Name: التخليق المائي للجسيمات النانوية البلازمونية من سبائك الذهب والقصدير (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-03-15T14:40:00.000+00:00
Duration: 3 min 54 s
Description: اكتشف طريقة التخليق المائي لجسيمات Au-Sn النانوية البلازمونية باستخدام بذور الذهب المحضرة بطريقة Turkevich. تتيح هذه التقنية الودودة للبيئة تعديل الخصائص البلازمونية لاستخدامات متنوعة في الاستدامة والطاقة.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

يتعلق هذا العمل بجوائز وزارة البحرية N00014-20-1-2858 و N00014-22-1-2654 الصادرة عن مكتب البحوث البحرية. تم دعم التوصيف جزئيا من قبل برنامج أجهزة البحث الرئيسية لمؤسسة العلوم الوطنية في إطار Grant 2216240. كما تم دعم هذا العمل جزئيا من قبل جامعة ماساتشوستس لويل وكومنولث ماساتشوستس. نحن ممتنون لمرافق الأبحاث الأساسية UMass Lowell.

المعدات والكواشف المستخدمة في الدراسة مدرجة في جدول المواد.
1. طريقة تخليق Turkevich لبذور الجسيمات النانوية Au المغطاة بالسيترات
<ol><li>تنظيف الأواني الزجاجية<ol><li>نظف الأواني الزجاجية وألواح التقليب باستخدام أكوا ريجيا (نسبة 1: 3 مول من HNO3: HCl).</li>
		<li>اشطفه بالماء عالي النقاء حتى لا تبقى رائحة وجفف قبل الاستخدام.</li>
	</ol></li>
	<li>تحضير محاليل الكاشف<ol><li>قم بقياس 39.4 مجم من HAuCl4∙3H2O باستخدام ميزان تحليلي في قارورة تلألؤ زجاجية نظيفة وملصقة سعة 20 مل. لتحضير محلول 10 مللي متر ، ماصة دقيقة 10 مل من الماء عالي النقاء في المحلول.</li>
		<li>قم بقياس 58.8 مجم من ثنائي هيدرات سترات ثلاثي الصوديوم باستخدام ميزان تحليلي في قارورة تلألؤ زجاجية نظيفة وملصقة سعة 20 مل. لتحضير محلول 100 مللي متر ، ميكروماصة 10 مل من الماء عالي النقاء في المحلول.</li>
		<li>Sonicate كل من حلول السلائف قبل الاستخدام لمدة 30 ثانية ؛ تأكد بصريا من حدوث الذوبان الكلي للكاشف.</li>
	</ol></li>
	<li>تخليق بذور الاتحاد الافريقي<ol><li>ضع قضيب تقليب نظيف 25.4 مم من البولي تترافلورو إيثيلين (PTFE) في دورق نظيف بقاع دائري سعة 250 مل.</li>
		<li>أضف 58.56 مل من الماء عالي النقاء إلى الدورق.</li>
		<li>حرك هذه القارورة على عباءة تسخين 120 فولت 250 مل ، موضوعة على طبق تحريك.</li>
		<li>قم بتجميع عباءة التسخين واضبط وحدة التحكم في الحرارة المرفقة على 138 درجة مئوية ، مع التحريك عند 640 دورة في الدقيقة.</li>
		<li>قم بتوصيل مكثف بأعلى الدورق السفلي المستدير ، وقم بتثبيته على حامل ، وقم بتدفق الماء عبر المكثف.</li>
		<li>عندما يغلي الماء عند 100 درجة مئوية ويكون التفاعل عند الارتجاع ، مباشرة ماصة 1.2 mL من 10 mM HAuCl4 في المحلول عن طريق إزالة المكثف لفترة وجيزة.</li>
		<li>اسمح للتفاعل بالعودة إلى الارتجاع ، ثم افصل المكثف.</li>
		<li>حقن بسرعة 480 ميكرولتر من محلول سترات ثلاثي الصوديوم 100 مللي متر دفعة واحدة في إضافة واحدة. ملاحظة: يجب إضافة سترات الصوديوم ثلاثية الصوديوم 100 مللي متر بسرعة بحقنة واحدة لضمان تكوين جسيمات أحادية التشتت متسقة.</li>
		<li>ضع المكثف على الفور مرة أخرى على القارورة واترك المحلول يرتد لمدة 8 دقائق. ملاحظة: بعد حوالي 2 دقيقة من حقن السيترات ، يجب ملاحظة تغير اللون المرئي إلى اللون الأرجواني الداكن والأحمر ، مع اللون النهائي بورجوندي.</li>
		<li>بعد 8 دقائق ، قم بإزالة القارورة ذات القاع المستدير من عباءة التسخين واتركها تعود إلى درجة حرارة الغرفة.</li>
	</ol></li>
</ol>2. تخليق الجسيمات النانوية ثنائية المعدن Au-Sn
<ol><li>تحضير حلول السلائف<ol><li>لتحضير محلول بولي فينيل بيروليدون (PVP) بنسبة 10٪ بالوزن ، قم بتنفيذ الخطوات التالية:<ol><li>قم بقياس 0.1 جم من PVP بدقة باستخدام ميزان تحليلي في قنينة تلألؤ زجاجية نظيفة وملصقة سعة 20 مل.</li>
			<li>ميكروماصة 1 مل من الماء عالي النقاء في القارورة. Sonicate لمدة 1 دقيقة ليذوب تماما.</li>
		</ol></li>
		<li>لتحضير محلول 5 mM SnCl4 ، اتبع الخطوات المذكورة أدناه:<ol><li>باستخدام ماصة صغيرة ، انقل 7.5 مل من الماء عالي النقاء إلى قنينة تلألؤ نظيفة سعة 20 مل.</li>
			<li>قم بحقن 4.34 ميكرولتر من SnCl4 بسرعة في القارورة باستخدام ماصة دقيقة وقم بتدوير المحلول حتى يذوب تماما. تنبيه: يجب التعامل مع محلول SnCl4 في غطاء دخان بسبب تآكله وأبخرته وتفاعله في الظروف المحيطة التي قد تؤدي إلى تحلل الكاشف.</li>
		</ol></li>
