Name: טכניקה לfunctionalize ועצמי להרכיב מקרוסקופית Nanoparticle ליגנד חד שכבתי סרטים על גבי מצעים נטולי תבנית (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-05-09T19:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 9 s
Description: למד טכניקת הרכבה עצמית של סרטי ננו-חלקיקים מקרוסקופיים על מצעים נטולי תבנית. השיטה משתמשת בגרדיאנטים של מתח פנים להעברת החלקיקים ומציעה פרוטוקול פשוט וניתן להרחבה ליישומי ננוטכנולוגיה.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכה במימון הניתן ממשרד מחקר של צי. ג&#39;יי פונטנה מכירה במועצה הלאומית למחקר לAssociateship דוקטורט.

1. Monolayers יגנד-nanoparticle התאסף עצמי כדוגמא להמחשה של טכניקת ההרכבה העצמית, סרטי מאקרוסקופי, תיאול-alkane הכתיר nanosphere זהב monolayer מיוצרים באופן הבא: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתרכז 15 nanospheres ננומטר זהב (זמין באופן מסחרי בצפיפות מספר: 10 12 מיליליטר / חלקיקים) ל~ 10 13 / מיליליטר חלקיקים במים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח 15 מיליליטר של ההשעיה המים nanosphere לדלל לתוך מסנן אולטרה הצנטריפוגלי (100 K מגבלת משקל מולקולרי נומינלית). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צנטריפוגה המסנן / בקבוקון ב4,500 XG במשך 2 דקות או עד שרק כמה מיליליטר יישאר בתא הסינון. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Resuspend nanosphere בכ 1 מיליליטר של מים deionized (DI), כך שריכוז nanoparticle הוא 10 13 חלקיקים / מיליליטר. ההשעיה היא יציבה במשך כמה שעות resuspended פעם אחת במים די. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את צפיפות המספר ולאשר את חה חלקיקיםיש לא מצטבר. לדלל את ההשעיה nanoparticle המרוכזת על ידי גורם של 1:10 בחזרה לריכוז המקורי על ידי הצבת 0.150 מיליליטר של ההשעיה לקובט (אורך נתיב 1 סנטימטר), ועל זה להוסיף 1.35 מיליליטר של מים די. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את קובט לספקטרומטר ולמדוד את ספקטרום הספיגה של ההשעיה וההשעיה המקורית. השווה את מיקום השיא ורוחב מלא במחצית המרבית כדי להבטיח צבירה לא קרתה. סדר הגודל של הפסגות ספיגת עבור שני הדגימות צריך להיות בערך אותו דבר, וכך להבטיח את המדגם המרוכז הוא צפוף יותר בפקטור של 10. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בבקבוקון נפרד זכוכית 20 ורוסיליקט מיליליטר נקי להוסיף 1 מיליליטר של tetrahydrofuran (THF). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף את ligands תיאול-alkane (לדוגמא 5 מיליליטר של 1,6-hexanedithiol ו5 מיליליטר של 1-dodecanethiol) לTHF ולנער את הפתרון לערבב באופן אחיד. ליגנד מספיק יש להוסיף כדי לכסות לפחות את כל פני השטח של חלקיקים מושעים. Exceליגנד ss מגביר את המהירות ויעילות של התגובה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> , במנדף לשפוך את תכולת הבקבוקון המכיל את nanospheres הזהב לתוך הבקבוקון של THF-ligands. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מהירות לדפוק על המכסה ולנער את הבקבוקון במרץ ל15 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את המכסה ולהגדיר את הבקבוקון למטה במנדף, איור 1 (א). בהתאם לligands משמש, תחומים של סרטי nanoparticle הזהב יוצרים במהירות בממשק האוויר נוזלי, איור 1 (ג). לאחר מכן הסרטים יתחילו לתרגם את הצדדים של הבקבוקון, איור 1 (ד). כמעט כל חלקיקים כתרים עם תיאול ליגנד, הוסר מההשעיה, והועברו לצדדים של הבקבוקון בתוך שעה 1, איור 1 (ה). </li></ol> 2. העברת Monolayers על גבי מצעים נשלפים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי להעביר את הסרטים על גבי זכוכית נשלפת ומצעים פרוסות סיליקון: לחתוך את מצעים לתוך שטח של 12.5 מ&quot;מ x 25.4 מ&quot;מ באמצעותעט scribing / גלגל. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מצעי זכוכית: נקי באמצעות שטיפת אצטון, ואחרי שטיפת אלכוהול איזופרופיל, ולבסוף לשטוף במי DI. לאפשר למצעים לייבוש, המשך לסעיף 2.2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מצעי ופל הסיליקון: במנדף להכין פתרון Piranha (3 חלקים מרוכזים חומצה גופרתית ל30% מי חמצן חלק 1 מימן, זהירות: מחמצן, מאכל). הנח 15 מיליליטר של חומצה גופרתית לתוך בקבוקון זכוכית בורוסיליקט 20 מיליליטר. לזה לאט להוסיף 5 מיליליטר של 30% מי חמצן. אל מכסה את הבקבוקון. השתמש בזהירות; את התערובת היא אקסותרמית מאוד. ראה התייחסות ליותר מידע בטיחות 19. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> submerse בזהירות את מצעי פרוסות סיליקון לתוך פתרון Piranha ל30 דקות, להסיר, לשטוף עם מים די ויבשים עם חנקן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כצעד אופציונלי, ניתן salinized הבקבוקון משמש להחלפה ליגנד nanoparticle והרכבה עצמית כדי לכפות על כל חלקיקים על גבי מצע הזכוכית או siLicon רקיק במקום קירות בקבוקון הזכוכית, אחרת תמשיך לסעיף 2.2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מלא את בקבוקון הזכוכית עם פתרון Piranha (זהירות: מחמצן, מאכל), עיין בסעיף 2.1.2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפשר הבקבוקון להשרות במשך 30 דקות. לאחר 30 דקות לשטוף את הבקבוקון עם מים די. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מלא בקבוקון עם 1% v / v של hexamethyldisilazane באצטון וכובע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפשר את הבקבוקון האטום כדי לספוג ל24 שעות, ולאחר מכן לשטוף עם מים די ויבשים עם חנקן. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפני רועד (סעיף 1.6) להכניס את המצע לתוך הבקבוקון. הברג את המכסה ולנער. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אחרי שלחצתי להסיר את המכסה ו, באמצעות פינצטה, מקם את המצע כמעט אנכי על קיר הבקבוקון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש פיפטה למעייל תערובת התגובה על גבי המצע. התגובה נפסקת כאשר כל הממס האורגני התאדה או כל nanoparticle הוסר מההשעיה. </li></ol> 3. חד שכבתי ניתוח <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להעריך אתאריזת יעילות של nanospheres בשכבה במהירות על ידי התבוננות בשידור ומאפיינים רעיוני של הסרט. להאיר את monolayer על מצעי זכוכית מאחור עם מקור האור לבן. עם מקור אור לבן, סרט בצבע אחיד יש לשים לב לסרטי monolayer nanoparticle בצפיפות גבוהה בהולכה והשתקפות כמו זהב, שנצפתה בהשתקפות, איור 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש ספקטרומטר (ראה סעיף 1.2.2) לכמת את ספקטרום הספיגה מקרוסקופית מmonolayers, איור 4. נרמל את ספקטרום הספיגה עם שקופית זכוכית נקייה. הר את סרט monolayer, על מצע זכוכית, לתוך נתיב הקרן של ספקטרומטר ולאסוף את ספקטרום הספיגה. הערה: שיא הספיגה צריך להיות כמה מאה ננומטרים אדומים עבר בצורה משמעותית בהתאם ליגנד בשימוש. גורם האיכות של שיא הספיגה צריך להיות דומה לערך ההשעיה לדלל, אבל רק מעט בroadened (איור 4). אם שיא הספיגה הוא רחב או לא מוגדר היטב ואז הסרטים monolayer הם כנראה באיכות ירודה, המשיכו לסעיף 3.3 לאפיון נוסף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבחון את הארגון הננוסקופי של nanospheres באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) של monolayers הועבר על גבי מצעי פרוסות סיליקון (ראה סעיף 2.1.2), כפי שמוצג באיור 3. אם הסרטים הם על זכוכית מצעים להתחבר קלטת מוליך לפינה אחת של הסרט ומעכת אותה לכן SEM כדי למנוע טעינה ומאפשר הדמיה. </li></ol> 4. שלב יעיל העברת טכניקת חלקיקים מסיסים אורגניים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי להשתמש בטכניקה כאמצעי יעיל לfunctionalize חלקיקים עם תיאול-ligands, למזוג את הפתרון שנותר מהחלק התחתון של הבקבוקון לאחר התגובה הושלם, סעיף 1.7, ולייבש את החומר בבקבוקון תחת חנקן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוספת ממס אורגני (למשלכלורופורם, טולואן) מחדש להשעות את חלקיקים עם כמעט 100% העברת שלב חלקיקים והתאוששות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על סעיף 1.2.1 על מנת להבטיח את חלקיקים לא מצטברים על השעיה מחדש לתוך הממס האורגני. אם שיא הספיגה הוא לוח, ביחס להשעיה המקורית, sonicate המדגם במשך 15 דקות כדי לעזור redisperse חלקיקים, איור 4. </li></ol>

