Waiting
Traitement de la connexion…

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

تركيب خالية من يجند أقراص مدمجة النانوية داخل مصفوفة الكبريت كوبوليمر

Published: May 1, 2016 doi: 10.3791/54047
Automatic Translation
1,2,3, 4, 2,3,5, 1,2,3,6
1Department of Materials Science and Engineering, University of Washington, 2Molecular Engineering and Sciences Institute, University of Washington, 3Clean Energy Institute, University of Washington, 4Institut für Nanospektroskopie, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 5Department of Chemical Engineering, University of Washington, 6Department of Chemistry, University of Washington

Introduction

على الرغم من أن ثبت مفيدة لتخليق، بروابط الأليفاتية التقليدية تمثل عددا من التحديات لتنفيذ النانوية في الأجهزة الضوئية والكهروكيميائية. بروابط الأليفاتية والعازلة للغاية، مسعور، وتشكل عائقا كبيرا أمام ردود الفعل السطحية الكهروكيميائية. 1 وتبعا لذلك، العديد من الدراسات قد وضعت الصرف يجند ويجند تجريد البروتوكولات التي تحل محل هذه بروابط الأليفاتية مع الأنصاف وظيفية أو أن تجرف بروابط لتكشف عن وجود جسيمات متناهية الصغر العارية سطح 1 - 3 ردود الفعل هذه، ومع ذلك، يشكل العديد من المشاكل الجوهرية. ويضيفون إلى حد كبير في تعقيد عملية الاصطناعية، لا تذهب دائما إلى الانتهاء، ويمكن أن تتدهور سطح الجسيمات النانوية، والتي يمكن بدورها تفرض مشاكل كبيرة أثناء تصنيع الجهاز عند استخدام هذه التقنيات. 4

لقد قمنا بتطوير مجموعة من البوليمرات الكبريت التييمكن استخدامها على حد سواء مصدر المذيبات والكبريت وارتفاع درجة الحرارة خلال تركيب أقراص مدمجة النانوية. 5 وتستند هذه البوليمرات على مجموعة من البوليمرات الشبكة التي وضعتها تشونغ آخرون أن يستخدم الكبريت و1،3-diisopropenylbenzene (DIB). 6 في حالتنا، يتم تنفيذ مونومر methylstyrene بدلا من بنك دبي الإسلامي. حدود methylstyrene مونومر عبر ربط ردود الفعل، التي من شأنها أن تنتج إلا عالية الجزيئية من البوليمرات شبكة الوزن. 5،6 وجود مجموعة وظيفية الفينيل واحد فقط على مونومر methylstyrene يشجع على تكوين الجذور بلازميدة قليلة القسيمات مرة واحدة ساخنة، والذي يسمح لمجموعة من البوليمرات الكبريت ل تعمل كمذيب والكبريت السائل مصدر في موازاة ذلك خلال تخليق جسيمات متناهية الصغر. 5 على وجه التحديد، يتم إنتاج البوليمر الكبريت عن طريق تسخين الكبريت إلى 150 درجة مئوية، وهو ما يجعل S 8 حلقات للانتقال الى شكل diradical الكبريت السائل منظم خطيا. بعد ذلك، يتم حقن methylstyrene ط n لالكبريت السائل في نسبة 01:50 الرحى من جزيئات methylstyrene إلى ذرات الكبريت. 5 الرابطة المزدوجة methylstyrene يتفاعل مع سلاسل الكبريت لإنتاج البوليمرات، كما هو مبين في الشكل 1. 5 من البوليمرات الكبريت ثم يتم تبريده والسلائف الكادميوم يضاف. ثم يتم تسخينها هذا الخليط إلى 200 درجة مئوية، وخلالها، يذوب من البوليمرات الكبريت وبدأت عمليات التنوي جسيمات متناهية الصغر والنمو في الحل 5 أ 20: يتم استخدام نسبة 1 المولي من الكبريت لالسلائف الكادميوم، بحيث لا بعض من يتم استهلاك الكبريت أثناء عملية التفاعل. 5 هذا من البوليمرات تستقر الجسيمات النانوية من قبل تعليقها داخل مصفوفة البوليمر الصلبة مرة واحدة تم إنهاء رد الفعل. 5 يمكن إزالة البوليمرات بعد التوليف، مما يؤدي إلى إنتاج الجسيمات النانوية الأقراص المضغوطة التي لم يكن لديك بروابط تنسيق العضوية، كما هو مبين في الشكل 2. 5