		<li>لتحضير محلول 260 مللي مول NaBH4 ، اتبع الخطوة أدناه:<ol><li>قم بقياس 20 مجم من NaBH4 بدقة باستخدام ميزان تحليلي في قارورة تلألؤ زجاجية نظيفة وملصقة سعة 20 مل. ملاحظة: يتم تحضير محلول NaBH4 مباشرة قبل الحقن في العينة.</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>تشكيل الجسيمات النانوية ثنائية المعدن<ol><li>ماصة 6 مل من بذور Au والكمية المقابلة من الماء عالي النقاء إلى قارورة تلألؤ زجاجية نظيفة سعة 20 مل مع قضيب تحريك PTFE مقاس 12.7 مم. ملاحظة: تعتمد كمية المياه فائقة النقاء و PVP و SnCl4 و NaBH4 على محلول Au-Sn الذي يتم تصنيعه ويمكن العثور عليه في الجدول 1.</li>
		<li>ضع القارورة على طبق تحريك وابدأ في التقليب عند 1500 دورة في الدقيقة.</li>
		<li>ماصة الكمية المناسبة من 10٪ بالوزن PVP في قارورة التفاعل.</li>
		<li>أضف الكمية المقابلة من محلول 5 mM SnCl4 في قارورة التفاعل.</li>
		<li>قم بإزالة قارورة التفاعل وتغطيتها بإحكام وضعها في حمام ماء ساخن على حرارة 60 درجة مئوية لمدة 10 دقائق. ملاحظة: قد تبقى قضبان التقليب في القوارير أثناء هذه الخطوة.</li>
		<li>بعد 10 دقائق ، أخرج القارورة من حمام الماء الساخن ، وقم بفكها ، وضعها مرة أخرى على طبق التحريك عند 1500 دورة في الدقيقة.</li>
		<li>أضف 2.03 مل من الماء عالي النقاء إلى القارورة التي تحتوي على NaBH4 الصلب ، وقم بتغطيتها بإحكام ، ورجها حتى تذوب.</li>
		<li>قم على الفور بسحب محلول NaBH4 260 mM في قنينة التفاعل في حقنة واحدة سريعة واتركه يقلب لمدة 30 ثانية. ملاحظة: يتغير المحلول من اللون العنابي إلى الأصفر البرتقالي مع تكوين الفقاعة.</li>
		<li>قم بإزالة قارورة التفاعل من لوحة التحريك ، وقم بتغطيتها بشكل غير محكم ، وضعها في حمام ماء ساخن بدرجة حرارة 60 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة.</li>
		<li>بعد 20 دقيقة ، أخرج القارورة من حمام الماء الساخن.</li>
		<li>قم بإزالة شريط التحريك من قارورة التفاعل.</li>
		<li>اترك المحلول يبرد إلى درجة حرارة الغرفة قبل التوصيف.</li>
	</ol></li>
</ol>3. التوصيف البصري للجسيمات النانوية البلازمونية ثنائية المعدن
<ol><li>قم بتصفير الأداة باستخدام الماء عالي النقاء في كفيت الكوارتز كفراغ وقم بتشغيل تصحيح الخلفية.</li>
	<li>انقل العينة إلى كوفيت كوارتز نظيف بطول مسار 1 سم للحصول على الطيف المرئي للأشعة فوق البنفسجية بمدى 200-700 نانومتر.</li>
</ol>4. التوصيف الهيكلي للجسيمات النانوية البلازمونية ثنائية المعدن
<ol><li>انقل كمية مناسبة من العينة إلى أنبوب طرد مركزي صغير سعة 2.0 مل باستخدام ماصة دقيقة وأجهزة طرد مركزي في درجة حرارة الغرفة عند 5510 × جم لمدة 8 دقائق.</li>
	<li>بعد 8 دقائق ، قم بإزالة المادة الطافية من الأنبوب باستخدام ماصة دون إزعاج الحبيبات. تترك الكريات في قاع الأنابيب.</li>
	<li>أضف 1.50 مل من الماء عالي النقاء إلى الأنابيب التي تحتوي على الحبيبات والدوامة لإعادة الاستخدام.</li>
	<li>أجهزة الطرد المركزي العينات مرة أخرى في 5510 × غرام لمدة 8 دقائق.</li>
	<li>بعد الانتهاء ، قم بإزالة معظم المادة الطافية ، وترك عينة مركزة في كل أنبوب. يجب أن يبقى حوالي 200 ميكرولتر من غرواني الجسيمات المركزة.</li>
	<li>باستخدام ماصة ، انقل العينات المركزة إلى حامل سيليكون بدون خلفية.</li>
	<li>ضع الحامل مكشوفا في مجفف حتى يجف تماما.</li>
	<li>بمجرد تجفيفها ، ضع العينة في مقياس حيود الأشعة السينية لجمع البيانات. تم استخدامα Cu K بطول موجي 1.54 Å كمصدر للأشعة السينية بمعدل مسح عند 1 ° min-1 في نطاق 2θ من 10 ° -90 °.</li>
</ol>5. تصوير الجسيمات النانوية البلازمونية ثنائية المعدن
<ol><li>انقل كمية مناسبة من العينة إلى أنبوب طرد مركزي دقيق سعة 2.0 مل باستخدام ماصة صغيرة وأجهزة طرد مركزي عند 5,510 × جم لمدة 8 دقائق (عند RT).</li>
	<li>بعد 8 دقائق ، قم بإزالة المادة الطافية من الأنبوب باستخدام ماصة دون إزعاج الحبيبات. تترك الكريات في قاع الأنابيب.</li>
	<li>أضف 1.5 مل من الماء عالي النقاء إلى الأنابيب التي تحتوي على الحبيبات والدوامة لإعادة الإرسال.</li>
	<li>عينات أجهزة الطرد المركزي مرة أخرى عند 5510 × جم لمدة 8 دقائق.</li>
	<li>بعد الانتهاء ، قم بإزالة معظم المادة الطافية وحرك الأنبوب يدويا عن طريق هز العينة حتى يتم تشتيت الحبيبات بشكل متجانس في المادة الطافية المتبقية. اترك العينة المركزة في كل أنبوب.</li>
	<li>باستخدام ماصة صغيرة ، ماصة 10 ميكرولتر من العينة المركزة على شبكة المجهر الإلكتروني الناقل للكربون من النوع B (TEM).</li>
	<li>ضع الشبكة مكشوفة في مجفف لمدة 2 ساعة تقريبا حتى تجف. ملاحظة: تم إجراء تصوير العينة باستخدام TEM بجهد متسارع 100 كيلو فولت ؛ تم إجراء تحليل إضافي لتعدد التشتت وتحليل الحجم باستخدام برنامج ImageJ.</li>
</ol>

