Name: Verwendung Polystyrol- Block -Poly (Acrylsäure) beschichteten Metallnanopartikel als Monomere für ihre Homo- und Polymerisation (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-07-09T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 2 s
Description: Erfahren Sie die Synthese und Assemblierung von Metallnanopartikeln mit Polystyrol-Block-Polyacrylsäure-Polymeren zu langen Homo- und Copolymerketten unter sauren Bedingungen.

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Die Autoren danken der NRF (CRP-4-2008-06), A*Star (SERC 112-120-2011) und MOE (RG14/13) Singapur für die finanzielle Unterstützung.

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<li>Xia, H., Su, G., Wang, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Size-Dependent+Electrostatic+Chain+Growth+of+pH-Sensitive+Hairy+Nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Size-Dependent Electrostatic Chain Growth of pH-Sensitive Hairy Nanoparticles.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 52, 3726-3730 (2013).</li>
<li>Wang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unconventional+Chain-Growth+Mode+in+the+Assembly+of+Colloidal+Gold+Nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Unconventional Chain-Growth Mode in the Assembly of Colloidal Gold Nanoparticles.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 51, 8021-8025 (2012).</li>
<li>Wang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Homo-+and+Co-polymerization+of+Polysytrene-block-Poly%28acrylic+acid%29-Coated+Metal+Nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Homo- and Co-polymerization of Polysytrene-block-Poly(acrylic acid)-Coated Metal Nanoparticles.</a> ACS Nano. 8, 8063-8073 (2014).</li>
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<li>Yu, Y., Zhang, L., Eisenberg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Morphogenic+Effect+of+Solvent+on+Crew-Cut+Aggregates+of+Apmphiphilic+Diblock+Copolymers%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Morphogenic Effect of Solvent on Crew-Cut Aggregates of Apmphiphilic Diblock Copolymers.</a> Macromolecules. 31, 1144-1154 (1998).</li>
<li>Liu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toroidal+Micelles+of+Polystyrene-block-Poly%28acrylic+acid%29%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Toroidal Micelles of Polystyrene-block-Poly(acrylic acid).</a> Small. 7, 2721-2726 (2011).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Die mechanistischen Details der Synthesen berichtet und in den früheren Veröffentlichungen diskutiert. 20,21 Hier konzentrieren wir uns auf die Grundprinzipien der Synthesebedingungen. Für die Polymerisation von Nanopartikeln ist es bevorzugt, dass Nanopartikel von einheitlicher Größe verwendet. Wir folgen der Literatur beschriebenen Verfahren, um die gleichmäßige Au-Nanopartikeln, 23 Au-Nanostäbchen, 24 und Te-Nanodrähte. 25 In der Regel bessere Gleichmäßigkeit Größe erhalten...

Trotz großer Fortschritte in der Synthese von Nanopartikeln in den letzten zwei Jahrzehnten bleibt ihre geordnete Anordnung eine große Herausforderung. Unsere synthetischen Fähigkeiten bei der Zusammenstellung der Grundbausteine sind von entscheidender Bedeutung für die Erforschung und Nutzung ihrer synergistischen Effekte und kollektiven Eigenschaften. Die Entwicklung neuer Reaktionswege und die Erforschung der zugrundeliegenden Mechanismen sind daher die Sprungbretter zur rationalen Synthese komplexer Nanobauelemente. 
Unter der reichen strukturellen Vielfalt möglicher Nanopartikel-Anordnungen haben eindimensionale (1D) Ketten nützliche Anwendungen in der Nanoelektronik, Optoelektronik und Biosensoren gezeigt. 1-4 Typischerweise erfordert die Selbstorganisation von Nanopartikeln zu kettenartigen Strukturen magnetische oder elektrische Dipolwechselwirkungen, anisotrope elektrostatische Abstoßung oder externe Vorlagen. 5-11 Für die dipolinduzierte Assemblierung benötigt man Nanopartikel mit permanenten Dipolen, wie z.B. magnetische Nanopartikel und Halbleiter-Nanopartikel unter speziellen Bedingungen. Für Nanopartikel ohne permanenten Dipol wurde gezeigt, dass die relativ schwächere elektrostatische Abstoßung an den Enden der Nanopartikelketten die selektive Anlagerung von Nanopartikeln daran und damit das Wachstum der 1D-Kette fördern kann. 16,17 Da die Nanopartikel untereinander und mit den Oligomeren aggregieren können, folgt die Aggregation oft dem intrinsischen Stufenwachstumsmodus, was zu einer kurzen Kettenlänge und mangelnder Kontrolle über die Verzweigung führt. Schließlich können Nanopartikel an 1D-Templates adsorbiert werden, um Ketten zu bilden, aber in der Regel ist es sehr schwierig, eine sichere Verankerung zu erreichen und Lücken zwischen den Nanopartikeln zu vermeiden. 
Mit diesen bestehenden Methoden ist die Heteroassemblierung oder "Copolymerisation" von Nanopartikeln besonders schwierig. Einige Pionierarbeiten haben die "Copolymerisation" kurzer Nanopartikelketten unter Ausnutzung des magnetischen Dipols18 oder der elektrostatischen Abstoßung nachgewiesen. 19
Kürzlich haben wir über die Homo- und Copolymerisation von PSPAA-beschichteten Nanopartikeln zu Ketten berichtet. 20,21 Dieser neue Syntheseweg beinhaltet eine einfache kolloidale Synthese und die generische Verwendung verschiedener Arten von Nanopartikeln. Es ermöglicht ultralange Ketten ohne Verzweigung und ermöglicht eine einfache Kontrolle über deren Länge und Breite (ein-, zwei- und dreizeilige Ketten). Am wichtigsten ist, dass Zufalls- und Copolymere von Nanopartikeln mit verbesserter Strukturkontrolle synthetisiert werden können. In dieser Arbeit stellen wir Videoprotokolle für die entsprechenden Synthesen zur Verfügung, um eine detaillierte Demonstration und Präsentation zu geben.