ontent "> طريقة الاصطناعية الواردة في هذا العمل هو بسيط نسبيا بالمقارنة مع الطرق الأخرى التي قدمت في الأدب 1 - 3،7 هو مناسبة لمجموعة متنوعة من التطبيقات التي النانوية ligated التقليدية أثبتت إشكالية أو غير مرغوب فيه يمكن هذه التقنية الأبواب مفتوحة لأعلى الاختبار الإنتاجية، حيث دفعة واحدة من الجسيمات النانوية يمكن أن تستخدم لدراسة مجموعة كاملة من functionalizations لاحقا دون الحاجة للمجمع وقتا طويلا يجند تجريد أو تبادل الإجراءات. 2،4،8،9 هذه الجسيمات النانوية unligated توفر أيضا فرصا للحد من عدد من العيوب الكربون يلاحظ عموما في أجهزة جسيمات متناهية الصغر المطبوعة، من خلال القضاء على مصدر الكربون 10 - 16 ويهدف هذا البروتوكول مفصل لمساعدة الآخرين تنفيذ هذا الأسلوب الجديد وللمساعدة على تحفيز استخدامه نشطة في مجموعة متنوعة من المجالات التي من شأنها أن تجد انها ذات أهمية خاصة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

تحذير: السلائف الكادميوم شديدة السمية ويجب التعامل معها بعناية فائقة. ارتداء معدات الوقاية المناسبة، واستخدام الضوابط الهندسية المناسبة والتشاور ورقة بيانات السلامة المواد ذات الصلة (MSDS). وبالإضافة إلى ذلك، وتشكيل النانوية قد تنطوي على مخاطر إضافية. وتجرى التفاعلات الموصوفة هنا مع معيار مشعب الغاز فراغ، من أجل إجراء التجارب في جو خامل. تم شراء جميع المواد الكيميائية تجاريا واستخدامها كما وردت. ويستند هذا البروتوكول على طريقة الاصطناعية التي سبق وضعها، والتي وصفنا في الآونة الأخيرة في أماكن أخرى. 5

1. الكبريت كوبوليمر التجميعي

  1. إعداد الكبريت المنصهر
    1. مكان الكبريت (4 غرام، 124.8 ميلي مول، S 8، 99.5٪) في قارورة الرقبة 50 مل ثلاثة مع مكثف والتحقيق في درجة الحرارة المرفقة. أداء مضخة وتطهير دورات مع فراغ والنيتروجين عدة مرات.
    2. الحرارة تحت النيتروجينإلى 150 درجة مئوية مع التحريك، والذي يؤدي الكبريت لتصبح سائلا أصفر اللون.
  2. إعداد كوبوليمر الكبريت
    1. مرة واحدة قد حلت كل من الكبريت في السائل، وضخ فورا α-methylstyrene (330 ميكرولتر، 2.5 ملمول، 99٪) إلى الحل.
    2. الحل الحرارة إلى 185 درجة مئوية مع التحريك في 500 دورة في الدقيقة لمدة 10 دقيقة. كما الأشكال من البوليمرات، فإن الحل تغيير اللون من الأصفر إلى البرتقالي، وأخيرا إنتاج لون أحمر عميق.
    3. إزالة حل من الحرارة ويبرد إلى درجة حرارة الغرفة. لأنه يبرد، فإن مجموعة من البوليمرات يتبلور ببطء لتشكيل البرتقال الصلبة مطاطي. في هذه المرحلة، والبوليمرات يمكن تخزينها في درجة حرارة الغرفة لتوليفة لاحقة أو يمكن استخدامه على الفور.