التخليق المائي للجسيمات النانوية البلازمونية من سبائك الذهب والقصدير

<ol><li>Fonseca Guzman, M. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmon+manipulation+by+post-transition+metal+alloying%5BTitle%5D)+AND+%22Matter%22%5BJournal%5D)">Plasmon manipulation by post-transition metal alloying.</a> Matter. 6 (3), 1-17 (2023).</li>
<li>Branco, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+gold-tin+alloy+nanoparticles+with+tunable+plasmonic+properties%5BTitle%5D)+AND+%22STAR+Protoc%22%5BJournal%5D)">Synthesis of gold-tin alloy nanoparticles with tunable plasmonic properties.</a> STAR Protoc. 4 (3), 102410(2023).</li>
<li>Kelly, K. L., Coronado, E., Zhao, L. L., Schatz, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+optical+properties+of+metal+nanoparticles%3A+The+influence+of+size%2C+shape%2C+and+dielectric+environment%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+Chem+B%22%5BJournal%5D)">The optical properties of metal nanoparticles: The influence of size, shape, and dielectric environment.</a> J Phys Chem B. 107 (3), 668-677 (2003).</li>
<li>Linic, S., Christopher, P., Xin, H., Marimuthu, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Catalytic+and+photocatalytic+transformations+on+metal+nanoparticles+with+targeted+geometric+and+plasmonic+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Acc+Chem+Res%22%5BJournal%5D)">Catalytic and photocatalytic transformations on metal nanoparticles with targeted geometric and plasmonic properties.</a> Acc Chem Res. 46 (8), 1890-1899 (2013).</li>
<li>Naldoni, A., Shalaev, V. M., Brongersma, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applying+plasmonics+to+a+sustainable+future%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Applying plasmonics to a sustainable future.</a> Science. 356 (6341), 908-909 (2017).</li>
<li>King, M. E., Fonseca Guzman, M. V., Ross, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Material+strategies+for+function+enhancement+in+plasmonic+architectures%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Material strategies for function enhancement in plasmonic architectures.</a> Nanoscale. 14 (3), 602-611 (2022).</li>
<li>Zhou, M., Li, C., Fang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noble-metal+based+random+alloy+and+intermetallic+nanocrystals%3A+Syntheses+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Rev%22%5BJournal%5D)">Noble-metal based random alloy and intermetallic nanocrystals: Syntheses and applications.</a> Chem Rev. 121 (2), 736-795 (2020).</li>
<li>Cortie, M. B., McDonagh, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+optical+properties+of+hybrid+and+alloy+plasmonic+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Rev%22%5BJournal%5D)">Synthesis and optical properties of hybrid and alloy plasmonic nanoparticles.</a> Chem Rev. 111 (6), 3713-3735 (2011).</li>
<li>Leitao, E. M., Jurca, T., Manners, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Catalysis+in+service+of+main+group+chemistry+offers+a+versatile+approach+to+p-block+molecules+and+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Chem%22%5BJournal%5D)">Catalysis in service of main group chemistry offers a versatile approach to p-block molecules and materials.</a> Nat Chem. 5 (10), 817-829 (2013).</li>
<li>Melen, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frontiers+in+molecular+p-block+chemistry%3A+From+structure+to+reactivity%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Frontiers in molecular p-block chemistry: From structure to reactivity.</a> Science. 363 (6426), 479-484 (2019).</li>
<li>Turkevich, J., Stevenson, P. C., Hillier, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+study+of+the+nucleation+and+growth+processes+in+the+synthesis+of+colloidal+gold%5BTitle%5D)+AND+%22Farad+Disc%22%5BJournal%5D)">A study of the nucleation and growth processes in the synthesis of colloidal gold.</a> Farad Disc. 11, 55-75 (1951).</li>
</ol>

يعلن المؤلفون عدم وجود مصالح متنافسة.

