Name: Synthese, Charakterisierung und Funktionalisierung von Hybrid Au / CdS und Au / ZnS Kern / Schale-Nanopartikel (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-03-02T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 19 s
Description: Erfahren Sie die Synthese von Goldnanopartikeln mit CdS- oder ZnS-Halbleiterschalen durch einen vierstufigen Kationenaustausch. Diese Methode ermöglicht präzise Kontrolle der Schalendicke für optoelektronische Anwendungen.

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Dieses Material basiert auf der Arbeit von der National Science Foundation unter CHE unterstützt - 1.352.507.

1. Synthese von Gold-Nanopartikeln <ol><li> Wiegen Sie das Goldsalz im Handschuhfach und fügen Sie vorher in ein Fläschchen mit Königswasser gereinigt, bevor sie mit Wasser in einem Messkolben verdünnt wird. Bereiten Sie eine 1 mM Gold (III) -chlorid-Trihydrat (393,83 g / mol) in 100 ml Wasser für Gold-Stammlösung. </li><li> Man wiegt 3,2 g feste CTAC (320 g / mol) und Hitze, in 25 ml Wasser, auf etwa 60 ° C für die Auflösung. Auf Raumtemperatur abkühlen und verdünnte die Mischung mit 50 ml Wasser in einem Messkolben eine 0,2 M Cetyltrimethylammoniumchlorid (CTAC) herzustellen. </li><li> Mischen Sie 20 ml 1 mM Goldlösung und 20 ml 0,2 M CTAC Lösung in einem Rundboden Kochkolben und in einem Ölbad auf 60 ° C. Lassen Sie für 10 Minuten zu mischen. </li><li> In 1,7 mg (1: 1 Molverhältnis) feste Boran tert-Butylamin (86,97 g / mol), um das Gold / CTAC Lösung und lassen Sie rühre 30 min. Hinweis: Lösung sollte tief rot. Die resultierende Lösung hat ein Goldpartikel concentration von etwa 5 um und kann für Monate in einer Zeit oder sofort verwendet für die nächste Phase der Reaktions gespeichert. </li></ol> 2. Beschichtung mit Silber <ol><li> Verwenden Sie präzise Reagenzienmengen zur Beschichtung der Nanopartikel mit einer silbernen Schale. Die Schale wird die Vorlage für die Größe und Form des Halbleiterschale bereitzustellen. Präzise Reagenz Mengen werden auch Nukleation von Silberpartikeln zu verhindern helfen. </li><li> Erste Berechnung das Volumen des Kerns ist , in cm 3 und Umstellung auf Masse pro Partikel die Dichte von Gold verwendet wird . Um beispielsweise das Kernvolumen zu berechnen, nehmen eine kugelförmige Nanopartikel mit einem Durchmesser von 15 nm ein Volumen von 1767,15 nm 3 zu geben und dann wandeln 3 cm (1,77 x 10 -18 cm 3). Multiplizieren Sie das Volumen durch die Dichte von Gold (19,3 cm 3) die Masse pro Teilchen zu berechnen (3,41 x 10 17). <ol><li> Unter Verwendung von 10 ml einer 5,3 uM Gold - Nanopartikel - Lösung, 5,30 x 10 -8 Molen pArtikel vorhanden. Multiplizieren Sie durch die Molmasse gibt die Masse von Gold in der Lösung (1,04 × 10 -5 g) zu berechnen. Teilen die Masse von Gold in der Lösung durch die Masse pro Partikel die Anzahl der Goldpartikel (3,06 x 10 11) zu finden. </li><li> Berechnen des Volumens der Nanopartikel mit einer 5 nm Schalendicke in cm 3 (8,18 x 10 18 cm 3) und subtrahiert diese von dem Volumen des Kerns Nanopartikel (1,77 x 10 -18 cm 3) die Schalenvolumen zu bestimmen , (6.41 x 10 -18). Konvertieren , dieses Volumen zu Masse von Silber durch durch die Anzahl von Goldpartikeln , und die Dichte von Silber (2,33 x 10 -4) multipliziert wird . Schalendicken im Bereich von 1-10 nm werden in dieser Studie verwendet werden. </li><li> Konvertieren Sie die Masse von Silber zu Mol Silber für eine 5 nm Schalenradius benötigt (2,33 x 10 -4). Aus diesem Wert berechnen das Volumen von 4,0 mM Silbernitrat 540 ul) Lösung benötigt foder die Menge an Gold in der Ausgangslösung (10 ml) verwendet. </li></ol></li><li> Bereiten Sie eine 4,0 mM AgNO 3 (169,87 g / mol) gelöst in 5 ml Wasser. In einem Ölbad 70 ° C, mischen 10 ml Stamm Gold-Nanopartikel mit Ascorbinsäure, um eine 20 mM Lösung herzustellen. </li><li> Fügen Sie die Silberlösung tropfenweise zu dem Gold und Ascorbinsäure-Lösung und ermöglichen die Reaktion 2 h rühren. Hinweis: Die Reaktion wird sich leicht orange (dünnere