<ol><li>Fontana, J., Naciri, J., Rendell, R., Ratna, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Macroscopic+self-assembly+and+optical+characterization+of+nanoparticle%E2%80%93ligand+metamaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Optical+Materials%22%5BJournal%5D)">Macroscopic self-assembly and optical characterization of nanoparticle–ligand metamaterials.</a> Advanced Optical Materials. 1, 100-106 (2013).</li>
<li>Fontana, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large+surface-enhanced+Raman+scattering+from+self-assembled+gold+nanosphere+monolayers%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Large surface-enhanced Raman scattering from self-assembled gold nanosphere monolayers.</a> Applied Physics Letters. 102, (2013).</li>
<li>Mayya, K. S., Sastry, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+technique+for+the+spontaneous+growth+of+colloidal+nanoparticle+superlattices%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">A new technique for the spontaneous growth of colloidal nanoparticle superlattices.</a> Langmuir. 15, 1902-1904 (1999).</li>
<li>Spain, E. M., Johnson, D. D., Kang, B., Vigorita, J. L., Amram, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Marangoni+flow+of+Ag+nanoparticles+from+the+fluid-fluid+interface%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+Chem+A%22%5BJournal%5D)">Marangoni flow of Ag nanoparticles from the fluid-fluid interface.</a> J Phys Chem A. 112, 9318-9323 (2008).</li>
<li>Sihvola, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metamaterials%3A+A+Personal+View%5BTitle%5D)+AND+%22Radioengineering%22%5BJournal%5D)">Metamaterials: A Personal View.</a> Radioengineering. 18, 90-94 (2009).</li>
<li>Valentine, J., Li, J. S., Zentgraf, T., Bartal, G., Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+optical+cloak+made+of+dielectrics%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">An optical cloak made of dielectrics.</a> Nature Materials. 8, 568-571 (2009).</li>
<li>Seo, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Double+hydrophilic+block+copolymer+templated+Au+nanoparticles+with+enhanced+catalytic+activity+toward+nitroarene+reduction%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">Double hydrophilic block copolymer templated Au nanoparticles with enhanced catalytic activity toward nitroarene reduction.</a> The Journal of Physical Chemistry C. , (2013).</li>
<li>Ward, D. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+measurements+of+electronic+conduction+and+Raman+response+in+molecular+junctions%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Simultaneous measurements of electronic conduction and Raman response in molecular junctions.</a> Nano Letters. 8, 919-924 (2008).</li>
<li>Perez-Gonzalez, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+Spectroscopy+of+Conductive+Junctions+in+Plasmonic+Cavities%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Optical Spectroscopy of Conductive Junctions in Plasmonic Cavities.</a> Nano Letters. 10, 3090-3095 (2010).</li>
<li>Xiao, S. M., Chettiar, U. K., Kildishev, A. V., Drachev, V. P., Shalaev, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Yellow-light+negative-index+metamaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Yellow-light negative-index metamaterials.</a> Optics Letters. 34, 3478-3480 (2009).</li>
<li>Fang, N., Lee, H., Sun, C., Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sub-diffraction-limited+optical+imaging+with+a+silver+superlens%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Sub-diffraction-limited optical imaging with a silver superlens.</a> Science. 308, (2005).</li>
<li>Liu, Z. W., Lee, H., Xiong, Y., Sun, C., Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Far-field+optical+hyperlens+magnifying+sub-diffraction-limited+objects%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Far-field optical hyperlens magnifying sub-diffraction-limited objects.</a> Science. 315, 1686-1686 (2007).</li>
<li>Valentine, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+optical+metamaterial+with+a+negative+refractive+index%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional optical metamaterial with a negative refractive index.</a> Nature. 455, (2008).</li>
<li>Law, M., Greene, L. E., Johnson, J. C., Saykally, R., Yang, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanowire+dye-sensitized+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">Nanowire dye-sensitized solar cells.</a> Nature Materials. 4, 455-459 (2005).</li>
<li>Frens, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+Nucleation+for+Regulation+of+Particle-Size+in+Monodisperse+Gold+Suspensions%5BTitle%5D)+AND+%22Nature-Phys+Sci%22%5BJournal%5D)">Controlled Nucleation for Regulation of Particle-Size in Monodisperse Gold Suspensions.</a> Nature-Phys Sci. 241, 20-22 (1973).</li>
<li>Ye, X., Chen, J., Diroll, B. T., Murray, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tunable+Plasmonic+Coupling+in+Self-Assembled+Binary+Nanocrystal+Superlattices+Studied+by+Correlated+Optical+Microspectrophotometry+and+Electron+Microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Tunable Plasmonic Coupling in Self-Assembled Binary Nanocrystal Superlattices Studied by Correlated Optical Microspectrophotometry and Electron Microscopy.</a> Nano Letters. 13, 1291-1297 (2013).</li>
<li>Bigioni, T. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinetically+driven+self-assembly+of+highly+ordered+nanoparticle+monolayers%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">Kinetically driven self-assembly of highly ordered nanoparticle monolayers.</a> Nature Materials. 5, (2006).</li>
<li>Ng, K. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Free-Standing+Plasmonic-Nanorod+Super+lattice+Sheets%5BTitle%5D)+AND+%22Acs+Nano%22%5BJournal%5D)">Free-Standing Plasmonic-Nanorod Super lattice Sheets.</a> Acs Nano. 6, 925-934 (2012).</li>
<li>Romero, I., Aizpurua, J., Bryant, G. W., de Abajo, F. J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmons+in+nearly+touching+metallic+nanoparticles%3A+singular+response+in+the+limit+of+touching+dimers%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Plasmons in nearly touching metallic nanoparticles: singular response in the limit of touching dimers.</a> Optics Express. 14, 9988-9999 (2006).</li>
<li>Caragheorgheopol, A., Chechik, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanistic+aspects+of+ligand+exchange+in+Au+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Chemistry+Chemical+Physics%22%5BJournal%5D)">Mechanistic aspects of ligand exchange in Au nanoparticles.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 10, 5029-5041 (2008).</li>
</ol>

יש המחברים אין לחשוף.

