Synthèse de nanofils Au substrat-bondissent Via un mécanisme de croissance de Surface Active

Cette fois, je présente l’utilisation pour générer une nanostructure unidimensionnelle. Le principal avantage de cette technique est qu’il est possible de tracer des nanofils, une longue température dans des conditions douces avec de simples opérations de chimie humide. D’abord dans un flacon de quatre millilitres, dissoudre 10 milligrammes d’hydrogène tétrachloroaurique trihydraté dans un millilitre d’eau désionisée.

Par PET 0,197 millilitres de cette solution mère d’acide chloroaurique de 2,5 millimolaires dans une fiole à fond rond de 50 millilitres équipée d’un agitateur. Ajouter 19,7 millilitres d’eau déminéralisée dans le ballon et remuer pour obtenir une solution d’acide chloroaurique de 0,025 millimolaire. Ensuite, dans un autre flacon de quatre millilitres, dissolvez 10 milligrammes de citrate trisodique dihydraté dans un millilitre d’eau déminéralisée.

Ajoutez 0,147 millilitre de cette solution mère de citrate de sodium de 0,1 gramme par millilitre à la solution d’acide chloroaurique diluée tout en remuant. Ensuite, dans un troisième flacon de quatre millilitres, dissolvez 2,3 milligrammes de borohydrure de sodium et 0,6 millilitre d’eau désionisée pour obtenir une solution à 0,1 molaire qui doit être utilisée en quelques minutes. Assurez-vous que le mélange réactionnel jaune pâle remue vigoureusement.

Pipetez rapidement la solution de borohydrure de sodium dans le mélange qui remuera vigoureusement et qui deviendra immédiatement orange vif. Continuez à remuer le mélange pendant 10 minutes pour obtenir les nanoparticules d’or comme indiqué par un changement progressif de couleur vers l’orange rougeâtre. Les nano-articles peuvent être stockés jusqu’à une semaine.

Pour synthétiser des nanofils d’or, coupez d’abord un morceau de cinq millilitres sur cinq millilitres dans une plaquette de silicium de 0,5 millilitre d’épaisseur. Sonicez ce substrat pendant 15 minutes chacune dans de l’eau désionisée et de l’éthanol en séquence. Essuyez le support propre et laissez-le sécher à l’air.

Traitez ensuite le substrat avec un plasma d’oxygène à 29,6 watts et 220 volts pendant 20 minutes. Pendant le traitement au plasma, dans un flacon de 20 millilitres, dissoudre 11,1 milligrammes d’APTES dans 10 millilitres d’un mélange d’eau déminéralisée et d’éthanol un à un par volume pour obtenir une solution de 5 millimolaires. Une fois le traitement au plasma terminé, faites tremper le substrat dans la solution APTES pendant 30 minutes.

Ensuite, rincez abondamment le substrat avec environ 20 millilitres d’éthanol et d’eau déminéralisée en séquence. Faites tremper le substrat dans la solution de nanoparticules d’or pendant deux heures pour permettre aux nanoparticules de graine d’absorber à sa surface. Préparez ensuite 10 millilitres chacun d’une solution de 1,65 millimolaire de 4-MBA et d’éthanol.

Ajouter une solution de 5,10 millimolaires d’acide chloroaurique dans un mélange individuel d’eau désionisée et d’éthanol Ajouter une solution de 12,3 millimolaires d’acide L-ascorbique dans de l’eau désionisée. Combinez 0,5 millilitre de solution d’acide chloroaurique et 0,5 millilitre de solution de 4-MBA dans un flacon de 10 millilitres. Agitez le flacon pour mélanger les solutions.

Ensuite, prenez le substrat ensemencé à l’aide d’une pince à épiler et lavez-le avec 20 millilitres d’eau désionisée pour éliminer les nanoparticules d’or non absorbées. Immerger le substrat ensemencé dans le mélange d’acide chloroaurique dans le 4-MBA. Ajoutez ensuite 0,5 millilitre de la solution d’acide ascorbique au mélange.

Agitez doucement le flacon pour mélanger uniformément les solutions. Laissez le substrat tremper dans le mélange sans être dérangé pendant 15 minutes. L’acide ascorbique dans l’air doit être ajouté après le mélange du 4-MBA et de l’acide chloroaurique, sinon il provoquera une nucléation homogène immédiate et les nanofils ne se développeront pas.

Surveillez la formation de bulles pendant le processus de croissance. La surface du substrat passera d’un gris brillant à un brun rougeâtre. Retirez ensuite le substrat du mélange et rincez-le avec de l’éthanol et de l’eau déminéralisée.

Laissez ensuite sécher à l’air libre. La surface du substrat prendra un aspect doré en séchant. Pour synthétiser des nanofils d’or avec des segments alternés de différentes épaisseurs, il faut d’abord semer des nanoparticules d’or sur un substrat de silicium comme décrit précédemment.

Préparez également 10 millilitres chacun d’une solution de 4-MBA de 1,65 millimolaire, d’une solution d’acide chloroaurique de 5,10 millimolaires et d’une solution d’acide ascorbique de 12,3 millimolaires comme décrit précédemment. Diluez ensuite 0,1 millilitre de la solution de 4-MBA de 1,6 millimolaire, 20 fois avec de l’éthanol pour obtenir deux millilitres d’une solution de 4-MBA de 0,083 millimolaire. Dans un flacon de 10 millilitres, combiner 0,5 millilitre de la solution de 1,65 millimolaire de 4-MBA, de la solution d’acide chloroaurique et de la solution ascorbique.

Vortex le mélange pour former la solution de croissance A.In un autre flacon de 10 millilitres, combinez 0,5 millilitre chacun de la solution de 0,083 millimolaire de 4-MBA, de l’acide chloroaurique et de la solution d’acide ascorbique. Vortex le mélange pour obtenir la solution de croissance B.Trempez le substrat ensemencé de nanoparticules d’or et la solution de croissance B pendant environ une minute. Transférez rapidement le substrat dans le récipient de la solution de croissance A et laissez-le tremper pendant deux minutes.

Répétez la séquence de trempage une fois en prenant soin de ne pas laisser le substrat sécher lorsqu’il est déplacé entre les flacons. Enfin, rincez le substrat avec 50 millilitres d’éthanol et 50 millilitres d’eau déminéralisée. Des nanoparticules d’or d’un diamètre de trois à cinq nanomètres, 15 nanomètres et 40 nanomètres ont toutes été ensemencées avec succès sur des substrats de plaquettes de silicium.

Des nanofils d’or liés au substrat ont ensuite été cultivés à partir de ces graines, avec du 4-MBA comme ligand. Des nanofils d’or ont également été cultivés avec succès sur des surfaces d’alumine, de titanate de strontium, d’aluminate de lanthane, de verre, d’oxyde d’indium et d’étain et d’oxyde d’étain dopé au fluor. Des nanofils avec une alternance de segments épais-minces ont été cultivés en immergeant alternativement le substrat dans des solutions de croissance avec différentes concentrations de ligands.

Et les nanofleurs ont été cultivées en séchant rapidement la solution de croissance sur le substrat de silicium. Les structures des nanofils pourraient également être modifiées en faisant varier le ligand. L’utilisation de 4-MPAA, de 2-naphtalènethiol ou de 3-MBA comme ligand a permis d’obtenir des réseaux de nanofils ultra-minces.

L’utilisation de mélanges de 4-MBA et de 3-MBA dans diverses proportions a permis d’obtenir des nanofils coniques. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de faire pousser des nanofils de croissance à partir d’un substrat étranger avec un mécanisme de croissance à la surface.