في هذه الدراسة ، تم تحضير بذور Au باستخدام طريقة Turkevich11. فيما يتعلق بالقيود الإجرائية لهذه الطريقة ، من الضروري إجراء حقن 480 ميكرولتر من سترات الصوديوم 100 مللي متر بسرعة. إذا تم حقن محلول السيترات ببطء ، فقد تتشكل جزيئات polydisperse بتوزيع كبير الحجم. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تؤثر نظافة الأواني الزجاجية بشكل كبير على جودة واتساق بذور Au. إذا لم يتم تنظيف الأواني الزجاجية جيدا قبل استخدامها مع ريجيا المائية ، يمكن أن تتجمع بذور Au ، والتي يمكن ملاحظتها بصريا إذا استمر اللون الأرجواني. من الأهمية بمكان التأكد من أن هذه البذور تبرد تماما إلى درجة حرارة الغرفة قبل التوصيف.
بمجرد تحديد مدى ملاءمة بذور Au ، يمكن استخدامها في تحضير جسيمات Au-Sn النانوية. أثناء صنع محلول 5 mM Sn ، يجب إجراء حقن SnCl4 داخل غطاء دخان ، ويجب توخي الحذر لتقليل تعرض محلول SnCl4 للهواء للحد من التدهور. المحلول شديد التفاعل في الظروف المحيطة ، وتآكل ، وينبعث منه أبخرة عند الفتح ، لذا فإن التعامل داخل غطاء الدخان ضروري لأسباب تتعلق بالسلامة. خطوة حاسمة أخرى في هذا التوليف هي إضافة محلول السلائف 260 mM NaBH4. هذا هو عامل الاختزال المستخدم لتقليل Sn إلى بذور Au ، لكن NaBH4 يتحلل بسرعة بمجرد خلطه بالماء. وبالتالي ، من الضروري الانتظار لإضافة الماء إلى NaBH4 الصلب حتى قبل الحاجة إليه مباشرة ثم حقنه بسرعة في قارورة المحلول بمجرد ذوبانه بالكامل. قد يؤدي التعرض المطول ل NaBH4 في المحلول إلى فقدان الفعالية في تقليل Sn بالكامل إلى بذور Au.
على الرغم من قيود هذه الطريقة ، إلا أنها قادرة على تصنيع الجسيمات النانوية مع ذروة LSPR البارزة وخصائص البلازمونية عالية الجودة. مع التنوع المحدود في المعادن الانتقالية النشطة بقوة في البلازمون ، تعد سبائك المعادن بعد الانتقال طريقة ناجحة لتمكين قابلية الضبط لطاقات البلازمون الأكثر قابلية للتطبيق1،2،3،6،7،8. من خلال الجمع بين معدن ما بعد الانتقال ، Sn ، مع معدن نبيل مثل Au ، يمكن إنشاء سبيكة تظهر رنين بلازمون عالي الطاقة ، مما يؤكد التأثير الوظيفي لسبائك المعادن بعد الانتقال في مستقبل التطبيقات القائمة على الأشعة فوق البنفسجية. الأمل هو أن هذه الجسيمات النانوية يمكن استخدامها في الحفز ، وتوصيل الأدوية ، والإلكترونيات الضوئية.

الجسيمات النانوية المعدنية البلازمونية 1,2 لها تطبيقات في الحفز ، والإلكترونيات الضوئية ، والاستشعار ، والاستدامة نظرا لقدرتها على امتصاص الضوء بكفاءة كبيرة ، وتركيز الضوء في أحجام دون نانومتر ، وتعزيز التفاعلات التحفيزية3،4،5. فقط عدد قليل من المعادن تعرض رنين البلازمون السطحي الموضعي الفعال (LSPRs). من بينها ، أحد المعادن المستكشفة على نطاق واسع هو Au3.
Au هو معدن نبيل تمت دراسته على نطاق واسع ومعروف بتكوين سبيكة مستقر مع معادن أخرى. ومع ذلك ، فإن Au LSPR يقتصر على المرئي والأشعة تحت الحمراء ولا يمكن ضبطه على طاقات أعلى6،7،8. وفي الوقت نفسه ، تتمتع فلزات ما بعد الانتقال بمجموعة متنوعة من الخصائص التفاعلية والتحفيزية المثيرة للاهتمام والتي تختلف عن المعادن النبيلة6،9،10. من خلال خلط Au مع معادن ما بعد الانتقال ، يمكن ضبط LSPR نحو طاقات أعلى نحو الأشعة فوق البنفسجية1. يركز هذا البروتوكول على صناعة السبائك Au-Sn. من المعروف أن Sn يمزج بسهولة مع العديد من المعادن ، ويمكن أن يحتوي على LSPRs للأشعة فوق البنفسجية ، وله تطبيقات تحفيزية مثيرة للاهتمام ، مثل تكوين حمض الفورميك عن طريق تقليل ثاني أكسيد الكربون6،7،8. تم تصنيع سبائك Au و Sn باستخدام عملية البذور من خلال الاختزال الكيميائي ونشر Sn في البذور.
الهدف الأساسي من هذه الطريقة هو توليف سبائك الجسيمات النانوية المعدنية المائية بسرعة (أي في غضون ساعات قليلة) واستنساخها على سطح الطاولة باستخدام الكيمياء المائية. في البداية ، يتم تحضير بذور Au باستخدام طريقة Turkevich11 ، متبوعة بتوليف الانتشار القائم على البذور ، وهي استراتيجية شائعة عند تكوين جسيمات نانوية عشوائية من السبائك8. والجدير بالذكر أن صناعة السبائك من Sn تتطلب وقتا قصيرا نسبيا (~ 30 دقيقة) في بيئة معتدلة بمعدات بسيطة مقارنة بالطرق الأخرى 7,8 التي تتطلب درجة حرارة أعلى أو أجهزة تفريغ أعلى أو مذيبات خطرة. يمكن إجراء هذه العملية في ظروف مائية خفيفة دون الحاجة إلى ضوابط بيئية مرهقة. تتميز سبائك Au-Sn الناتجة بمورفولوجيا وحجم وشكل وخصائص بصرية متسقة يمكن التحكم فيها عن طريق معالجة محتوى Sn.

