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Artículo de método

Plantilla Dirigida Síntesis de nanotubos de oro plasmónicos con Tunable absorbancia IR

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DOI:

10.3791/50420

1 de abril de 2013

En este artículo

Resumen

Suspendibles solución de nanotubos de oro con dimensiones controladas pueden ser sintetizados por deposición electroquímica en anódica porosa de óxido de aluminio (AAO) membranas utilizando un núcleo de polímero hidrofóbico. Los nanotubos de oro y arrays de nanotubos son prometedores para aplicaciones en biosensores plasmónica, de superficie mayor espectroscopia Raman, calefacción fototérmica, el transporte iónico y molecular, la microfluídica, la catálisis y la detección electroquímica.

Resumen

Una matriz casi paralela de los poros pueden ser producidos por anodización hojas de aluminio en ambientes ácidos 1, 2. Aplicaciones de anódicos de óxido de aluminio (AAO) membranas han estado en desarrollo desde la década de 1990 y se han convertido en un método común para la síntesis de la plantilla de nanoestructuras de alta relación de aspecto, sobre todo por el crecimiento electroquímico o poro mojado. Recientemente, estas membranas se han convertido en comercialmente disponibles en una amplia gama de tamaños de poro y densidades, lo que conduce a una amplia biblioteca de nanoestructuras funcionales están sintetizados a partir de membranas de AAO. Estos incluyen compuestos nanorods, nanohilos y nanotubos de metales, materiales inorgánicos o polímeros 3-10. Membranas nanoporosas se han utilizado para sintetizar sistemas de nanopartículas y nanotubos que se comportan bien como sensores de índice de refracción, biosensores, o plasmónica de superficie mejorada espectroscopia Raman (SERS) 11-16 sustratos, así como una amplia gama de otros campos tales como foto-térmicacalefacción 17, de permeabilidad selectiva de transporte 18, 19, 20 catálisis, la microfluídica 21, y de detección electroquímica 22, 23. A continuación, se presenta un nuevo procedimiento para preparar los nanotubos de oro en las membranas AAO. Nanoestructuras huecas tienen una aplicación potencial en plasmónica y detección SERS, y anticipamos estos nanotubos de oro permitirá una alta sensibilidad y fuertes señales de plasmones, que surge a partir de material de amortiguación disminuido 15.

Introducción

Cuando sus dimensiones acercarse a la profundidad de penetración de la luz (~ 50 nm; la nanoescala), metales nobles, oro y más importante, exhiben exquisitos tamaño, la forma y el medio ambiente dependientes propiedades ópticas 24, 25. En esta escala, la iluminación directa causa una oscilación coherente de los electrones de conducción conocidos como la resonancia de plasmón superficial (SPR). SPR es altamente dependiente del tamaño de la nanoestructura, la forma y las propiedades dieléctricas del medio circundante. Hay un gran interés en la caracterización de las propiedades de SPR en nuevos materiales, como los dispositivos basados ​​en SPR están surgien....

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Protocolo

1. Formando el electrodo de plata de Trabajo

  1. Fije la membrana AAO substrato parte superior hacia arriba sobre una placa de vidrio usando un adhesivo de dos caras. Nota: minimizar el área de la membrana en contacto con el adhesivo, como se va a obstruir los poros.
  2. Instalar la placa de vidrio en el soporte del sustrato del evaporador metal, cerrar la cámara, y evacuar a una presión inferior a 1,0 μTorr.
  3. Utilizando una fuente resistiva, evaporar gránulos de plata (pureza> 99,99%) sobre el sustrato a una velocidad de 0,8 Å / s hasta un espesor de capa de 100 nm que se alcanza, a continuación, aumentar la velocidad de evaporación de 1,5 Å / ....

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Resultados

Después de cada paso, una visiblemente puede determinar si o no la síntesis tiene éxito mediante la observación del color de la membrana. Después de la deposición de cobre (paso 2.3), la plantilla aparecerá púrpura. Durante la deposición de níquel (paso 2,5) la plantilla poco a poco se vuelve negro. Después de la deposición de polímero (paso 3,3) la plantilla debe aparecer más oscuro púrpura / negro brillante y más (Figura 2). Chronoapmerograms típicos de polímero éxito y el oro se incluyen (Fig.......