פרוטוקול זה מתאר טכניקה יחידה &quot;בסיר אחד&quot; הרכבה עצמית ליצירת סרטי monolayer מקרוסקופית nanoparticle ליגנד באמצעות העברת שלב, שלב הפרדה והדרגות מתח פנים. היתרון של שיטה זו הוא שהיא משלבת שלושה תהליכי הרכבה עצמית לתהליך אחד, בעלות נמוכה; במהירות וביעילות לשלב העברת חלקיקים, הרכבת החלקיקים לתוך monolayers בממשק אוויר נוזל והעברת סרטי monolayer על גבי מצעים נטולי תבנית. האלמנטים הקריטיים ביותר ליצירת monolay...

ההרכבה העצמית של סרטי nanoparticle מקרוסקופית משכה תשומת לב רבה למאפיינים הייחודיים שלהם נקבעו מתוך הגיאומטריה ובהרכב של האלמנטים 5 ועלולה להוביל למגוון רחב של יישומים אופטיים, אלקטרוניים וכימיים 6-14. לסרטים כגון עצמי להרכיב חלקיקים מתכתיים כתרים עם ligands חייבים להיות ארוזים בתוך צפיפות גבוהה, monolayers. עם זאת כמה בעיות הרכבה צורך לטפל כדי לקדם את הפיתוח של חומרים כאלה. ראשית, פעילי שטח התייצב חלקיקים מתכתיים מסונתזים בדרך כלל על ידי שיטות כימיה רטובה בהשעיות לדלל 15. כדי למנוע צבירה ולשלוט במרווח interparticle של חלקיקים בסרטים, חלקיקים צריכים להיות כתרים עם פגזים ליגנד. לאחר חלקיקים כבר פונקציונליות עם ligands חלקיקים נשארים בדרך כלל במתלים יחסית לדלל. טכניקה היא אז needed עצמי להרכיב חלקיקים לתוך צפיפות גבוהה, סרטי מאקרוסקופי, monolayer 16, 17. נג et al. 18 שלב הועבר nanorods זהב באמצעות קלקר thiolated בהשעית מים tetrahydrofuran. Nanorods בי אז מחדש תלוי בכלורופורם וירידה הוצבה בממשק אוויר מים ומתאדה באיטיות, ויצר סרטי שכבה. Bigioni et al. 17 נוצרו monolayers מקרוסקופית של nanospheres זהב dodecanethiol הכתיר באמצעות יגנד עודף ואידוי ממס מהיר, אבל nanospheres צריך להיות שלב הועבר לפני הרכבה עצמית. ברגע שסרטי monolayer נוצרים הם בדרך כלל צריכים להיות מועברים על גבי מצע. Mayya et al. 3 מרותק nanospheres בממשק המים טולואן והעביר אותם על גבי מצעים נטולי תבנית באמצעות הדרגתיים מתח פנים. בדומה לכך, ג&#39;ונסון <eמ &#39;&gt; et al. 4 nanospheres מושעה כסף ביגנד העודף ולאחר מכן תרגם את חלקיקים את הקירות של הבקבוקון באמצעות הדרגתיים מתח פנים משני נוזלי immiscible. בעוד טכניקות הרכבה קיימות כדי לטפל בכל אחד מהנושאים הללו יש צורך הצורך בטכניקות יעילה יותר כדי לסייע בפיתוח של הפקת סרט nanoparticle בקנה מידה גדולה. כאן אנו מדגימים טכניקה פשוטה וחזקה המשלבת את נושאי הרכבה עצמית שלושה שתוארו לעיל לטכניקה יחידה &quot;בסיר אחד&quot;, המוצגת באיור 1. ממס אורגני בליל מים (לדוגמא tetrahydrofuran, sulfoxide dimeythl), משמש כדי ראשון functionalize מהירות וביעילות תיאול-ligands (למשל תיאול-alkane, תיאול-מז, תיאול-פנול) על גבי חלקיקים (למשל nanospheres זהב, nanorods, וכו &#39;). התערובת ואז נוסעת להרכבה עצמית של חלקיקים לתוך מקרוסקופית, בצפיפות גבוהה, monolaסרטי yer בממשק אוויר הנוזל באמצעות הפרדת פאזות. לבסוף, סרטי monolayer של חלקיקים יוצרים על גבי מצעים נטולי תבנית באמצעות הדרגתיים מתח פנים מהמים / תערובת ממס אורגנית, איור 2 ואיור 3.