<table><tbody><tr><td>أنابيب الطيف المركزي الدقيقة Basix</td><td>فيشر Scientific</td><td>Cat # 02-682-004</td><td></td></tr><tr><td>Cary 100 مقياس الطيف الضوئي المرئي للأشعة فوق البنفسجية</td><td>Agilent Technologies</td><td>Cat # G9821A ؛ RRID: SCR_019481</td><td></td></tr><tr><td>Cary WinUV</td><td>Agilent Technologies</td><td></td><td>https://www.agilent.com/en/product/molecular-spectroscopy/uv-vis-uv-visnir-spectroscopy/uv-vis-uv-vis-nirsoftware/cary-winuv-softwar</td></tr><tr><td>علم البلورات قاعدة بيانات مفتوحة</td><td>CrystalEye</td><td>RRID: SCR_005874</td><td>http://www.crystallography.net/</td></tr> <tr><td>Cu الكربون من النوع B Grids (200 شبكة ، 97 & micro ؛ ثقوب شبكية م)</td> <td>تيد بيلا</td><td>كات # 01811</td><td></td></tr><tr><td>Direct-Q 3 نظام تنقية المياه بالأشعة فوق البنفسجية</td><td>MilliporeSigma</td><td>Cat # ZRQSVR300</td><td></td></tr><tr><td>Entris الميزان التحليلي</td><td>Sartorius</td><td>Cat # ENTRIS64I-1SUS</td><td></td></tr><tr><td>قارورة زجاجية مستديرة القاع (250 مل) فيشر</td> <td>ساينتفيك</td><td>كات # FB201250</td><td></td></tr><tr><td>قوارير زجاجية متلألئة</td><td>Wheaton</td><td>Cat # 986548</td><td></td></tr><tr><td>حمض الهيدروكلوريك (حمض الهيدروكلوريك ، NF / FCC) فيشر</td> <td>Scientific</td><td>CAS: 7647-01-0 ، 7732-18-5</td><td></td></tr><tr><td>رباعي كلورو الهيدروجين (III) ثلاثي هيدرات (HAuCl4& middot ؛ 3H 2O ، 99.99٪)</td> <td>Alfa Aesar</td><td>CAS: 16961-25-4</td><td>محفوظة في مجفف من أجل اتساق النقاء والاستقرار</td></tr><tr><td>ImageJ</td><td>المعهد الوطني للصحة</td><td>RRID: SCR_003070</td><td>https://imagej.nih.gov/ij/download.html</td></tr><tr><td>Isotemp GPD 10 حمام الماء الساخن</td><td>فيشر Scientific</td><td>Cat # FSGPD10</td><td></td></tr><tr><td>Isotemp Hot Plate Stirrer</td><td>Fisher Scientific</td><td>Cat # SP88857200</td><td></td></tr><tr><td>Mili-Q ماء عالي النقاء (18.2 م & أوميغا ؛ - سم) نظام</td><td></td><td></td> <td>تنقية المياه</td></tr><tr><td>مقياس حيود الأشعة السينية Miniflex</td><td>Rigaku</td><td>RRID: SCR_020451</td><td>https://www.rigaku.com/products/xrd/miniflex</td></tr><tr><td>موديل 5418 جهاز طرد مركزي دقيق</td><td>Eppendorf</td><td>Cat # 022620304</td><td></td></tr><tr><td>حمض النيتريك (HNO 3 ، معتمد ACS Plus)</td><td>فيشر Scientific</td><td>CAS: 7697-37-2 ، 7732-18-5</td><td></td></tr><tr><td>تحكم في درجة الحرارة لتسخين عباءة</td><td>فيشر Scientific</td><td>Cat # 11476289</td><td></td></tr><tr><td>Optifit أطراف ماصة أرفف (0.5-200 & micro ؛ L)</td> <td>Sartorius</td><td>Cat # 790200</td><td></td></tr><tr><td>Optifit أطراف ماصة بأرفوف (10-1000 & مايكرو ؛ L)</td> <td>Sartorius</td><td>Cat # 791000</td><td></td></tr><tr><td>Philips CM12 120 كيلو فولت مجهر إلكتروني ناقل</td> الحركة <td>Philips</td><td>RRID: SCR_020411</td><td></td></tr><tr><td>ماصة (1-10 مل) الولايات</td> <td>المتحدة الأمريكية Scientific</td><td>Cat # 1051-0000</td><td></td></tr><tr><td>بولي (فينيل بيروليدون) (PVP ؛ الوزن الجزيئي [MW] = 40،000)</td> <td>Alfa Aesar</td><td>CAS: 9003-39-8</td><td>محفوظة في مجفف لتناسق النقاء والاستقرار</td></tr><tr><td>شريط التحريك المغناطيسي Practum Precision Balance</td><td>Sartorius</td><td>Cat # PRACTUM1102-1S</td><td></td></tr><tr><td>PTFE (12.7 مم)</td><td>Fisher Scientific</td><td>Cat # 14-513-93</td><td></td></tr><tr><td>PTFE شريط التحريك المغناطيسي (25.4 مم)</td> <td>فيشر ساينتفيك</td><td>كات # 14-513-94</td><td></td></tr><tr><td>كوارتز كوفيت (الطول والأوقات ؛ العرض والأوقات ؛ الارتفاع: 10 مم والمرات ؛ 12.5 مم والمرات ؛ 45 مم)</td> <td>فيشر ساينتفيك</td><td>كات # 14-958-126</td><td></td></tr><tr><td>عباءة تسخين مستديرة القاع 120 فولت 250 مل</td><td>فيشر ساينتفيك</td><td>كات # 11-476-004</td><td></td></tr><tr><td>SmartLab Studio II</td><td>Rigaku</td><td></td><td>https://www.rigaku.com/products/xrd/studio</td></tr><tr><td>بوروهيدريد الصوديوم (NaBH 4 ، 97 +٪) Alfa</td> <td>Aesar</td><td>CAS: 16940-66-2</td><td>محفوظة في مجفف لتناسق النقاء والاستقرار</td></tr><tr><td>أطراف ماصة SureOne ( 0.1-10 وميكرو ؛ L)</td> <td>فيشر ساينتفيك</td><td>كات # 02-707-437</td><td></td></tr><tr><td>ماصة ميكانيكية تاكتة (P10)</td> <td>سارتوريوس</td><td>كات # LH-729020</td><td></td></tr><tr><td>ماصة ميكانيكية تاكتة (P1000)</td> <td>سارتوريوس</td><td>كات # LH-729070</td><td></td></tr><tr><td>ماصة ميكانيكية تأكتا (P10000)</td> <td>سارتوريوس</td><td>كات # LH-729090</td><td></td></tr><tr><td>ماصة ميكانيكية تاكتة (P20)</td> <td>سارتوريوس</td><td>كات # LH-729030</td><td></td></tr><tr><td>ماصة Tacta الميكانيكية (P200)</td><td>Sartorius</td><td>Cat # LH-729060</td><td></td></tr><tr><td>كلوريد القصدير (IV) (SnCl4 ، 99.99٪) Alfa</td> <td>Aesar</td><td>CAS: 7646-78-8</td><td>محفوظة في غطاء الدخان ومختومة ب Parafilm بين الاستخدامات لتجنب التعرض للظروف المحيطة</td></tr> ثلاثي <tr><td>سترات الصوديوم ثنائي هيدرات (C6H5Na3O7& middot; 2H 2 O ، 99٪) Alfa</td> <td>Aesar</td><td>CAS: 6132-04-3</td><td>محفوظة في مجفف من أجل تناسق النقاء والاستقرار</td></tr><tr><td>حامل عينة Si بدون خلفية</td><td>Rigaku</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

