Une technique pour fonctionnaliser et auto-assemblage de nanoparticules macroscopiques-ligand monocouches Films sur substrats libre-modèle

L’objectif global de cette procédure est de développer des films macroscopiques, nanoparticulaires, ligands, monocouches. Ceci est accompli en utilisant une technique d’auto-assemblage unique en un seul pot. Premières nanoparticules métalliques, rapidement fonctionnalisées avec des ligands dans un tétraèdre d’eau ou un solvant THF.

Ensuite, le ligand a maintenu la phase des nanoparticules séparée de l’interface air-solvant. Enfin, les nanoparticules sont transportées sur des substrats sans matrice à l’aide de gradients de tension superficielle, s’auto-assemblant en nanoparticules macroscopiques, en films monocouches de ligands. En fin de compte, cette procédure fournit une technique simple, robuste et évolutive pour fonctionnaliser et auto-assembler des films monocouches de nanoparticules macroscopiques et de ligands sur des substrats sans matrice.

Le principal avantage de cette technique par rapport aux autres méthodes d’assemblage interfacial est la fonctionnalisation rapide et efficace des nanoparticules et l’auto-assemblage en films monocouches macroscopiques. Bien que cette méthode puisse donner un aperçu de l’interface inorganique organique à l’échelle nanométrique, elle peut également être appliquée à une grande variété d’applications telles que les métamatériaux, le photovoltaïque et les capteurs moléculaires. Pour commencer, concentrez des nanosphères d’or de 15 nanomètres disponibles dans le commerce en plaçant 15 millilitres de la nanosphère diluée de suspension d’eau dans un filtre ultra-centrifuge.

Ensuite, centrifugez l’appareil à 4 500 G pendant deux minutes ou jusqu’à ce qu’il ne reste que quelques microlitres dans la chambre de filtration. Mettre la nanosphère en suspension dans 1,5 millilitre d’eau désionisée ou DI ou de telle sorte que la concentration de nanoparticules soit d’environ 10 à 13 particules par millilitre. La suspension est stable pendant plusieurs heures.

Une fois remis en suspension dans l’eau, pour vérifier le nombre, la densité et confirmer que les nanoparticules n’ont pas agrégé, la première pipette de 150 microlitres de la suspension dans un vétérinaire. Diluez également la suspension concentrée de nanoparticules avec 1,35 millilitres d’eau. Ensuite, placez le vétérinaire dans un spectromètre visible ultraviolet et mesurez le spectre absorbant de la suspension préparée ainsi que celui de la suspension d’origine.

Comparez la position du pic en pleine largeur à la moitié du maximum pour vous assurer qu’il n’y a pas eu d’agrégation. L’amplitude des pics d’absorbance pour les deux échantillons doit être à peu près la même. Ainsi, l’échantillon concentré est plus dense d’un facteur 10 dans une lime en verre silicaté de bure propre et séparée de 20 millilitres à un millilitre de tétra hydrofurine.

Ensuite, ajoutez les ligands d’alcane thiol au THF et secouez. La solution à mélanger assez uniformément. Un ligand doit être ajouté pour couvrir au moins toute la surface des nanoparticules en suspension.

Un excès de ligand augmente la vitesse et l’absence de réaction dans une hotte. Placez un millilitre du flacon contenant les nanosphères d’or dans le flacon de ligands THF. Vissez rapidement le couvercle et secouez vigoureusement le flacon pendant 15 secondes.

Retirez le couvercle et posez le flacon. Dans la hotte, selon les ligands, des domaines utilisés de nanoparticules dorées se forment rapidement à l’interface air-liquide. Les films commencent alors à se traduire sur le côté de la fiole.

Presque toutes les nanoparticules ont été recouvertes de ligands de thal retirés de la suspension et transportées sur le côté des flacons en moins d’une heure. Pour transférer les films sur des substrats en verre amovibles, coupez les substrats dans une zone de 12,5 x 25,4 millimètres à l’aide d’un stylo ou d’une molette pour substrats en verre nettoyez, à l’aide d’un rinçage à l’acétone, suivi d’un rinçage à l’alcool isopropylique. Et enfin, un rinçage à l’eau.

Avant de laisser sécher les substrats, voir le protocole de texte pour la préparation des plaquettes de silicium. Ensuite, insérez le substrat dans le flacon de nanosphères et de ligands préalablement préparé. Vissez le couvercle et secouez.

Après avoir secoué, retirez le couvercle à l’aide d’une pince à épiler. Positionnez le substrat presque verticalement contre la paroi du flacon. Ensuite, utilisez une pipette pour enrober le mélange réactionnel sur le substrat.

La réaction s’arrête lorsque tout le solvant organique s’est évaporé ou que toutes les nanoparticules ont été retirées de la suspension. Estimer l’efficacité d’emballage des nanosphères dans la monocouche en observant les propriétés de transmission et de réflexion du film. Éclairez la monocouche sur les substrats en verre par l’arrière avec une source de lumière blanche.

Un film coloré uniforme doit être observé pour les nanoparticules de haute densité, les films monocouches en transmission et une réflexion semblable à l’or observée en réflexion. Ensuite, utilisez un spectromètre pour quantifier le spectre absorbant macroscopique des monocouches. Comme précédemment, normalisez le spectre absorbant avec une lame de verre propre.

Montez ensuite le film monocouche sur un substrat de verre dans le trajet du faisceau du spectromètre et collectez le spectre absorbant. Le pic absorbant doit être significativement décalé vers le rouge de plusieurs centaines de nanomètres en fonction du ligand utilisé. Si le pic absorbant est très large ou mal défini, les films monocouches sont probablement de mauvaise qualité.

Utiliser la technique comme un moyen efficace de fonctionnaliser les nanoparticules avec des ligands thal. Carafer le reste par le bas du flacon. Une fois la réaction terminée, séchez le matériau dans le flacon sous azote.

Ajoutez un solvant organique pour remettre en suspension les nanoparticules avec un transfert de phase et une récupération de près de 100 % des particules, assurez-vous que les nanoparticules ne se sont pas agrégées lors de la remise en suspension dans le solvant organique comme auparavant, si le pic d’absorption est large par rapport à la suspension d’origine, sonicez l’échantillon pendant 15 minutes pour aider à redisperser les nanoparticules. Un film monocouche de nanosphères d’or de 15 nanomètres conservé sur un substrat de verre est observé réfléchissant partiellement la lumière, signifiant la fraction volumique élevée des nanosphères et transmettant la lumière, démontrant la préservation du plasma et des résonances L’uniformité et la clarté optique montrées ici sont des images de microscopie électronique à balayage faussement colorées d’un film monocouche de nanosphère d’or de 15 nanomètres recouvert d’un acan sur un substrat de plaquette de silicium. Le bord du film démontre que les films sont monocouches et que les nanosphères s’entassent dans des domaines amoureux à des échelles de longueur microscopiques.

À des échelles de longueur nanoscopiques. Les films contiennent des domaines hexagonaux serrés et compactés, comme le montre la transformée de Fourier de l’image. Montré. Voici l’absorbance expérimentale normalisée d’un film monocouche composé de nanosphères d’or thiol, d’acan, d’environ 15 nanomètres, sur un substrat de verre.

Une suspension de 15 nanosphères d’or nanométriques dans l’eau et la phase transférée dans le chloroforme Une fois maîtrisé. Cette technique peut être réalisée en moins d’une heure si elle est effectuée correctement. Après avoir lavé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de fonctionnaliser efficacement et d’auto-assembler des nanoparticules métalliques en films monolithiques microscopiques.