Schale) bis dunkelorange (dickere Schale) über den Verlauf der Reaktion. </li><li> Zentrifugieren Sie die Nanopartikel bei 21.130 × g für 10 min und redispergieren in sauberes Wasser. Den Überstand umfüllen von den pelletierten Nanopartikel bei der Entfernung von blanken Goldnanopartikel oder Silber-Nanopartikel zu unterstützen, die gebildet wurden. </li></ol> 3. Umwandlung der Shell zu Silber Sulfide <ol><li> Wiegen elementarem Schwefel in einem 200: 1-Molverhältnis zu dem Silber in der vorherigen Stufe des Experiments verwendet. Für 10 ml Au / Ag Kern-SchalePartikel und eine 5 nm Schale lösen sich 3 ml Oleylamin und 1,5 ml Ölsäure in 10 ml Toluol. <ol><li> Konzentrieren sich die Silberkolloide, durch Zentrifugation bei 21.130 × g für 10 min und in 1 ml Wasser zu verteilen. Anmerkung: Dieser Schritt hilft, die Effizienz der Extraktion von der wässrigen Schicht auf der organischen Schicht nach der Bildung der Silberhülle erhöhen. </li></ol></li><li> Fügen Sie die Kolloide, tropfenweise zu der Schwefellösung für 1 Stunde unter Rühren. Hinweis: Die Lösung wird sich dunkelblau (dünnere Schalen) bis violett (dickere Schalen), wie die Schwefe Fertigstellung geht. </li><li> Zentrifugieren der kolloidalen Lösung bei 4.000 xg für 10 min nach der Reaktion 2 h gerührt wurde das Wasser und nicht umgesetzten Schwefels aus der Lösung zu entfernen. Wieder zu dispergieren die Nanoteilchen in saubere Toluol mit Beschallung, falls erforderlich. <ol><li> Beschallen, die Nanopartikel in einem Ultraschallbad für 30 sec bis 1 min, um in Toluol zu dispergieren. Hinweis: Überschüssige Oleylamin oder ÖlSäure kann aus der Lösung fallen und aus dem weißen Feststoff dekantiert die Lösung nach diesem Schritt entfernt werden. </li></ol></li></ol> 4. Kationenaustauschchromatographie <ol><li> Machen Sie den Metallvorläufer durch Lösen des Metallnitrat in 1 ml Methanol, um eine 0,2 M - Lösung von Cd zu machen (NO 3) oder Zn (NO 3). Hinweis: Eine 0,8 M-Lösung kann für dickere Schalen verwendet werden, um die Menge an Methanol in Lösung zu verringern. <ol><li> Mischen, um die Metalllösung mit den Silbersulfid-geschälte Nanopartikel in einem 1: 1 Molverhältnis mit dem Silber. Erwärme auf 50 ° C für Cadmium Schale und 65 ° C für Zink Schalen unter einer Stickstoffatmosphäre. </li></ol></li><li> Hinzufügen tri-butylphosphin in einem 500: 1-Molverhältnis zu dem Metallvorläufer. Die Reaktionszeiten sind 2 Stunden für Cadmium und 20 Stunden für Zink. </li><li> Reinige durch Zentrifugation bei 21.130 xg für 10 min, um alle isolierten CdS oder ZnS Nanopartikel zu entfernen, die gebildet worden sein können. Dispergieren des pelleNanoTeilicles in ein sauberes unpolaren Lösungsmittel, wie Hexan, Toluol oder Chloroform. </li></ol> 5. Ligandenaustausch von Oleylamine <ol><li> Mischen Sie die Nanopartikel-Lösung mit dem 1,5-fachen Volumenverhältnis Ethanol zu kolloidalen Lösung in Toluol in einem Zentrifugenröhrchen. Zentrifuge bei 4000 × g für 10 min die Nanopartikel zu pelletieren. </li><li> Waschen Sie die Nanopartikel mit Ethanol und Zentrifuge einmal mehr, um die festen Partikel sammeln. Anmerkung: Die Partikel können in diesem Stadium aufbewahrt werden, aber die Entfernung von Ethanol ist notwendig, eine Aggregation zu verhindern. </li><li> Binden Liganden mit einer nukleophilen Bindungsgruppe an die Oberfläche über ungebundenem kationischen Stellen auf der Schale. 11-Mercaptoundecansäure und 3,4-Diaminobenzoesäure sind geeignete Moleküle, die die Nanopartikel wasserlöslichen lassen. <ol><li> Disperse die Nanopartikel in die Ligandenlösung in einem großen Überschuss, etwa 10-fach höheren Konzentration als die nativen Oleat Moleküle. Rühren Sie die Partikel bei Raumtemperatur overnight zu Verschiebung von restlichen Oleat Moleküle ermöglichen. </li><li> Zentrifugieren Sie die Lösung bei 4000 × g für 10 min. Waschen Sie die pelletierten Partikel mit Methanol und Zentrifuge bei 4000 × g für 10 Minuten noch einmal auf die feste Nanopartikel sammeln. </li></ol></li></ol>