<table><tbody><tr><td>1,6-hexanedithiol</td><td>Sigma</td><td>H12005-5G</td><td></td></tr><tr><td>1-dodecanethiol</td><td>Sigma</td><td>471364-100ML</td><td></td></tr><tr><td>בקבוקוני נצנוץ נוזלי 20 מ"ל</td><td>Sigma</td><td>Z253081-1PAK</td><td></td></tr><tr><td>אצטון</td><td>סיגמא</td><td>650501-1L</td><td></td></tr><tr><td>Amicon אולטרה-15 מסנן צנטריפוגלי</td><td>Millipore</td><td>100K</td><td></td></tr><tr><td>צנטריפוגה</td><td>סורוול</td><td>RC5B</td><td></td></tr><tr><td>צנטריפוגה</td><td>Eppendorf</td><td>5810R</td><td></td></tr><tr><td>מים נטולי יונים</td><td>בתוך הבית</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>זכוכית שקופיות</td><td>סיגמא</td><td>CLS294875X25-72EA</td><td></td></tr><tr><td>15 ננומטר זהב ננו-כדורים</td><td>טד פלה, בע"מ</td><td>15703-1</td><td></td></tr><tr><td>Hexamethyldisilazane</td><td>Sigma</td><td>52619-50ML</td><td></td></tr><tr><td>מי חמצן (30%)</td><td>Sigma</td><td>216763-100ML</td><td></td></tr><tr><td>מיקרוסקופ אלקטרונים סורק</td><td>Carl Zeiss</td><td>דגם 55</td><td></td></tr><tr><td>פרוסת סיליקון מלוטשת</td><td>Sun Edison</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>ספקטרומטר</td><td>OceanOptics</td><td>USB4000-VIS-NIR</td><td></td></tr><tr><td>חומצה גופרתית</td><td>פישר</td><td>A300-212</td><td></td></tr><tr><td>Tetrahydrofuran</td><td>Sigma</td><td>401757-100ML</td><td></td></tr></tbody></table>

טכניקה לfunctionalize ועצמי להרכיב מקרוסקופית nanoparticle ליגנד חד שכבתי סרטים על גבי מצעים נטולי תבנית

A Technique to Functionalize and Self-assemble Macroscopic Nanoparticle-ligand Monolayer Films onto Template-free Substrates

פרוטוקול זה מתאר טכניקת הרכבה עצמית ליצירת סרטי monolayer מקרוסקופית מורכבים מחלקיקים מצופים יגנד 1, 2. טכניקה פשוטה, חזקה וניתן להרחבה ביעילות functionalizes חלקיקים מתכתיים עם תיאול-ligands בתערובת מים / ממס אורגני ליל המאפשרת השתלה מהירה של קבוצות תיאול על גבי משטח הזהב nanoparticle. Ligands הידרופובי על חלקיקים לאחר מכן במהירות השלב להפריד את חלקיקים מההשעיה המימית מבוסס ולהגביל אותם לממשק אוויר הנוזל. זה שמניע את חלקיקים הכתיר יגנד כדי ליצור תחומים monolayer בממשק אוויר הנוזל. השימוש בממסים אורגניים במים בליל חשוב שכן הוא מאפשר ההובלה של חלקיקים מהממשק על גבי מצעים נטולי תבנית. הזרימה מתווכת על ידי שיפוע פני השטח מתח 3, 4 ו יוצרת צפיפות גבוהה, nanop מאקרוסקופי, monolayerסרטי מאמר ליגנד. טכניקת הרכבה עצמית זה עשויה להיות כללי כדי לכלול את השימוש של חלקיקים של יצירות שונות, גודל וצורה ועלולה להוביל לשיטת הרכבה יעילה להפיק סרטים בעלות נמוכה, בצפיפות גבוהה, nanoparticle מאקרוסקופי, monolayer עבור יישומים נרחבים .

איור 1 (א) מראה השעיה של nanospheres זהב, ligands תיאול-alkane, tetrahydrofuran ומים בבקבוקון זכוכית מייד לאחר הערבוב. סכמטי של שלושה שלבי הרכבה עצמית העיקריים, העברת שלב, שלב הפרדה, והובלת סרט תיווך שיפוע מתח פנים מוצגים באיור 1 (ב) כתצוגה מורחבת בממשק אוויר נוזל ליד בצד של הבקבוקון. קבוצות תיאול על ligands במהירות להתחבר לnanospheres הזהב לאחר הערבוב, לעקירתם של פעילי שטח היוני...

טכניקה פשוטה, חזקה וניתן להרחבה לfunctionalize ולהרכיב עצמי סרטי monolayer nanoparticle ליגנד מקרוסקופית על גבי מצעים נטולי תבנית מתוארת בפרוטוקול זה.

טכניקה לfunctionalize ועצמי להרכיב מקרוסקופית Nanoparticle ליגנד חד שכבתי סרטים על גבי מצעים נטולי תבנית

This protocol describes a self-assembly technique to create macroscopic monolayer films composed of ligand-coated nanoparticles1,2. The simple, robust and ...