2. أقراص مدمجة الجسيمات النانوية التجميعي

  1. إضافة الكادميوم acetylacetonate (الكادميوم (ACAC)، 900 ملغ، 2.9 مليمول 99.9٪) إلى قارورة ثلاثة الرقبة من الخطوة السابقة، بحيثيتم وضع مسحوق بالتساوي على رأس مجموعة من البوليمرات الكبريت الصلبة (4.0 غرام، 116 ملمول).
  2. أداء مضخة وتطهير دورات في قارورة مع النيتروجين وفراغ عدة مرات.
  3. الحرارة الحل إلى 200 درجة مئوية تحت النيتروجين مع التحريك. فإن من البوليمرات الكبريت تذوب وتخلط مع مقدمة الكادميوم، وسوف التنوي جسيمات متناهية الصغر وعمليات النمو يبدأ.
  4. السماح للالنانوية لتنمو لمدة 30 دقيقة.
    ملاحظة:.. سوف متفاوتة من وقت رد الفعل سوف تؤثر على نمو النانوية، ولذلك فمن الممكن لضبط الحجم النهائي من النانوية 5 A 30 دقيقة وقت رد الفعل مع مجموعة حجم 7-10 نانومتر 5
  5. إزالة حل من الحرارة ويترك ليبرد إلى درجة حرارة الغرفة.
  6. تبريد مرة واحدة، وإزالة بمركب متناهي في الصغر الصلبة من القارورة وتخزينها في درجة حرارة الغرفة.

3. إزالة الكبريت كوبوليمر وعزل النانوية

  1. إزالة الكبريت كوبوليمر
  2. وضع بمركب متناهي في الصغر (200 ملغ) في قارورة زجاجية 20 مل وإضافة الكلوروفورم (20 مل).
  3. ضع قارورة في ultrasonicator ويصوتن لمدة 1 ساعة، لتفريق بمركب متناهي في الصغر وتعليق النانوية في الحل.
  4. فصل الحل في كل منهما 30 مل أنابيب الطرد المركزي وإضافة 20 مل أخرى من كلوروفورم لكل منهما.
  5. أجهزة الطرد المركزي الحل في 8736 x ج (قوة الطرد المركزي النسبية) لمدة 15 دقيقة.
  6. صب البوليمرات الكبريت من أنابيب الطرد المركزي، مع التأكد من عدم الإزعاج النانوية تسويتها.
  • عزل النانوية
    1. إعادة تفريق النانوية استقر بإضافة الكلوروفورم لكل أنبوب الطرد المركزي (30 مل)، ويصوتن لمدة 15 دقيقة.
    2. كرر الخطوات الموضحة في أقسام 3.1.4، 3.1.5 و 3.2.1 ثلاث مرات أكثر للتأكد من أن كل من البوليمرات الكبريت تمت إزالة. وبمجرد إزالة جميع البوليمرات الكبريت، فإن الحل يصب أي لولدينا نجر إلى اللون البرتقالي.
    3. جمع النانوية النهائية بإضافة الكلوروفورم (2 مل) إلى كل أنبوب الطرد المركزي.
    4. الجمع بين الجسيمات النانوية التي تم جمعها في قارورة زجاجية واحدة 20 مل (4 مل من محلول الكل) ووضع قارورة زجاجية في ظل فراغ لإزالة كافة الكلوروفورم ولتجفيف الجسيمات النانوية. في هذه المرحلة، كتلة الجسيمات النانوية الناتجة يمكن تحديد ومقارنة مع كتلة بدءا من المبشرات من أجل تحديد العائد من رد فعل باستخدام النسب المولية للمادة أولية والمنتج.