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Autoren haben nichts offenzulegen

Gold-Nanopartikel Um eine hohe Qualität Kern - Schale - Nanopartikel zu gewährleisten, eine monodisperse Probe von Gold - Nanopartikeln müssen zunächst als Vorlage synthetisiert werden. 28,29,30 Wir modifiziert , um die Gold - Nanopartikel - Synthese langkettige tertiäre Amine bedeckten Nanopartikel anstelle von Oleylamin-capped zu produzieren Nanopartikel. Oleylamine bedeckten Nanopartikel zeigen einen ziemlich schmalen Plasmonresonanz, was auf eine monodisperse Größenbereich, ab...

Gold - und Silber - Nanopartikel haben Potenzial für die zukünftige technologische Fortschritte in einer Vielzahl von Anwendungen , einschließlich der Photonik, 1 Photovoltaik, 2 Katalyse, 3 chemisch / biologische Sensoren, 4 biologische Bildgebung, 5 und die photodynamische Therapie. 6 unter sichtbarem Anregung können die Oberflächenelektronen schwingen bilden eine Resonanz als eine lokalisierte Oberflächenplasmonenresonanz bekannt (SPR), die verwendet werden kann, um einfallende Strahlung in dem sichtbaren Spektrum zu konzentrieren. Vor kurzem Edelmetall Nanopartikel mit Halbleiter- oder magnetischen Nanoteilchen kombiniert Hybrid Nanoteilchen mit verbesserter und abstimmbaren Funktionalität herzustellen. 7,8 Recent Literatur beschrieben , wie der Studie von Ouyang et al durchgeführt. 9 oder Chen et al. 10, gezeigt , die Möglichkeit zur Synthese dieser Partikel, aber nur begrenzte Kontrolle der Gleichmäßigkeit der Hybrid Spezies ist möglich durcheine Verteilung von Goldnanopartikelgrößen und mit physikalische Charakterisierung in jeder Phase des Wachstums gekoppelt durch das Fehlen der optischen Charakterisierung compoundiert. Zamkov et al. Zeigten ähnliche Einheitlichkeit in die Schalenbildung aber nur eine Schalendicke wurde mit verschiedenen Kerngrößen genutzt, mit einigen Muscheln nicht vollständig um die Nanopartikel gebildet werden. Um die genaue optische Reaktion effektiv diese Nanopartikel nutzen müssen für eine Vielzahl von Schalendicken bekannt und charakterisiert werden. Höhere Präzision in Schalendicke kann durch die Verwendung von monodispersen, wässrigen Goldpartikel als Matrize erreicht werden, was zu höheren Kontrolle über die endgültige Hybrid-Spezies führt. Die Interaktion zwischen dem Kern und Schale kann begrenzte Verbesserung der Absorption oder Emission Raten zeigen, aufgrund der geringen Menge an Halbleitermaterial und die Nähe zum Gold-Kern. Statt der Wechselwirkung zwischen dem Halbleiter in der Schale und dem Goldpartikel gefunden, kann die Schale Einsatz seind als Abstandshalter den Abstand zwischen einem externen Chromophor zu begrenzen. 11 Dies wird für eine höhere Kontrolle über die räumliche Trennung zwischen der Plasmonen während erlauben, negiert die Folgen der direkten Kontakt mit der Metalloberfläche. Das Ausmaß der elektronischen Wechselwirkung zwischen der Oberflächenplasmonenresonanz und Exzitonen in dem Chromophor erzeugt wird , ist direkt mit dem Abstand zwischen den metallischen und Halbleiter Spezies, die Oberfläche Umwelt und Stärke der Wechselwirkung korreliert. 12 Wenn die Spezies , die durch Abstände getrennt sind , größer ist als 25 nm, die beiden elektronischen Zustände bleiben unbeeindruckt und die optische Antwort bleibt unverändert. 13 die starke Kopplung Regime dominant ist , wenn die Teilchen einen engeren Kontakt haben und in der Abschreckung jeder Anregungsenergie über strahlungslose Geschwindigkeitserhöhung oder Forester Resonance Energy Transfer zur Folge haben kann ( FRET). 14,15 Manipulation der Kopplungsstärke, durch Abstimmung the Abstand zwischen dem Chromophor und Metallnanopartikel kann auch in positiven Effekten führen. Die Nanopartikel Extinktionskoeffizienten kann Größenordnungen größer als die meisten Chromophore, so dass die Nanopartikel das einfallende Licht wesentlich effektiver zu konzentrieren. Die erhöhte Anregungseffizienz des Nanopartikel verwendet , kann in den Chromophor in höheren Anregungsraten führen. 12 Die Kopplung des Anregungs Dipol können auch die Emissionsrate des Chromophors erhöhen, die zu einer Erhöhung der Quantenausbeute führen kann , wenn nicht - strahlenden Raten nicht betroffen sind. 12 These Auswirkungen auf Solarzellen oder Filme mit einer erhöhten Absorption und Photovoltaik - Effizienz, erleichtert durch die erhöhte Absorptionsquerschnitt des Goldes und der Leichtigkeit der Ladungsentnahme aus der Halbleiterschicht aufgrund der Existenz von lokalisierten Oberflächenzustände. 12,16 diese führen könnte Studie wird auch nützliche Informationen über die Kopplungsstärke der Plasmonen als af bietenSalbung der Entfernung. Lokalisierte Oberflächenplasmonen sind allgemein in Abfühlen 17 und 18 Erfassungsanwendungen aufgrund der Empfindlichkeit der Plasmonresonanz auf der lokalen Umgebung verwendet. Cronin et al., Zeigten die katalytische Effizienz von TiO 2 -Filme mit Zugabe von Gold - Nanopartikeln verbessert werden. Simulationen haben gezeigt , dass dieser Anstieg der Aktivität Kopplung des Plasmonen elektrische Feld zurückzuführen ist Exzitonen mit 2 in der TiO erstellt, die anschließend Exziton Erzeugungsraten erhöht. 