המטרה הכללית של פרוצדורה זו היא לפתח סרבלי מונושכבה של ליגנדים וננוחלקיקים בממדים מקרוסקופיים. דבר זה מושג באמצעות טכניקה אחת של הרכבה עצמית בסיס אחת (one-pot). ראשית, ננוחלקיקים מתכתיים עוברים פונקציונליזציה מהירה עם ליגנדים בממס של מים או THF.בשלב הבא, הננו-חלקיקים המצופים בליגנדים מופרדים פאזית לממשק שבין האוויר לממס. לבסוף, הננו-חלקיקים מועברים אל תשתיות ללא תבנית באמצעות מדרגי מתח פשטי, ומתארגנים באופן עצמי לשכבות מונולייר מקרוסקופיות של ננו-חלקיקים וליגנדים. בסופו של דבר, הליך זה מספק טכניקה פשוטה, חסונה וניתנת להרחבה לפונקציונליזציה וארגון עצמי של שכבות מונולייר מקרוסקופיות של ננו-חלקיקים וליגנדים על גבי תשתיות ללא תבנית.היתרון המרכזי של טכניקה זו על פני שיטות הרכבה בין-פשטיות אחרות הוא הפונקציונליזציה המהירה והיעילה של ננו-חלקיקים וההרכבה העצמית שלהם לסרטי מונו-שכבה מאקרוסקופיים. למרות ששיטה זו יכולה לספק תובנות לגבי הממשק האורגני-אי-אורגני ברמה הננוסקופית, ניתן ליישמה במגוון רחב של יישומים כגון מטה-חומרים, פוטו-וולטאיקה וחיישנים מולקולריים. כדי להתחיל, רכז ננו-ספירות זהב של 15 nanometer הזמינות מסחרית על ידי העברת 15 milliliters של תמיסת ננו-ספירות מהולה במים למסנן אולטרה-צנטריפוגלי.לאחר מכן, סבב את היחידה בצנטריפוגה ב-4,500 Gs למשך שתי דקות או עד שנותרו מיקרוליטרים בודדים בתא המסנן. השב את הננוספירה בתליה ב-1.5 milliliters של מים דה-יוניים (DI water), או באופן שריכוז הננוחלקיקים יהיה בערך 10¹³ חלקיקים ל-milliliter. התליה יציבה למשך מספר שעות.לאחר התליה מחדש ב-di water, כדי לאמת את צפיפות המספר ולוודא שהננו-חלקיקים לא התגבשו, שאיף תחילה 150 µL מהתליה לתוך קובטה. כמו כן, דלל את תליית הננו-חלקיקים המרוכזת עם 1.35 mL של di water. לאחר מכן, הנח את הקובטה בספקטרומטר UV-Vis ומדוד את ספקטרום הבליעה של התליה שהוכנה וכן של התליה המקורית.השוו את מיקום השיא ואת הרוחב המלא בחצי הגובה (full width at half maximum) כדי לוודא שלא התרחשה אגרגציה. עוצמת שיאי הבליעה עבור שתי הדגימות צריכה להיות דומה בקירוב. כך ניתן לוודא שהדגימה המרוכזת דחוסה פי 10 בתוך מבחנה נפרדת ונקייה של 20 מיליליטר מזכוכית בורו-סיליקט, בנפח של 1 מיליליטר של tetra hydro furin.בשלב הבא, הוסיפו ליגנדים של תיול-אלקאן ל-THF ונערה. יש לערבב את התמיסה באופן אחיד מספיק. יש להוסיף ליגנד בכמות שתכסה לפחות את כל שטח הפנים של הננו-חלקיקים התלויים.עודף ליגנד מגביר את מהירות התגובה ואת יעילותה במסיס (fume hood). העברו 1 mL מהבקבוקון המכיל את ננו-ספירות הזהב אל הבקבוקון של ליגנדי THF. סגרו במהירות את המכסה והנערה את הבקבוקון בעוצמה למשך 15 שניות.הסירו את המכסה והניחו את הבקבוק. בתוך מנוע המנדף, בהתאם לליגנדים, דומיינים משומשים של ננו-חלקיקי זהב נוצרים במהירות בממשק האוויר-נוזל. לאחר מכן, הסרטים מתחילים לנדוד במעלה דופן הבקבוק.כמעט כל הננוחלקיקים היו מצופים בליגנדים תאל שהוסרו מהתמיחה והועברו לדפנות הבקבוקונים בתוך שעה. כדי להעביר את השכבות למצעי זכוכית נשלפים, חתכו את המצעים לשטח של 12.5 על 25.4 מילימטרים באמצעות עט חריטה או גלגלת למצעי זכוכית, נקו אותם באמצעות שטיפה באצטון, ולאחריה שטיפה באיסופרופיל אלכוהול, ולבסוף שטיפה ב-di water.