    • 4. تميز النانوية أقراص مدمجة

    1. انتقال المجهر الإلكتروني
      1. تمييع النانوية معزولة (20 ملغ) في الكلوروفورم (20 مل)، وultrasonicate لمدة 1 ساعة.
      2. تمييع هذا الحل في الكلوروفورم (5 قطرات / 5 مل)، ويصوتن لمدة 15 دقيقة.
      3. إسقاط الحل النهائي على ركيزة فيلم الكربون سامسونج مع الأفلام الدعم الكربون هولي على 400شبكة النحاس نقل المجهر الإلكتروني (تيم) الشبكة.
      4. وضع شبكة تيم في قارورة زجاجية وعقد تحت فراغ بين عشية وضحاها، لإزالة أي مذيب المتبقية من العينة.
      5. وبمجرد الانتهاء من تجفيف، الحصول على صور تيم باستخدام تسريع الجهد 200 كيلو فولت، وحجم البقعة من 3 وكاشف تعلق الطاقة المتشتتة الأشعة السينية الطيفي (EDS).
    2. حيود الأشعة السينية
      1. تمييع النانوية معزولة في الكلوروفورم (10 ملغ / مل).
      2. الموليبدينوم نظيفة الصودا المغلفة ركائز الجير زجاج (1 سم 2) من خلال sonicating في صناعة المنظفات والماء منزوع الأيونات، والأسيتون والكحول الآيزوبروبيل، كل لمدة 10 دقيقة. وأخيرا، وتنظيف ركائز في نظافة البلازما الجوية لمدة 10 دقيقة قبل أن يسقط الصب.
      3. انخفاض يلقي حل من 4.2.1 على ركائز من 4.2.2 في 7 زيادات ميكرولتر.
      4. مرة واحدة جفت الأفلام، والحصول على حيود الأشعة السينية البيانات (حيود الأشعة السينية). جمع البيانات باستخدام 7000 نقاط البيانات بمعدل تفحص1 نقطة البيانات في الثانية مع مصدر الأشعة السينية النحاس وKα والطول الموجي حادثة 1.54059 Å.
    3. الحل الطيفي
      1. تفريق النانوية معزولة (0.1 ملغ / مل) في الكلوروفورم ويصوتن لمدة 30 دقيقة ومكان العينات في كوفيت الكوارتز مغلقة.
      2. تفريق بمركب متناهي في الصغر من القسم 2.6 والبوليمرات الكبريت من القسم 1.2.3 في الفورماميد (1 ملغ / مل)، وإثارة في 700 دورة في الدقيقة، والحرارة إلى 70 درجة مئوية لتسهيل تعليق للمادة.
      3. اكتساب معان ضوئي (PL) وأطياف الامتصاص لجميع العينات الثلاث. إجراء قياسات الامتصاصية البصرية باستخدام مطياف مع كاشف الثلاثي الذي يمتد عبر الأشعة فوق البنفسجية، الأشعة تحت الحمراء يتراوح المرئي والقريب (أشعة فوق البنفسجية فيس-الجرد). إجراء قياسات PL باستخدام معمل مضان مع الطول الموجي الإثارة من 330 نانومتر.
        ملاحظة: بروتوكول معين للتميز النانوية باستخدام التقنيات التي نوقشت في القسمين 4.1.5، 4.2.4، لالثانية 4.3.2 يختلف اعتمادا على نطاق واسع على طبيعة المعدات المحددة المستخدمة، لذلك نقدم المعلمات توصيف عامة فقط هنا. يتم توجيه القارئ المهتم إلى عدة ورقات مراجعة لمزيد من المعلومات حول استخدام تقنيات تحليل هذه لأقراص مدمجة النانوية 17 - 19

