي بالفضة. ثم قم بإزالة الحمض وشطف الأغشية ثلاث مرات لمدة 10 ثوان باستخدام 18.2 ميجا من الماء منزوع الأيونات بعد ذلك ، وحفر قلب البوليمر عن طريق غمر الغشاء طوال الليل في محلول حجم من ثلاثة إلى واحد من حمض الكبريتيك و 30٪ بيروكسيد الهيدروجين. بعد هذه الخطوة ، سيظهر الغشاء باللون الأرجواني والشفاف.

في اليوم التالي ، قم بإزالة المحلول الحمضي وشطف الغشاء تحت تيار من 18.2 ميجا من الماء منزوع الأيونات. ثم قم بتقسيم الغشاء إلى قطع صغيرة ووضعها في جهاز طرد مركزي سعة 3.0 مل. قارورة. أضف ملليلترين من محلول هيدروكسيد الصوديوم المائي 3.0 مولار إلى القارورة وقم بتحريكه في خلاط ساخن يعمل بسرعة 1000 دورة في الدقيقة و 40 درجة مئوية لمدة ثلاث ساعات أو حتى يذوب الغشاء.

بمجرد الذوبان ، قم بالطرد المركزي للخليط لمدة 10 دقائق عند 21،000 مرة من الجاذبية. أخيرا ، قم بإزالة السائل الطافي واستبدله ب 18.2 ميجا ماء منزوع الأيونات. كرر هذه الدورة ثلاث مرات.

تحتوي القارورة الآن على أنابيب نانوية ذهبية يمكن تعليقها من قبل الابن اللطيف على الابن والتعليق. سيظهر الحل مثل اللون الأرجواني. لقياس الأطياف البصرية للأنابيب النانوية الذهبية ، قم بطردها في محلول لمدة 10 دقائق عند 21،000 مرة من الجاذبية.

ثم قم بإزالة السائل الطافي واستبدله ب D two O.كرر هذه العملية ثلاث مرات. بعد ذلك ، قم بصوتنة الخليط لمدة 30 ثانية حتى يصبح المحلول واضحا وانقل المحلول إلى مليلتر واحد من الكوارتز vete. الحصول على أطياف الانقراض من 200 إلى 2000 نانومتر في مقياس الطيف الضوئي الذي يعمل في شعاع مزدوج.

الوضع الثاني موجودا الامتصاص المطابق لأوضاع البلازمين المستعرضة والطولية. بعد ذلك ، قم بقياس أطياف الحالة الصلبة عن طريق وضع الغشاء السليم على شريحة زجاجية وترطيبه ب D two O لزيادة الشفافية. ثم قم بتركيب الشريحة على حامل عينة غشاء رقيق وضعها في مقياس الطيف الضوئي القابل للأشعة فوق البنفسجية إلى النطاق المرئي الذي يعمل في وضع الشعاع المزدوج.

احصل على طيف الانقراض من 200 نانومتر إلى 1،300 نانومتر باستخدام شريحة زجاجية كمرجع. يعكس قياس أطياف الانقراض من 500 إلى 800 نانومتر الموضح هنا قطر 55 نانومتر للأنابيب النانوية الذهبية التي تم تشكيلها. يمكن أن يختلف الطول بناء على وقت الترسيب ويتم عرض ثلاث تجارب مختلفة هنا.

يمكن أيضا استخدام كل منها يمثل ترسبا مختلفا ومسح الوقت والمجهر الإلكتروني للإرسال لقياس الخصائص الفيزيائية للأنابيب النانوية الذهبية. تظهر هنا صورة مجهر إلكتروني ماسح للمقطع العرضي لأنبوب نانو ذهبي مصنوع باستخدام ناقل حركة قالب PO 55 نانومتر. يعطي المجهر الإلكتروني دقة عالية مماثلة عند قياس الأبعاد الفيزيائية مثل قطر وطول الأنابيب النانوية الذهبية المختلفة.

في هذا الرسم البياني ، تم قياس 100 أنبوب نانوي لسبع أوقات ترسيب مختلفة. نتج عن ذلك ارتباط خطي بين وقت الترسيب وطوله. باتباع هذا الإجراء ، يمكن تشغيل الأنابيب النانوية الذهبية باستخدام تحليلات مثل الحمض النووي أو الجزيئات الحيوية الأخرى ، ويمكن التحقيق في فائدتها كأجهزة استشعار حيوية عن طريق قياس التحول في رنين البلازما الناجم عن أحداث ربط التحليل.

ستسمح هذه التقنية للباحثين في مجال البلازما وتكنولوجيا النانو باستكشاف كيفية تأثير الشكل على الخصائص البصرية. يمكن أن تعمل الأنابيب النانوية الذهبية أيضا كمستشعرات معامل الانكسار ، والتي يمكنها اكتشاف أحداث الارتباط الجزيئي بدقة أكبر. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية ترسيب المعادن والبوليمرات داخل مسام أغشية أكسيد الألومنيوم الأنودية لتصنيع كل من الأنابيب النانوية المركبة والمكونة المكونة وأحادية وقياس خصائصها البصرية.