Aqueous Synthesis of Plasmonic Gold-Tin Alloy Nanoparticles

يصف هذا البروتوكول تخليق بذور الجسيمات النانوية Au والتكوين اللاحق للجسيمات النانوية ثنائية المعدن Au-Sn. هذه الجسيمات النانوية لها تطبيقات محتملة في الحفز والإلكترونيات الضوئية والتصوير وتوصيل الأدوية. في السابق ، كانت طرق إنتاج جسيمات السبائك النانوية تستغرق وقتا طويلا ، وتتطلب ظروف تفاعل معقدة ، ويمكن أن يكون لها نتائج غير متسقة. يصف البروتوكول المبين أولا تخليق ما يقرب من 13 نانومتر من بذور الجسيمات النانوية Au باستخدام طريقة Turkevich. يصف البروتوكول التالي اختزال Sn ودمجه في بذور Au لتوليد جسيمات نانوية من سبائك Au-Sn. يتم وصف التوصيف البصري والهيكلي لهذه الجسيمات النانوية. بصريا ، تظهر رنين البلازمون السطحي الموضعي البارز (LSPRs) باستخدام التحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية. من الناحية الهيكلية ، يعكس حيود الأشعة السينية للمسحوق (XRD) جميع الجسيمات لتكون أقل من 20 نانومتر ويظهر أنماطا لمراحل Au و Sn و Au-Sn المتعددة بين المعادن. يتم الحصول على التشكل الكروي وتوزيع الحجم من التصوير المجهري الإلكتروني (TEM). يكشف TEM أنه بعد دمج Sn ، تنمو الجسيمات النانوية إلى قطر 15 نانومتر تقريبا.