19 Schmuttenmaer et al., Zeigten , daß die Effizienz der Farbstoffsensibilisierte (DSSC) Solarzellen konnte mit dem Einbau der Au / SiO 2 / TiO 2 Aggregate verbessert werden. Die Aggregate , die Absorption durch die Schaffung einer breiten lokalisierte Oberflächen - Plasmon - Modi verbessern , die über einen breiteren optischen Absorption erhöhen Frequenzbereich. 20 In anderen Literatur, Li et al. Beobachtend signifikante Reduktion der Fluoreszenzlebensdauer sowie entfernungsabhängige Verstärkung im stationären Intensität Zustand Fluoreszenz wurde durch eine direkte Kopplung eines einzelnen CdSe / ZnS - Quantenpunkt und einzelne Gold - Nanopartikel beobachtet. 21 Um den vollen Nutzen aus dieser Plasmonen Erweiterung zu nehmen, gibt es eine müssen für physikalische Kopplung mit einem Satz Abstände zwischen den beiden Spezies. Synthese von Hybridnanopartikeln Jiatiao et al., Beschrieben ist, ein Verfahren zur Beschichtung von Halbleitermaterial auf Goldnanopartikeln über eine Kationenaustausch , um eine einheitliche und abstimmbaren Schalendicken herzustellen. Die Schalen waren gleichmäßig in der Dicke, aber die Gold Vorlagen waren nicht sehr monodispers. Dadurch wird der Halbleiter - Gold - Verhältnis von Teilchen zu Teilchen und damit die Kopplungsstärke zu ändern. 9 eine eingehende Studie über die optischen Eigenschaften dieser Kern - Schale - Nanopartikel durchgeführt wurde, um einen reprod zu entwickelnucible Syntheseverfahren. Bisherige Verfahren beruhen auf organischer Basis Nanopartikel-Synthese, die Proben mit einem breiten Plasmonenresonanzen aufgrund Inhomogenität in der Gold-Nanopartikel-Größe produzieren kann. Eine modifizierte wässrige Synthese von Goldnanopartikeln kann eine reproduzierbare und monodisperse Goldnanopartikel Vorlage mit Stabilität für lange Zeiträume bereitstellen. Die wässrige Tensid Cetyltrimethylammoniumchlorid eine Doppelschicht auf der Oberfläche der Nanopartikel aufgrund der Wechselwirkung zwischen den langen Kohlenstoffketten in der Nähe Cetyltrimethylammoniumchlorid Moleküle. 22 Diese dicke Oberflächenschicht sorgfältiges Waschen erfordert überschüssiges Tensid zu entfernen und ermöglichen den Zugang zu der Oberfläche der Nanopartikel , kann aber höhere Kontrolle über die Größe von Nanopartikeln bieten und Form. 23 die wässrige Zugabe einer Silberschale mit hoher Präzision gesteuert werden , was zu einer engeren Beziehung zwischen Schalendicke und optischen Eigenschaften. 23 eine langsamere Reduktion über Ascorbinsäure acID wird verwendet, um das Silber auf der Goldoberfläche abzulagern, die Zugabe von Silbersalz erfordert sehr präzise sein, um die Bildung von Silbernanopartikeln in der Lösung zu verhindern. Der dritte Schritt erfordert ein großer Überschuß an Schwefel in eine organische Phase und einen Phasentransfer der wäßrigen Nanopartikel auftreten müssen hinzugefügt werden. Unter Zugabe von Oleylamin als organisches Verkappungsmittel und Ölsäure, die sowohl als Verkappungsmittel und Hilfe bei der Phasentransfer der Nanopartikel handeln kann, eine einheitliche, kann amorphes Silbersulfid Hülle um die Nanopartikel gebildet werden. Die Konzentration von 9,24 diese Moleküle muss hoch genug sein, um die Aggregation der Nanopartikel in diesem Schritt zu verhindern, aber zu viel Überschuss kann die Reinigung erschweren. In Gegenwart von Tri butylphosphin und einem Metallnitrat (Cd, Zn oder Pb), ein kationisches Austausch innerhalb des amorphen Sulfid Schale kann durchgeführt werden. Die Reaktionstemperaturen müssen für die verschiedenen reaktiviert der Metalle modifiziert werden 9und überschüssige Schwefel muß die Bildung von einzelnen Quantenpunkten zu reduzieren, werden eliminiert. Jeder Schritt der Synthese entspricht in der Oberflächenumgebung des Nanopartikels zu einer Änderung sollte daher eine Änderung in Plasmon auf umgebenden dielektrischen Feld aufgrund der Abhängigkeit der Plasmonfrequenz beobachtet werden. Eine parallele Untersuchung der optischen Absorption als Funktion der Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) Charakterisierung verwendet wurde, um die Nanopartikel zu charakterisieren. Dieses Syntheseverfahren wird uns zur Verfügung stellen mit gut kontrollierten und einheitlichen Proben, bessere Korrelation von Mikroskopie und Spektroskopie Daten. Die Kopplung mit Fluorophore eine dielektrische Abstandsschicht zwischen einer plasmonic Metalloberfläche und einem Fluorophor kann Anwendung helfen Verluste durch strahlungslose Energieübertragung von erstellt Exzitonen in das Metall zu verringern. Diese Abstandsschicht kann auch in der Untersuchung der Entfernungsabhängigkeit zwischen dem Fluorophor unterstützen und-Plasmon-Resonanz auf der Metalloberfläche. Wir schlagen vor, mit dem Halbleiterhülle der Hybrid-Nanopartikel als unsere dielektrische Abstandsschicht. Die Schalendicke kann mit Nanometer-Präzision mit Dicken eingestellt werden, im Bereich von 2 nm bis 20 nm eine präzise Entfernungskorrelationsexperimente durchgeführt werden. Die Schale kann auch mit Cd, Pb oder Zn-Kationen und S, Se und Te Anionen abgestimmt werden, so dass die Kontrolle über nicht nur die Entfernung, sondern auch die Dielektrizitätskonstante, elektronische Bandanordnung und auch Parameter Kristallgitter.