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Representative Results

    الصورة تيم في الشكل 3A معارض أقراص مدمجة النانوية الصغيرة (3-4 نانومتر) التي الأنوية داخل البوليمرات الكبريت قبل مجموعة من البوليمرات الكبريت تم إزالتها بالكامل. وقد حصلت الصورة في الشكل 3A من خلال اتخاذ قسامة من الحل جسيمات متناهية الصغر على الفور بعد أن وصل حل 200 درجة مئوية. ويبين الشكل 3B النانوية أكبر (7-10 نانومتر) التي نمت في حل لمدة 30 دقيقة قبل كان من البوليمرات الكبريت تماما إزالة ويبين الشكل 3C صورة التكبير العليا للمنطقة التي أبرزت في الشكل 3B. جسيمات متناهية الصغر واحد في الشكل 3C لديها التباعد طائرة الذري واضحا بشكل خاص أن تم قياس إلى 3.3 Å. وتباعد طائرة الذري 3.3 يتسق مع (111) تباعد طائرة من الأقراص المدمجة والزنك blende أو (002) تباعد طائرة من الأقراص المدمجة wurtzite يبين الشكل 3D أنه بمجرد أن يتم إزالة مجموعة من البوليمرات الكبريت تماماويذوب في الكلوروفورم، فإن الجسيمات النانوية تجميع معا. البيانات EDS المعروضة في الشكل 3D يؤكد رياضيات الكيمياء من الأقراص المدمجة (ما يقرب من 1: 1) ويؤكد أن من البوليمرات الكبريت تمت إزالة نحو فعال.

    في منشور السابق، كنا تحويل فورييه الطيفي بالأشعة تحت الحمراء (FTIR) والبروتون النووي التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي (1 H NMR) لإظهار أنه بمجرد أن البوليمرات الكبريت ألغيت تماما، هذه الجسيمات النانوية لا يكون بروابط العضوية التقليدية. 5 إحدى الدراسات التي نجع وآخرون. الله، وأظهر أن المعادن النانوية كبريتيد يمكن ligated بشكل فعال مع الأنواع الكبريت الأيونية. 7 نحن نفترض أن الجسيمات النانوية التي تستخدم فيها هذه الطريقة قد هيكلة بالمثل الأنواع الكبريت على سطح جسيمات متناهية الصغر. تظهر البيانات EDS المعروضة في الشكل 3D فائض متكافئة طفيف من الكبريت، وهو ما يتفق مع وجود أنواع الكبريت على nanoparسطح جسيما.

    يتم تقديم نمط حيود الأشعة السينية للهبوط يلقي جسيمات متناهية الصغر الأغشية الرقيقة في الشكل (4) ويتسق مع تشكيل wurtzite وربما أيضا الزنك أقراص مدمجة منظمة blende. ذروة يقع في 26.6 درجة يتوافق مع تباعد طائرة الذري من 3.3 Å، وهو ما يتسق مع (111) تباعد طائرة من الأقراص المدمجة والزنك blende أو (002) تباعد طائرة من الأقراص المدمجة wurtzite وتؤكد صحة التباعد مستو ينظر في TEM صورة الشكل 3C.

    وقد تم تحليل البوليمرات الكبريت وبمركب متناهي في الصغر باستخدام التحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية فيس كما هو مبين في الشكل (5). وبما أن تركيز كل التشتت على قدم المساواة، وتشير البيانات إلى أن بمركب متناهي في الصغر يسلك الامتصاصية تعزز إلى حد كبير بالمقارنة مع البوليمرات الكبريت فقط. البيانات معان ضوئي المعروضة في الشكل (6) تظهر أن بمركب متناهي في الصغر يسلك الذروة التي هي تحول الأزرق من الجزء الأكبرفجوة الحزمة من الأقراص المدمجة (510 نانومتر، و 2.4 فولت)، في حين أن ذروة البوليمرات الكبريت صغيرة نسبيا.