<table><tbody><tr><td>Gold(III)-chlorid-Trihydrat, ACS-Reagenz &ge; 49,0 % Au-Basis</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G4022</td><td>HAuCl4</td></tr><tr><td>Natriumcitrat-Dihydrat, 99 %</td><td>Alfa Aesar A12274</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Natriumborhydrid, &ge; 99%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>71321, Fluka</td><td></td></tr><tr><td>Hexadecyltrimethylammoniumbromid, &ge; 98</td><td>% Sigma-Aldrich</td><td>H5882</td><td>CTAB</td></tr><tr><td>Silbernitrat, 99,9999% Spurenmetallbasis</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>204390</td><td></td></tr><tr><td>L-Ascorbinsäure, BioXtra, &ge; 99,0%, kristallines</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A5960</td><td></td></tr><tr><td>Tellurdioxid, &ge; 99%&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>243450</td><td></td></tr><tr><td>Hydrazin-Monohydrat, 64-65%, Reagenzqualität, 98%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>207942</td><td></td></tr><tr><td>Poly(styrol-b-acrylsäure) (PS154-PAA49)</td><td>Polymerquelle</td><td>P4673A-SAA</td><td>PS16000-PAA3500</td></tr><tr><td>Poly(styrol-b-acrylsäure) (PS144-PAA 28)</td><td>Polymerquelle</td><td>P4002-SAA</td><td>PS15000-PAA1600</td></tr><tr><td>2-Naphthalinthiol, &ge; 99,0 % (GC)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>88910, Fluka</td><td></td></tr><tr><td>Natriumdodecylsulfat, 99 %</td><td>Alfa Aesar</td><td>A11183</td><td></td></tr><tr><td>einwandige Kohlenstoffnanoröhren, 99 % ultrareines</td><td>NanoIntegris</td><td>PC10344a</td><td></td>,</tr><tr><td>Natriumhydroxid</td><td>Sinopharm</td><td>S1900136</td><td></td></tr><tr><td>1,2-Dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphothioethanol (Natriumsalz)</td><td>Avanti polare Lipide</td><td>870160P</td><td>PSH</td></tr><<tr><td>em>N,N-dimethylformamid</td><td>Merck</td><td>SA4s640012</td><td></td></tr><tr><td>Ethanol, absolut</td><td>Fischer</td><td>E/0650DF/17</td><td></td></tr><tr><td>Salzsäure, 37%</td><td>Honig gut</td><td>10189005</td><td>Verdünnen auf 1&nbsp; M vor dem Gebrauch</td></tr></tbody></table>

verwendung polystyrol-<em&gt; block</em&gt; -poly (acrylsäure) beschichteten metallnanopartikel als monomere für ihre homo- und polymerisation

Using Polystyrene-block-poly(acrylic acid)-coated Metal Nanoparticles as Monomers for Their Homo- and Co-polymerization