يوضح الشكل 1 النتائج التمثيلية لبذور Au والجسيمات النانوية المصنوعة من سبائك Au-Sn. باتباع بروتوكول تخليق بذور Au ، لوحظت ذروة امتصاص متميزة وغير متماثلة حوالي 517 نانومتر مع حد أقصى للانقراض يبلغ حوالي 0.7 ، يتوافق مع LSPR. يتحول اللون الأزرق الذروة مع إضافة Sn ، ويرتبط بتغيير اللون البصري الواضح في العينة من بورجوندي إلى البرتقالي إلى البني الأسمر. لوحظ المزيد من التحول الأزرق وتوسيع الذروة مع زيادة نسبة Sn المضافة. يبلغ الحد الأقصى المتوقع ل LSPR حوالي 514 نانومتر و 502 نانومتر و 475 نانومتر و 470 نانومتر للإضافات بنسبة 10٪ و 20٪ و 30٪ و 40٪ Sn على التوالي. عند إضافة 40٪ Sn ، يمكن ملاحظة LSPR الرطب بشدة. ينخفض الانقراض مع زيادة كميات Sn بسبب انخفاض معاملات الانقراض مقارنة بجسيمات Au النانوية النقية.
يتم الحصول على 13 نانومتر كروية ، جزيئات Au أحادية التشتت للبذور. يجب أن ينمو حجم الجسيمات النانوية قليلا مع الحفاظ على شكل كروي عند دمج Sn. سيختلف الحجم اعتمادا على كمية Sn المضافة ، كما هو موضح في الجدول 2. تتم مقارنة بيانات البنية البلورية مع أنماط العصا المرجعية من قاعدة البيانات البلورية المفتوحة للمكعب المتمركز حول الوجه (FCC) Au (9013036) ، والثلاثي Au5Sn (1510571) ، و AuSn السداسي (1510301) 1.
يجب أن يظهر نمط بذور Au XRD قمم تتعلق فقط ب FCC Au ، مع ذروة أولية حوالي 38 درجة للانعكاس (111)1. لم يلاحظ أي قمة إضافية بخلاف إزاحة الذروة (111) للجسيمات النانوية المضافة بنسبة 10٪ Sn. يظهر انعكاس خافت حول 40 درجة ، يمثل سبيكة Au5Sn بين المعادن ، عند إضافة 20٪ Sn. يمكن رؤية قمم Au5Sn الأكثر تحديدا عند 30٪ و 40٪ Sn المضافة. يجب أن تظهر الإضافات التي تزيد عن 40٪ Sn أيضا قمم AuSn بين الفلزات.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66628/66628fig01.jpg"> الشكل 1: النتائج التمثيلية لبذور Au والجسيمات النانوية المصنوعة من سبيكة Au-Sn. (أ) التغير البصري النموذجي الذي لوحظ عند اختزال Sn. (ب) مظاهر بصرية مختلفة لبذور Au ومحاليل الجسيمات النانوية مع إضافة 10٪ -40٪ Sn. ج: الصور المجهرية الإلكترونية المرسلة التمثيلية للجسيمات النانوية. قضبان المقياس 100 نانومتر. (د) التحليل الطيفي المرئي للأشعة فوق البنفسجية و (ه) حيود الأشعة السينية لبذور Au والجسيمات النانوية مع إضافة 10٪ -40٪ Sn. الشكل مقتبس من برانكو وآخرون 2. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66628/66628fig01large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td colspan="2"></td>
			<td>بذور الاتحاد الافريقي (مل)</td>
			<td>مياه فائقة النقاء (مل)</td>
			<td>10٪ بالوزن٪ PVP (ميكرولتر)</td>
			<td>5 مللي متر SnCl4 (ميكرولتر)</td>
			<td>260 مللي متر هيدروكسيد الصوديوم4 (ميكرولتر)</td>
		</tr><tr><td colspan="2">10٪ إضافة Au-Sn</td>
			<td>6.00</td>
			<td>1.82</td>
			<td>31.9</td>
			<td>26.6</td>
			<td>153.2</td>
		</tr><tr><td colspan="2">20٪ إضافة Au-Sn</td>
			<td>6.00</td>
			<td>1.77</td>
			<td>35.9</td>
			<td>59.8</td>
			<td>172.4</td>
		</tr><tr><td colspan="2">30٪ إضافة Au-Sn</td>
			<td>6.00</td>
			<td>1.70</td>
			<td>41.0</td>
			<td>102.5</td>
			<td>197.0</td>
		</tr><tr><td colspan="2">إضافة 40٪ Au-Sn</td>
			<td>6.00</td>
			<td>1.61</td>
			<td>47.8</td>
			<td>159.4</td>
			<td>229.9</td>
		</tr></tbody></table>الجدول 1: أحجام محلول السلائف المطلوبة لتخليق جسيمات Au-Sn النانوية.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>عينة</td>
			<td>القطر (نانومتر)</td>
			<td>الانحراف المعياري (نانومتر)</td>
			<td>معامل الاختلاف (٪)</td>
		</tr><tr><td>بذور الاتحاد الافريقي</td>
			<td>13.3</td>
			<td>± 1.1</td>
			<td>8.3</td>
		</tr><tr><td>تمت إضافة 10٪ Sn</td>
			<td>13.3</td>
			<td>± 1.0</td>
			<td>7.6</td>
		</tr><tr><td>تمت إضافة 20٪ Sn</td>
			<td>13.6</td>
			<td>± 1.4</td>
			<td>10.6</td>
		</tr><tr><td>تمت إضافة 30٪ Sn</td>
			<td>14.4</td>
			<td>± 1.0</td>
			<td>7.1</td>
		</tr><tr><td>تمت إضافة 40٪ Sn</td>
			<td>15.8</td>
			<td>± 1.4</td>
			<td>9.0</td>
		</tr></tbody></table>الجدول 2: توزيع حجم الجسيمات النانوية.

هنا ، يتم وصف تخليق بذور الذهب (Au) باستخدام طريقة Turkevich. ثم تستخدم هذه البذور لتجميع الجسيمات النانوية المصنوعة من سبائك الذهب والقصدير (Au-Sn) ذات الخصائص البلازمونية القابلة للضبط.

This protocol describes the synthesis of Au nanoparticle seeds and the subsequent formation of Au-Sn bimetallic nanoparticles. These nanoparticles have ...

ينصب تركيز أبحاثنا على تصميم وإنشاء أنواع جديدة من المواد النانوية التي تتضمن مجموعة واسعة من العناصر التي تؤثر على التحديات الرئيسية في الاستدامة والطاقة. ينصب التركيز الأساسي لذلك على فهم كيفية خلط العناصر ذات الخواص المميزة عبر الجدول الدوري. تتطلب معظم توليفات الجسيمات النانوية المعدنية درجات حرارة عالية ومذيبات عضوية ونزيل الأكسجين.يعمل تركيبنا في ظروف معتدلة ، في الماء ، وعلى سطح المقعد مع تسخين معتدل. سيركز بحثنا المستقبلي على استكشاف قابلية تعميم هذه الاستراتيجية لدمج عناصر متعددة في جسيمات السبائك النانوية مع التحكم أيضا في حجمها وشكلها. هذه ضرورية لفتح خصائص جديدة.

aqueous-synthesis-of-plasmonic-gold-tin-alloy-nanoparticles

Research

JoVE Journal

Chemistry

الكيمياء

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.