<table><tbody><tr><td>MilliQ Wasser</td><td>Millipore</td><td>Millipore Wasser im Wasseraufbereitungssystem</td><td>Wasser mit 18 M&#937; spezifischer Widerstand wurde in allen Experimenten verwendet</td></tr><tr><td>Gold(II)-chlorid-Trihydrat</td><td>Sigma Aldrich</td><td>520918</td><td>als Goldvorläufer für die Nanopartikelsynthese verwendet</td></tr><tr><td>Cetyltrimethylammoniumchlorid (CTAC)</td><td>TCI America</td><td>H0082</td><td>wird als Tensid für Goldnanopartikel</td></tr><tr><td>verwendet Boran tert Butylamin</td><td>Sigma Aldrich</td><td>180211</td><td>wird als Reduktionsmittel für Goldnanopartikel</td></tr><tr><td>verwendet Silbernitrat</td><td>Sigma Aldrich</td><td>204390</td><td>wird als Silberquelle für die Schalenanwendung verwendet</td></tr><tr><td>Ascorbinsäure</td><td>Sigma Aldrich</td><td>A0278</td><td>wird als Reduktionsmittel für die Silberschalenanwendung verwendet</td></tr><tr><td>Schwefelpulver</td><td>Acros</td><td>199930500</td><td>wird als Schwefelquelle für die Umwandlung von Silbersulfidschalen verwendet</td></tr><tr><td>Oleylamin</td><td>Sigma Aldrich</td><td>O7805</td><td>wird als Tensid für die Umwandlung von Silbersulfidschalen verwendet</td></tr><tr><td>Oleylamin</td><td>Sigma Aldrich</td><td>364525</td><td>wird als Tensid für die Umwandlung von Silbersulfidschalen verwendet</td></tr><tr><td>Cadmiumnitrat-Tetrahydrat</td><td>Sigma Aldrich</td><td>642405</td><td>wird als Cadmiumquelle für den Kationenaustausch</td></tr><tr><td>verwendet Zinknitrathexahydrat</td><td>Fisher Scientific</td><td>Z45</td><td>verwendet als Zinkquelle für den Kationenaustausch</td></tr><tr><td>11-Mercaptoundecansäure</td><td>Sigma Aldrich</td><td>450561</td><td>wird als wasserlöslicher Ligand während des Ligandenaustauschs verwendet</td></tr><tr><td>3,4-Diaminobenzoesäure</td><td>Sigma Aldrich</td><td>D12600</td><td>wird als wasserlöslicher Ligand während des Ligandenaustauschs</td></tr><tr><td>verwendet UV-Vis-Absorptionsspektrophotometer Cary</td><td></td><td>50 Bio</td><td>wird zur Überwachung des Absorptionsspektrums kolloidaler Lösungen</td></tr> <tr>verwendet<td>JEOL TEM 2100</td><td>JEOL</td><td>2100</td><td>wird verwendet, um die Größe von synthetisierten Nanopartikeln zu analysieren. TEM-Gitter wurden vom tedpella</td></tr><tr><td>FTIR-Spektralphotometer</td><td>Perkin Elmer</td><td>Spec 100</td> gekauft<td>, das zur Überwachung der chemischen Zusammensetzung der Nanopartikeloberfläche nach dem Ligandenaustausch verwendet wird.</td></tr></tbody></table>