    كانت النانوية معزولة أيضا فحص باستخدام الأشعة فوق البنفسجية وجها الجرد الوطني وPL الطيفي مرة واحدة تمت إزالة مجموعة من البوليمرات الكبريت الشكل 7 يظهر كل البيانات أشعة فوق البنفسجية فيس-الجرد الوطني وPL. في الشكل (6)، والجسيمات النانوية لديها ذروة عريضة PL يتركز في فجوة الحزمة الأكبر من أقراص مدمجة وامتصاص الطيف الواسع في المقابل مع ميزة امتصاص الصغيرة التي هي في حدود 450-550 نانومتر. وبمجرد إزالة البوليمر الكبريت، لم يعد مطلية سطح جسيمات متناهية الصغر ويحتوي على عيوب السطح بسبب وجود سندات متدلية. وهذا يؤدي إلى وجود دول جديدة للطاقة بوساطة السطح التي توسع لاحقا والتحول الأحمر رر وأطياف الامتصاص بالمقارنة مع الأطياف الواردة في الأرقام 5 و 6 للمواد بمركب متناهي في الصغر 18،20 - 22 بالإضافة إلى ذلك،التشتت المتعدد النتائج النانوية في عدد السكان من الجسيمات النانوية التي تظهر آثار الحبس الكم، التي توسع أيضا الأطياف. 23 لذلك، بالتزامن مع عملنا السابق، ويدعم هذه البيانات الادعاء بأن هذه الجسيمات النانوية لم يكن لديك خلل التقليدية تخميل بروابط العضوية مرة واحدة في تتم إزالة البوليمرات الكبريت. 5 وعلاوة على ذلك، يظهر هذه البيانات أن مجموعة من البوليمرات الكبريت passivates عيوب سطح النانوية أقراص مدمجة قبل زواله.

    الشكل 1
    الشكل 1. توليف وتركيب البوليمرات الكبريت. يتم تسخين الكبريت العنصرى لإنتاج diradical الكبريت السائل منظم خطيا، الذي يتفاعل مع methylstyrene لإنتاج البوليمرات الكبريت. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبرمن هذا الرقم.

    الشكل 2
    الشكل 2. نمو الجسيمات النانوية والعزلة. النانوية أقراص مدمجة nucleate وتنمو ضمن مجموعة من البوليمرات الكبريت. مرة واحدة في رد فعل غير كاملة، ويتم إزالة مجموعة من البوليمرات الكبريت لإنتاج خالية من يجند أقراص مدمجة النانوية. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

    الشكل (3)
    الشكل 3. صور تيم من الأقراص المدمجة معزولة النانوية. أ) 3-4 أقراص مدمجة نانومتر النانوية بدأت تنمو داخل البوليمرات. ب) 7-10 نانومتر النانوية بمجرد إنهاء رد فعل. S البوليمرات، لا تزال موجودة في هذه المرحلة. ج) صورة تضخيم الضوءالمنطقة ب. د) صورة تيم بعد إزالة S من البوليمرات. يظهر أقحم البيانات EDS. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

    الشكل (4)
    الشكل 4. نمط حيود الأشعة السينية للأفلام أقراص مدمجة جسيمات متناهية الصغر. نمط حيود الأشعة السينية يتسق مع تشكيل wurtzite أو الزنك blende أقراص مدمجة. ذروة الموليبدينوم ويرجع ذلك إلى الركيزة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

    الرقم 5
    الرقم 5. الامتصاصية الطيفي لمجموعة من البوليمرات الكبريت وبمركب متناهي في الصغر. يسلك بمركب متناهي في الصغر وsignifتعزيز icantly ذروة امتصاص بالمقارنة مع البوليمرات الكبريت وحدها. كل من المواد تركيزات متساوية بينما في التشتت. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

    الشكل (6)
    الشكل 6. معان ضوئي التحليل الطيفي لمجموعة من البوليمرات الكبريت وبمركب متناهي في الصغر، وبمركب متناهي في الصغر يسلك الذروة التي هي الأزرق وتحولت من فجوة الحزمة الأكبر من أقراص مدمجة (510 نانومتر، و 2.4 فولت)، في حين أن المعروضات من البوليمرات الكبريت معان ضوئي صغير نسبيا. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

    الرقم 7
    فيقوإعادة 7. الامتصاصية ومعان ضوئي الطيفي خالية من يجند أقراص مدمجة النانوية. وتشير البيانات إلى PL ذروة اسعة تركزت في 510 نانومتر. وتشير البيانات إلى الأشعة فوق البنفسجية وجها الجرد الوطني منحنى الامتصاص واسع مع الكتف امتصاص ضعيف في نطاق 450-550 نانومتر. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Materials