Wir stellen eine schablonenfreie Methode vor, um Nanopartikel zu langen Ketten ohne Seitenzweige zu "polymerisieren". Eine Vielzahl von Nanopartikeln wird in Polystyrol-Block-Poly(acrylsäure)-Schalen (PSPAA) verkapselt und dann als Monomere für ihre Selbstorganisation verwendet. Es ist bekannt, dass sich sphärische PSPAA-Mizellen nach der Säurebehandlung zu zylindrischen Mizellen zusammensetzen. Unter Ausnutzung dieser Tendenz werden die Kern-Schale-Nanopartikel dazu gebracht, sich zu aggregieren, zu verschmelzen und sich dann in lange Ketten umzuwandeln. Wenn mehr als eine Art von Nanopartikeln verwendet wird, können zufällige und Block-"Copolymere" von Nanopartikeln erhalten werden. Detaillierte Verfahren werden für die PSPAA-Verkapselung von Nanopartikeln, die Homo- und Copolymerisation der Kern-Schale-Nanopartikel, die Trennung und Reinigung der resultierenden Nanopartikelketten berichtet. Es werden auch Umwandlungen von einzeiligen Ketten in zwei- und dreizeilige Ketten vorgestellt. Die Synergie zwischen der Polymerhülle und den eingebetteten Nanopartikeln führt zu einem ungewöhnlichen Polymerisationsmodus für das Kettenwachstum, wodurch lange Nanopartikelketten entstehen, die sich von den Produkten des traditionellen Aggregationsprozesses unterscheiden.

Die Nanopartikelmonomere und Ketten durch TEM. 1 zeigt die repräsentative TEM-Bilder der PSPAA eingekapselt Monomeren und bestätigt die Morphologien und Größen (Abbildung 1). Da einige Monomere in der Regel in der Probe nach der &quot;Polymerisation&quot; bleiben, wird die Probe in der Regel gereinigt und vor dem für die TEM-Charakterisierung konzentriert. Ein Fleck wurde während der Herstellung der TEM-Proben durch Mischen der Probenlösung mit 1% Ammoniummolybdat, um die Polymerhülle m...

Wir berichten über Protokolle zur "Polymerisation" verschiedener Arten von polymerverkapselten Metallnanopartikeln in lange Ketten von "Homo-" und "Co-Polymeren".

Verwendung Polystyrol-<em&gt; Block</em&gt; -Poly (Acrylsäure) beschichteten Metallnanopartikel als Monomere für ihre Homo- und Polymerisation

We present a template-free method for &#8220;polymerizing&#8221; nanoparticles into long chains without side branches. A variety of nanoparticles are ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, verschiedene Arten polymerummantelter metallischer Nanopartikel zu langen Ketten aus Homo- und Copolymeren zusammenzufügen. Dies wird erreicht, indem zunächst metallische Nanopartikel mit unterschiedlichen Größen und Morphologien synthetisiert werden. Der zweite Schritt besteht darin, die Nanopartikel mit Polystyrol-block-Polyacrylsäure oder P-S-P-A-A-Polymeren zu umhüllen.Anschließend werden die polymerummantelten Nanopartikel durch Inkubation unter sauren Bedingungen zu Ketten assembliert. Alternativ kann eine heterogene Assemblierung erreicht werden, indem Ketten aus verschiedenen Nanopartikeln zusammengesetzt werden. Abschließend dient die Transmissionselektronenmikroskopie der Überwachung der Morphologie der Nanopartikel, der Ummantelung der Nanopartikel sowie der assemblierten Ketten. Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber der bestehenden Methode, die gewöhnlich stöchiometrische Mengen für die lineare Assemblierung erfordert, liegt darin, dass sie nicht nur die Bildung von homotypen Nanopartikelketten, sondern auch die heterotypische Assemblierung verschiedener Nanopartikel ermöglicht. Auf diese Idee kamen wir, als wi

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Die kristallisationsgesteuerte Selbstmontage (CDSA) zeigt die einzigartige Fähigkeit, zylindrische Nanostrukturen aus schmalen Längenverteilungen herzustellen. Gezeigt werden die organokatalyzierte ringöffnende Polymerisation von '-Caprolacton und die anschließenden Kettenverlängerungen von Methylmethacrylat und N,N-Dimethylacrylamid. Ein lebendiges CDSA-Protokoll, das monodisperse Zylinder bis zu einer Länge von 500 nm erzeugt, wird skizziert.

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Verwendung Polystyrol-

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