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

&lt; p class = 'jove_content'&gt; يتم إجراء تخليق الجسيمات النانوية الذهبية الموحدة المطلية بقذائف أشباه الموصلات من CdS أو ZnS. يتم إجراء طلاء أشباه الموصلات عن طريق ترسيب غلاف كبريتيد الفضة أولا واستبدال كاتيونات الفضة بكاتيونات الزنك أو الكادميوم.

التوليف، وتوصيف، وFunctionalization الهجين الاتحاد الافريقي / أقراص مدمجة والاتحاد الافريقي / ZnS الأساسية / شل النانوية

&lt; p class = 'jove_content'&gt; نصف تخليق وخصائص الجسيمات النانوية Fe2O 3-Au متعددة الوظائف التي يتم إنتاجها بواسطة نهج كيميائي رطب ونحقق في خصائصها الحرارية الضوئية باستخدام تشعيع الليزر. تحتفظ الجسيمات النانوية المركبة Fe2O3-Au بخصائص كلتا المادتين ، مما يخلق بنية متعددة الوظائف ذات خصائص مغناطيسية وبلازمونية ممتازة.

هجين متعدد الوظائف الحديد<sub&gt; 2</sub&gt; O<sub&gt; 3</sub&gt; -Au النانوية لالتدفئة Plasmonic كفاءة

ويرد بروتوكول لتركيب الغروية من nanocubes الفضة وتصنيع هوائيات النانو التصحيح plasmonic مع الفرعي 10 نانومتر الثغرات.

الغروية توليف Nanopatch هوائيات للتطبيقات في Plasmonics وبصريات النانو

هنا، نقدم بروتوكول لفي الموقع تخليق جزيئات الذهب (AuNPs) داخل الفضاء البينية من الأفلام تيتانات الطبقات دون تجميع AuNPs. ولم يلاحظ أي تغيير الطيفي حتى بعد 4 أشهر. ويتوقع المواد توليفها التطبيقات في الحفز، الصور الحفز، وتطوير أجهزة plasmonic فعالة من حيث التكلفة.

في الموقع توليف الذهب النانوية دون تجميع في الفضاء البينية من الطبقات ملح التيتان أفلام شفافة

ونحن تثبت تلفيق صفائف الدوري نانوكوب الذهب باستخدام تقنيات معدني الغروية ومناقشة أهمية الأفلام نانوبلاسمونيك.

تصنيع صفائف الدوري نانوكوب الذهب باستخدام الطباعة الحجرية غرواني

نحن تقرير طريقة الحل توليف أسلاك الاتحاد الأفريقي الركازة زمنياً. بضبط يغاندس الجزيئية المستخدمة خلال التوليف، يمكن زراعة أسلاك الاتحاد الأفريقي من ركائز مختلفة مع خصائص سطح مختلفة. الاتحاد الأفريقي على أساس أسلاك متناهية الصغر النانو يمكن توليفها بضبط المعلمات رد فعل أيضا.

تركيب أسلاك الاتحاد الأفريقي الركازة زمنياً عبر إليه نمو نشط السطح

يتم تقديم بروتوكول للترسب الضوئي غير متساوي المدار من Pd على nanorods Au المعلقة بمائي عن طريق الإثارة بلازمون السطح المحلي.

الترسب الضوئي للPd on الغروية Au Nanorods بواسطة الإثارة البلازمون السطحية

طريقة موثوقة وسهلة الاستنساخ لإعداد وظيفية، والأشعة تحت الحمراء القريبة تنبعث منها مجموعات نانوية الذهب المنبعث بالضوء والكشف المباشر داخل خلايا هيلا عن طريق تدفق قياس الخلايا والمسح المجهري ليزر بؤري.

تركيب مجموعات نانوية ذهبية قريبة من الأشعة تحت الحمراء للتطبيقات البيولوجية

هنا هو بروتوكول لتركيب الفضة البلاديوم (Ag-Pd) سبائك الجسيمات النانوية (NPs) معتمدة على ZrO2 (Ag-Pd/ZrO2). يسمح هذا النظام بحصاد الطاقة من التشعيع الضوئي المرئي لتسريع التحولات الجزيئية والتحكم فيها. ويتجلى ذلك في تخفيض النيتروبزين في إطار التشعيع الخفيف الذي حفزه Ag-Pd/ZrO2 NPs.

إعداد جسيمات نانوية سبائك الفضة-البلاديوم للحفز بلازمونيك تحت الإضاءة الضوئية المرئية

يتم تقديم بروتوكول لتجميع ~ 12 نانومتر قطر الذهب الجسيمات النانوية (Au) في المذيبات العضوية. وتوج الجسيمات النانوية الذهب مع ليغاندس أوليلامين لمنع التكتل. الجسيمات النانوية الذهبية قابلة للذوبان في المذيبات العضوية مثل التولوين.

توليف الجسيمات النانوية الذهبية

اكتشف طريقة التخليق المائي لجسيمات Au-Sn النانوية البلازمونية باستخدام بذور الذهب المحضرة بطريقة Turkevich. تتيح هذه التقنية الودودة للبيئة تعديل الخصائص البلازمونية لاستخدامات متنوعة في الاستدامة والطاقة.

التخليق المائي للجسيمات النانوية البلازمونية من سبائك الذهب والقصدير

استكشف المزيد من الفيديوهات