    Name Company Catalog Number Comments
    Sulfur (S8), 99.5% Sigma Aldrich 84683
    α-methylstyrene, 99% Sigma Aldrich M80903
    Cadmium acetylacetonate (Cd(acac)), 99.9% Sigma Aldrich 517585 Highly Toxic
    Chloroform (CHCl3), 99.5% Sigma Aldrich C2432
    Hotplate / magnetic stirrer IKA RCT  3810001
    Temperature controller with probe and heating mantle Oakton Temp 9000 WD-89800
    Centrifuge Beckman Coulter Allegra X-22 392186
    Centrifuge Tubes Thermo Scientific 3114 Teflon for resistance to chlorinated solvents
    TEM with attached EDS detector FEI Tecnai G2 F-20 with EDAX detector
    TEM Sample Grid Ted Pella 1824 Ultrathin carbon film substrate with holey carbon support films on a 400 mesh copper grid
    XRD Bruker F-8 Focus Diffractometer
    Molybdenum coated soda lime glass substrates 750 nm thick sputtered molybdenum layer
    Quartz Fluorescence Cuvettes Sigma Aldrich Z803073 10 mm by 10 mm, 4 polished sides with screw top
    UV-Vis-NIR Perkin Elmer Lambda 1050 Spectrometer With 3D WB Detector Module
    PL Horiba FL3-21tau Fluorescence Spectrophotometer