synthese, charakterisierung und funktionalisierung von hybrid au / cds und au / zns kern / schale-nanopartikel

Synthesis, Characterization, and Functionalization of Hybrid Au/CdS and Au/ZnS Core/Shell Nanoparticles

Plasmonischer Nanopartikel sind ein attraktives Material für die Lichtsammelanwendungen aufgrund ihrer leicht modifizierte Oberfläche mit großer Oberfläche und großen Extinktionskoeffizienten, die über das sichtbare Spektrum abgestimmt werden kann. Erforschung der Plasmonen Verbesserung der optischen Übergänge populär geworden, aufgrund der Möglichkeit des Veränderns und in einigen Fällen die Verbesserung der photo Absorptions- oder Emissionseigenschaften benachbarter Chromophore wie Molekular Farbstoffe oder Quantenpunkte. Das elektrische Feld der Plasmonen koppeln können, mit der Anregung Dipol eines Chromophors, Stören der elektronischen Zustände im Übergang beteiligt und führt zu einer erhöhten Absorption und Emissionsraten. Diese Erweiterungen können auch in einem kleinen Abstand von Energietransfermechanismus negiert werden, so dass die räumliche Anordnung der beiden Arten von entscheidender Bedeutung. Letztendlich könnten Verbesserung der Lichtsammeleffizienz in Plasmonen Solarzellen dünner führen und damit niedrigere Kosten-Geräte. Die Entwent von Hybrid-Kern / Schale-Partikel könnten eine Lösung für dieses Problem bieten. Die Zugabe eines dielektrischen Abstandshalter zwischen einer Gold-Nanoteilchen und ein Chromophor ist, das vorgeschlagene Verfahren die Exziton-Plasmon-Kopplungsstärke zu steuern und dadurch Verluste mit den Plasmonen Gewinnen leichen. Ein detailliertes Verfahren zur Beschichtung von Gold-Nanopartikeln mit ZnS und CdS-Halbleiterschalen dargestellt. Die Nanopartikel weisen eine hohe Gleichmäßigkeit mit Größenkontrolle sowohl in den Kern Goldpartikel und Shell Spezies so dass für eine genauere Untersuchung der Plasmonen Verbesserung der externen Chromophore.