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Discusión

Plantilla de síntesis dirigida de nanorods en las membranas AAO ha vuelto cada vez más popular, sin embargo síntesis de nanorods tienden a ser muy sensibles a pequeños cambios en las condiciones materiales y la síntesis. Aquí, una comprensión global de las ventajas y limitaciones del uso de membranas AAO se perfila, así como una guía general para utilizar membranas AAO para la síntesis electroquímica de nanoestructuras.

Al comprar membranas AAO, hay dos tipos generales disponibles: asimétric.......

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Agradecimientos

Este trabajo fue financiado por la Universidad de Toronto, las Ciencias Naturales e Ingeniería de Investigación de Canadá, la Fundación Canadiense para la Innovación, la Investigación y el Fondo de Ontario. DSS agradece al Ministerio de Ontario para un Premio Investigador Temprana.

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Reactivo / Material
UniKera Estándar de membrana Synkera Technologies Inc. SM-XY-13 Anódicas membranas de óxido de aluminio están disponibles a partir de synkera en diversos tamaños de poro que varían desde 13 hasta 150 nm, y espesores de 50 a 100 micras. Utilizamos las 50 micras. Ellos son simétricas, es decir, el tamaño de poro es uniforme desde la parte superior a la inferior.
Anopore membranas inorgánicas Whatman 6809-7023 13 mm de diámetro, tamaño de poro de 200 nm. Estas membranas son muy frágiles. Los diámetros de poro no son uniformes a lo largo de, por lo que es importante utilizar siempre la parte inferior de la membrana como electrodo de trabajo
Silver Pellets 99,99% Kurt J. Lesker EVMAG40EXE-D
Cobre (II) sulfato pentahidratado Sigma-Aldrich 209189
Ácido sulfúrico ACP S8780 Precaución: líquido corrosivo
De peróxido de hidrógeno (30%) ACP H7000 Precaución: líquido comburente
Ácido nítrico ACP N2800 Precaución: Líquido fumante corrosivo
Hidróxido de Sodio Fisher Scientific S318-1 Precaución: polvo cáustico
Watts Pure Nickel Technic Inc. 130859 Producto ya no está disponible a partir de Technic inc., Sin embargo otras soluciones comerciales nickelplating funcionará.
Techni-Gold 434HS Technic Inc. X6763600 Contiene cianuro, no acidificar
De trifluoruro de boro eterato de dietilo Sigma-Aldrich 175501-100ML Debe ser almacenado y utilizado bajo atmósfera inerte
3-hexiltiofeno Sigma-Aldrich 399051-5G
Óxido de deuterio Sigma-Aldrich 151880-100G
Acetonitrilo (anhidro) Sigma-Aldrich 271004
Etanol (anhidro) Caledon Labs 05/01/1500
Equipo
CE Epsilon potenciostato / galvanostato Basi (Sistemas bioanalíticos, Inc.) N / A Los electrodos de referencia y los alambres de platino se incluye con el potenciostato, y los reemplazos pueden ser purchaes de Basi http: / / Www.basinc.com / products / ec / epsilon / features.html
Cary 5000 UV-Vis-NIR espectrofotómetro Agilent Technologies N / A
Thermomixer R Eppendorf N / A http://www.eppendorf.com/int/index.php?action=products&contentid=1&catalognode=9832
2510 limpiador ultrasónico Branson Bransonic Z244810 (de Sigma Aldrich) / Aldrich/Z244910? Lang = es & = región CA "target =" _blank "> http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/Z244910?lang=en®ion=CA
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Synergy Millipore sistema de purificación de agua Millipore N / A http://www.millipore.com/catalogue/module/c9209

Referencias

  1. Lee, W., Ji, R., Gösele, U., Nielsch, K. Fast fabrication of long-range ordered porous alumina membranes by hard anodization. Nature Publishing Group. 5 (9), 741-747 (2006).
  2. Li, F., Zhang, L., Metzger, R. M. On the growth of highly ordered pores in ....

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Reimpresiones y permisos

Etiquetas

Absorbancia plasm nicaxido de aluminio an dicoelectrodeposici nn cleo polim ricosintonizaci n infrarrojananoestructuras huecassuspensi n en soluci nespectroscop a pticas ntesis de nanotubos