    DOWNLOAD MATERIALS LIST

    References

    1. Rosen, E. L., Buonsanti, R., Llordes, A., Sawvel, A. M., Milliron, D. J., Helms, B. A. Exceptionally Mild Reactive Stripping of Native Ligands from Nanocrystal Surfaces by Using Meerwein's Salt. Angew. Chemie Int. Ed. 51 (3), 684-689 (2012).
    2. Anderson, N. C., Hendricks, M. P., Choi, J. J., Owen, J. S. Ligand exchange and the stoichiometry of metal chalcogenide nanocrystals: spectroscopic observation of facile metal-carboxylate displacement and binding. J. Am. Chem. Soc. 135 (49), 18536-18548 (2013).
    3. Owen, J. S., Park, J., Trudeau, P. E., Alivisatos, A. P. Reaction chemistry and ligand exchange at cadmium-selenide nanocrystal surfaces. J. Am. Chem. Soc. 130 (37), 12279-12281 (2008).
    4. Lokteva, I., Radychev, N., Witt, F., Borchert, H., Parisi, J., Kolny-Olesiak, J. Surface Treatment of CdSe Nanoparticles for Application in Hybrid Solar Cells: The Effect of Multiple Ligand Exchange with Pyridine. J. Phys. Chem. C. 114 (29), 12784-12791 (2010).
    5. Martin, T. R., Mazzio, K. A., Hillhouse, H. W., Luscombe, C. K. Sulfur copolymer for the direct synthesis of ligand-free CdS nanoparticles. Chem. Commun. 51 (56), 11244-11247 (2015).
    6. Chung, W. J., et al. The use of elemental sulfur as an alternative feedstock for polymeric materials. Nat. Chem. 5 (6), 518-524 (2013).
    7. Nag, A., Kovalenko, M. V., Lee, J. -S., Liu, W., Spokoyny, B., Talapin, D. V. Metal-free Inorganic Ligands for Colloidal Nanocrystals S2-, HS-, Se2-, HSe-, Te2-, HTe-, TeS32-, OH-, and NH2- as Surface. J. Am. Chem. Soc. 133 (27), 10612-10620 (2011).
    8. Dong, A., et al. A generalized ligand-exchange strategy enabling sequential surface functionalization of colloidal nanocrystals. J. Am. Chem. Soc. 133 (4), 998-1006 (2011).
    9. Cossairt, B. M., Juhas, P., Billinge, S., Owen, J. S. Tuning the Surface Structure and Optical Properties of CdSe Clusters Using Coordination Chemistry. J. Phys. Chem. Lett. 2 (4), 3075-3080 (2011).
    10. Lee, E., Park, S. J., Cho, J. W., Gwak, J., Oh, M. -K., Min, B. K. Nearly carbon-free printable CIGS thin films for solar cell applications. Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 95 (10), 2928-2932 (2011).
    11. Bucherl, C. N., Oleson, K. R., Hillhouse, H. W. Thin film solar cells from sintered nanocrystals. Curr. Opin. Chem. Eng. 2 (2), 168-177 (2013).
    12. Cai, Y., et al. Nanoparticle-induced grain growth of carbon-free solution-processed CuIn(S,Se)2 solar cell with 6% efficiency. ACS Appl. Mater. Inter. 5 (5), 1533-1537 (2013).
    13. Zhou, H., et al. CZTS nanocrystals: a promising approach for next generation thin film photovoltaics. Energy Environ. Sci. 6 (10), 2822-2838 (2013).
    14. Polizzotti, A., Repins, I. L., Noufi, R., Wei, S. -H., Mitzi, D. B. The state and future prospects of kesterite photovoltaics. Energy Environ. Sci. 6 (11), 3171-3182 (2013).
    15. Suehiro, S., et al. Solution-Processed Cu2ZnSnS4 Nanocrystal Solar Cells: Efficient Stripping of Surface Insulating Layers using Alkylating Agents. J. Phys. Chem. C. 118 (2), 804-810 (2013).
    16. Graeser, B. K., et al. Synthesis of (CuInS2)0.5(ZnS)0.5 Alloy Nanocrystals and Their Use for the Fabrication of Solar Cells via Selenization. Chem. Mater. 26 (14), 4060-4063 (2014).
    17. Yin, Y., Alivisatos, A. P. Colloidal nanocrystal synthesis and the organic-inorganic interface. Nature. 437 (7059), 664-670 (2005).
    18. Alivisatos, A. P. Semiconductor Clusters, Nanocrystals, and Quantum Dots. Science. 271 (5251), 933-937 (1996).
    19. Alivisatos, A. P. Perspectives on the Physical Chemistry of Semiconductor Nanocrystals. J. Phys. Chem. 100 (95), 13226-13239 (1996).
    20. Xiao, Q., Xiao, C. Surface-defect-states photoluminescence in CdS nanocrystals prepared by one-step aqueous synthesis method. Appl. Surf. Sci. 255 (16), 7111-7114 (2009).
    21. Zhang, J. Z. Interfacial Charge Carrier Dynamics of Colloidal Semiconductor Nanoparticles. J. Phys. Chem. B. 104 (31), 7239-7253 (2000).
    22. Joswig, J. -O., Springborg, M., Seifert, G. Structural and Electronic Properties of Cadmium Sulfide Clusters. J. Phys. Chem. B. 104 (12), 2617-2622 (2000).
    23. Unni, C., Philip, D., Gopchandran, K. G. Studies on optical absorption and photoluminescence of thioglycerol-stabilized CdS quantum dots. Spectrochim. Acta. A. Mol. Biomol. Spectrosc. 71 (4), 1402-1407 (2008).

    Tags

    الكيمياء، العدد 111، النانوية، البلورات النانوية، والتوليف، كبريتيد الكادميوم، الكبريت البوليمر، الكبريت، بروابط
    تركيب خالية من يجند أقراص مدمجة النانوية داخل مصفوفة الكبريت كوبوليمر
    Play Video
    PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

    Cite this Article

    Martin, T. R., Mazzio, K. A.,… More

    Martin, T. R., Mazzio, K. A., Hillhouse, H. W., Luscombe, C. K. Synthesis of Ligand-free CdS Nanoparticles within a Sulfur Copolymer Matrix. J. Vis. Exp. (111), e54047, doi:10.3791/54047 (2016).

    Less
    Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
    View Video

    Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

    Waiting X
    Simple Hit Counter