Normalisierten Absorptionsspektren von Goldnanopartikeln mit drei verschiedenen Tenside sind in Abbildung 1 dargestellt. Die verwendeten Tenside sind Oleylamin, Tetradecyl - trimethyl - ammoniumchlorid (TTAC) und Cetyl- trimetyl Ammoniumchlorid. CTAC und TTAC Tenside zeigen engere Plasmonresonanz-Absorptionsbande. Die Menge an Reduktionsmittel nicht beeinflußt nur die FWHM aber die Peakposition der resultieren...

Die Synthese von einheitlichen Goldnanopartikeln, die mit Halbleiterschalen aus CdS oder ZnS beschichtet sind, wird durchgeführt. Die Halbleiterbeschichtung erfolgt durch die Abscheidung einer Silbersulfidhülle und den Austausch der Silberkationen gegen Zink- oder Cadmiumkationen.

Synthese, Charakterisierung und Funktionalisierung von Hybrid Au / CdS und Au / ZnS Kern / Schale-Nanopartikel

Plasmonic nanoparticles are an attractive material for light harvesting applications due to their easily modified surface, high surface area and large ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, Goldnanopartikel herzustellen, die mit einer Hülle aus einem Halbleiter mit großer Bandlücke überzogen sind. Als Hüllmaterial kommt entweder Cadmiumsulfid oder Zinksulfid infrage, wobei die Dicke der Hülle einstellbar sein sollte. Diese Technik überwindet die große Gitterfehlpassung zwischen Kern und Hülle, indem eine Vier-Schritt-Kationenaustauschtechnik zur Bildung der Hüllen verwendet wird.Der Hauptvorteil dieser Technik liegt in der Fähigkeit, hochmonodisperse Gold-Kern-Schalen-Nanopartikel mit exakter Kontrolle über die Schalendicke herzustellen. Die mit dieser Technik erzeugten Nanopartikel könnten als plasmonische Elemente eingesetzt werden, die mit Absorbern in optoelektronischen Systemen gekoppelt sind, da die Schale mit großer Bandlücke eine präzise Abstimmung der Wechselwirkungsabstände ermöglicht. Durch die gezielte Einstellung dieser Wechselwirkungen können Verluste begrenzt und die Absorptions- oder Emissionsgewinne maximiert werden, was Einblicke in das Potenzial der Exziton-Plasmon-Kopplung für eine Vielzahl von Anwendungen bietet.Um die Synthese von Goldnanopartikeln zu beginnen, wiegen Sie im Handschuhkasten

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Forschung

JoVE Journal

Chemistry

Chemie

Plasmonic Pinzette und photonischen Kristall Nanostrukturen gezeigt, nützliche Verbesserungen in der Effizienz und Orientierung Kontrolle von optisch Trapping Mikro-und Nano-Partikel zu produzieren.

Nutzung von Plasmonic und Photonic Crystal Nanostrukturen für verbesserte Mikro-und Nanopartikel-Manipulation

Millifluidic Geräte sind für die kontrollierte Synthese von Nanomaterialien, zeitaufgelösten Analyse von Reaktionsmechanismen und kontinuierlichen Katalyse eingesetzt.

Millifluidics für Chemische Synthese und Zeitaufgelöste mechanistische Studien

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

Wir beschreiben die Synthese und Eigenschaften von multifunktionalen Fe2O3-Au Nanopartikeln, die durch einen nasschemischen Ansatz hergestellt werden, und untersuchen ihre photothermischen Eigenschaften mittels Laserbestrahlung. Die Komposit-Fe2-O-3-Au-Nanopartikel behalten die Eigenschaften beider Materialien bei, wodurch eine multifunktionale Struktur mit hervorragenden magnetischen und plasmonischen Eigenschaften entsteht.