לפני מתן אפשרות למצעים להתייבש, עיין בפרוטוקול הטקסט להכנת פרוסות סיליקון. לאחר מכן, הכנס את המצע לבקבוק הננו-ספירות والليגנדים שהוכן מראש. סגור את המכסה והנער.לאחר הניעור, הסר את המכסה באמצעות פינצטה. מקם את התשתית כמעט בצורה אנכית כנגד דופן המבחנה. לאחר מכן, השתמש בפיפטה כדי לצפות את התשתית בתמיסת התגובה.התגובה נפסקת כאשר כל הממס האורגני התאדה או כאשר כל הננו-חלקיקים הוסרו מהסספנזיה. העריכו את יעילות האריזה של הננו-ספירות בשכבה האحادית על ידי התבוננות בתכונות התמסירות וההחזרה של הסרט. האירו את השכבה האحادית על תשביות הזכוכית מאחור באמצעות מקור אור לבן.יש לצפות בסרט בצבע אחיד עבור סרטי שכבה אחת של ננו-חלקיקים בצפיפות גבוהה בתמסורת, ובחזירה יש לצפות בהחזרה דמוית זהב. לאחר מכן, השתמש בספקטרומטר כדי לכמת את ספקטרום הבליעה המקרוסקופי מהשכבות הבודדות. כפי שנעשה קודם לכן, נרמל את ספקטרום הבליעה באמצעות סלייד זכוכית נקי.לאחר מכן, העבירו את סרט השכבה המונולאית על מצע זכוכית בנתיב הקרן של הספקטרומטר ואספו את ספקטרום הבליעה. שיאו של ספקטרום הבליעה אמור להראות הזזה משמעותית לכיוון האדום (redshift) של כמה מאות ננומטרים, תלוי בליגנד שנעשה בו שימוש. אם שיאו של ספקטרום הבליעה רחב מאוד או שאינו מוגדר היטב, סביר להניח שאיכות סרטי השכבה המונולאית נמוכה.כדי להשתמש בטכניקה כאמצעי יעיל לפונקציונליזציה של הננוחלקיקים באמצעות ליגנדים של thal. שפוך את השארית מתחתית המבחנה. לאחר השלמת התגובה, ייבש את החומר במבחנה תחת זרם חנקן.הוסף ממס אורגני כדי לתלה מחדש את הננו-חלקיקים עם העברה של כמעט 100% של שלב החלקיקים והשבה; ודא שהננו-חלקיקים לא הצטברו בעקבות התליה מחדש בממס האורגני. כפי שצוין קודם, אם שיא הבליעה רחב ביחס לתליה המקורית, בצע סוניקציה לדגימה למשך 15 דקות כדי לסייע בפיזור מחדש של הננו-חלקיקים. סרט מונושכבה של ננו-ספירות זהב בגודל 15 ננומטר מצופות בתיאולקאן על מצע זכוכית נראה כמשקף אור באופן חלקי, מה שמעיד על שבר נפח גבוה של ננו-ספירות, וכמעביר אור, מה שמעיד על שימור האחידות של הפלסמה והתהודות. הצליל והבהירות האופטית המוצגים כאן הם תמונות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) בצבעים מלאכותיים של סרט מונושכבה של ננו-ספירות זהב בגודל 15 ננומטר מצופות בתיאולקאן על מצע של פרוסת סיליקון. קצה הסרט מדגים שהסרטים הם מונושכבות ושהננו-ספירות נארזות בדומיינים אמורפיים בקני מידה מיקרוסקופיים.בסדרי גודל ננוסקופיים. הסרטים מכילים דומיינים בעלי אריזה צפופה משושית, כפי שמוצג על ידי התמרת פורייה של התמונה המוצגת. כאן מוצגת הבליעה הניסוית הנורמלית מסרט של שכבה אחת המורכב מננו-ספירות זהב של ca 15 nanometer עם thiol acan על מצע זכוכית.סספנסיה של ננו-ספירות זהב בגודל 15 nanometer במים, אשר הועברו פאזה לתוך כלורופורם לאחר השליטה בתהליך. ניתן לבצע טכניקה זו בפחות משעה אם היא מבוצעת כראוי. לאחר צפייה בווידאו זה, תרכשו הבנה טובה לגבי האופן שבו ניתן לבצע פונקציונליזציה והרכבה עצמית יעילה של ננו-חלקיקים מתכתיים לסרטי מונוליט מיקרוסקופיים.