Multifunktions-Hybrid Fe<sub&gt; 2</sub&gt; O<sub&gt; 3</sub&gt; -Au Nanopartikel für effiziente Plasmonische Heizung

Hierin stellen wir eine Methode zur Synthese ligandenfreier Cadmiumsulfid (CdS) Nanopartikel vor, die auf einem einzigartigen Schwefelcopolymer basieren. Das Schwefel-Copolymer fungiert während der Nanopartikelsynthese als Hochtemperaturlösungsmittel und Schwefelquelle und stabilisiert die Nanopartikel nach der Reaktion.

Synthese von Ligand freien CdS-Nanopartikel innerhalb eines Schwefel-Copolymer-Matrix

Hier stellen wir eine zuverlässige Methode vor, um den Einbau von Nanopartikeln in eine Polymer-Wirtsmatrix durch Quellverkapselung zu überwachen. Wir zeigen, dass die Oberflächenkonzentration von Cadmiumselenid-Quantenpunkten durch Querschnitts-Fluoreszenzbildgebung genau sichtbar gemacht werden kann.

Erweiterte Analyse der Zusammensetzung von Nanopartikel-Polymer Composites mittels direkter Fluoreszenz-Imaging

Hier stellen wir ein Protokoll für die in situ - Synthese von Goldnanopartikeln (AuNPs) innerhalb des Zwischenraums von geschichtetem Titanat - Filmen ohne die Aggregation von AuNPs. Keine spektrale Änderung wurde beobachtet, auch nach 4 Monaten. Das synthetisierte Material hat Anwendungen in der Katalyse, Photokatalyse und die Entwicklung von kosteneffektiven plasmonic Geräte erwartet.

In - situ - Synthese von Gold - Nanopartikeln ohne Aggregation zwischen die Schichten von Layered - Titanat OHP - Folien

Wir berichten über eine Lösung basierende Methode, Substrat-gebundenen Au Nanodrähte zu synthetisieren. Durch Optimieren der molekularen Liganden, die während der Synthese verwendet, kann die Au-Nanodrähte aus verschiedenen Substraten mit unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften angebaut werden. Au Nanodraht-basierte Nanostrukturen können auch durch Anpassung der Reaktionsparameter synthetisiert werden.

Synthese von Substrat-gebundenen Au Nanodrähten über eine aktive Oberfläche Wachstumsmechanismus

Hier stellen wir ein Protokoll zur Synthese von Co-Nanopartikeln vor, die auf Kohlenstoffnanoröhren mit Co- und N-Dotierstoffen für die Wasserstoffproduktion unterstützt werden.

Synthese von Metallnanopartikeln, die auf Kohlenstoffnanoröhren mit dotierten Co- und N-Atomen unterstützt werden, und ihre katalytischen Anwendungen in der Wasserstoffproduktion

In dieser Studie haben wir eine kostengünstige oberflächenverstärkte Raman-Streuung (SERS)-basierte Fingerabdruck-Nanosonde mit günstiger Biokompatibilität entwickelt, um markierungsfreies Lebendzell-Bioimaging zu zeigen und zwei Bakterienstämme zu detektieren, wobei im Detail gezeigt wird, wie man SERS-Spektren von lebenden Zellen mit einer zerstörungsfreien Methode erhält.

Markierungsfreie, oberflächenverstärkte Raman-Streu-Bioanalyse auf Basis von Au@Carbon-Punkt-Nanosonden

Hier wird die Synthese von Gold (Au)-Samen mit der Turkevich-Methode beschrieben. Diese Seeds werden dann zur Synthese von Nanopartikeln aus Gold-Zinn-Legierung (Au-Sn) mit einstellbaren plasmonischen Eigenschaften verwendet.

Wässrige Synthese von plasmonischen Nanopartikeln aus Gold-Zinn-Legierungen

Erfahren Sie die Synthese von Goldnanopartikeln mit CdS- oder ZnS-Halbleiterschalen durch einen vierstufigen Kationenaustausch. Diese Methode ermöglicht präzise Kontrolle der Schalendicke für optoelektronische Anwendungen.

Synthese, Charakterisierung und Funktionalisierung von Hybrid Au / CdS und Au / ZnS Kern / Schale-Nanopartikel

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