a-technique-to-functionalize-self-assemble-macroscopic-nanoparticle

Research

JoVE Journal

Chemistry

כימיה

קולואידים Alkanethiolate זהב התייצב המכונה אשכולות monolayer מוגן (MPCs) מסונתזים, המאופיינת, ו התאספו לתוך סרטים דקים כממשק ספיחה עבור אלקטרוכימיה חלבון monolayer של חלבון חיזור פשוטות...

סינתזה, הרכבה, אפיון monolayer מוגן סרטים Nanoparticle זהב עבור אלקטרוכימיה monolayer חלבון

נהלים שונים המפורטות להכין תבניות מוגדרות אטומי לצמיחת epitaxial של סרטים דקים תחמוצת מורכבת. טיפולים כימיים של SrTiO היחיד גבישים 3 (001) וDyScO 3 (110) מצעים בוצעו להשיג משטחים חלקים אטומי, אחד הסתיימו. Ca 2 Nb 3 O 10 - יריעות שמשו כדי ליצור תבניות מוגדרות אטומי על מצעים שרירותיים.

תבניות מוגדרות אטומי לEpitaxial צמיחה של תחמוצת המורכבת Thin Films

אנו מתארים שיטה לייצור סרטי פולימר בשטח גדול (עד 13 ס"מ קוטר) ואולטרה-דקים (דקים עד 8 ננומטר). במקום להשתמש בשכבת ביניים קורבנית כדי להסיר את הסרט מהמצע שלו, אנו משתמשים בטיפול משטח מגביל את עצמו המתאים לשטחים גדולים באופן שרירותי.

המצאה של שטח גדול שעמדה חופשית Ultrathin פולימריים סרטים

במאמר זה אנו מתארים את הסינתזה הפנימית של פולימרים מיקרו-נקבוביים מצומדים (CMP) על מצעי הקרבה, ואת פירוק המצע להכנת ננו-ממברנות CMP עצמאיות. בנוסף, נתאר כיצד ניתן להעביר את הננו-ממברנות השבריריות למצעים אחרים.

סינתזה והעברה של אוב Nanomembranes פולימר Microporous Conjugated שכבה אחר שכבה

משטחי אי ים ננומטריים המורכבים מקופולימרים בלוקים מגיבים תרמית יוצרו בשיטת Langmuir-Schaefer לבקרת הידבקות וניתוק ספונטניים של תאים. הודגמו הן הכנת המשטח והן הידבקות וניתוק התאים על פני השטח.

הכנת Thermoresponsive Nanostructured משטחי הנדסת רקמות

מוצג פרוטוקול לייצור שטח גדול של מצע ננו-דפוסי מתבניות ננו-דפוסיות קטנות לחקר אפנון ננוטופוגרפי של התנהגות התא.

הרחבת טכניקת תפר באמצעות מצעי nanopatterned עבור Nanotopographical אפנון של התנהגות תא

אנו מציגים פרוטוקול functionalize זכוכית עם טלאי חלבון ננומטריים המוקפים bilayer שומנים נוזל. מצעים אלו עולים בקנה אחד עם מיקרוסקופיה אופטית מתקדמת וצפויים להוות פלטפורמה ללימודי הדבקה ו נדידת תאים.

מערכי ננו-אשכול ליגנד בתוך bilayer שומנים נתמך

אנחנו מדגימים הזיוף של מערכים nanocup זהב תקופתיים באמצעות טכניקות ליטוגרפית colloidal ולדון את החשיבות של סרטים nanoplasmonic.

ייצור של מערכים Nanocup זהב תקופתיים באמצעות Colloidal ליתוגרפיה

שיטות ייצור משטח בדוגמת הפקדת ננומטר מברשות עבה או מיקרון עבה, תפור סרטים של פולימר שיתוף בלוק azlactone מדווחים. שלבים קריטיים ניסיוני, התוצאות נציג, מגבלות של כל שיטת נידונות. שיטות אלה שימושיים ליצירת בממשקים פונקציונליים עם מאפיינים פיזיים המותאמים תגובתיות משטח tunable.

בדיית משטחים תגובתי עם מברשת, תפור סרטים של פולימרים שיתוף בלוק Azlactone-Functionalized

פרוטוקול זה פרטים טכניקה ננו-ייצור חדשניים יכול לשמש כדי להפוך סרטים nanoparticle לשליטה וניתנים מעל אזורים גדולים על בסיס הרכבה עצמית של dewetting של סרטי מתכת רצ'ט.

שטח גדול Nanofabrication מבוססת על המצע של חלקיקי זהב לשליטה, להתאמה אישית באמצעות Dewetting רצ'ט

פרוטוקול לסינתזה ואפיון של חד-שכבות מסגרת מתכתית-אורגנית בהרכבה עצמית מסופק באמצעות גבישי מסגרת מתכת-אורגנית (MOF) מושתלים פולימריים. ההליך מראה כי חלקיקי MOF מושתלים פולימריים ניתנים להרכבה עצמית בממשק אוויר-מים וכתוצאה מכך נוצרים מבנים חד-שכבתיים בנויים היטב, העומדים בפני עצמם, כפי שמעידה הדמיית מיקרוסקופ אלקטרונים סורק.

סינתזה ואפיון של חד-שכבות מסגרת מתכת-אורגנית בהרכבה עצמית באמצעות חלקיקים מצופים פולימר

למד טכניקת הרכבה עצמית של סרטי ננו-חלקיקים מקרוסקופיים על מצעים נטולי תבנית. השיטה משתמשת בגרדיאנטים של מתח פנים להעברת החלקיקים ומציעה פרוטוקול פשוט וניתן להרחבה ליישומי ננוטכנולוגיה.

טכניקה לfunctionalize ועצמי להרכיב מקרוסקופית Nanoparticle ליגנד חד שכבתי סרטים על גבי מצעים נטולי תבנית

גלה סרטונים נוספים