Una tecnica di funzionalizzare e Self-montare macroscopiche nanoparticelle-ligando monostrato Films su substrati privi di modello

Jake Fontana; Christopher Spillmann; Jawad Naciri; Banahalli R. Ratna

doi:10.3791/51282

Articolo metodologico

Una tecnica di funzionalizzare e Self-montare macroscopiche nanoparticelle-ligando monostrato Films su substrati privi di modello

DOI:

10.3791/51282

⸱

9 maggio 2014

Jake Fontana¹ , Christopher Spillmann¹ , Jawad Naciri¹ , Banahalli R. Ratna¹

¹Naval Research Laboratory

In questo articolo

Sommario

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Una tecnica semplice, robusta e scalabile di funzionalizzare e di auto-assemblarsi film monostrato di nanoparticelle-ligando macroscopici su substrati libero di modello è descritto in questo protocollo.

Abstract

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Questo protocollo descrive una tecnica di auto-assemblaggio per creare film monostrato macroscopici composti da ligando rivestite nanoparticelle ^{1, 2.} La tecnica semplice, robusto e scalabile functionalizes efficiente nanoparticelle metalliche con tiolo-ligandi in una miscela acqua / solvente organico miscibile consentono il rapido innesto di gruppi tiolici sulla superficie delle nanoparticelle d'oro. I leganti idrofobi sulle nanoparticelle poi rapidamente fase separano le nanoparticelle dalla sospensione acquosa basato e le confinano all'interfaccia aria-liquido. Questo spinge le nanoparticelle ligando-capped a formare domini monostrato all'interfaccia aria-liquido. L'uso di solventi organici miscibili con acqua è importante in quanto permette il trasporto delle nanoparticelle dall'interfaccia su substrati senza template. Il flusso è mediato da una tensione gradiente superficie ^{3, 4} e crea macroscopica, ad alta densità, monostrato nanoppellicole articolo-ligando. Questa tecnica di auto-assemblaggio può essere generalizzata per includere l'uso di particelle di varia composizione, le dimensioni e la forma e può portare a un metodo di assemblaggio efficiente per produrre film a basso costo, macroscopici, ad alta densità, monostrato di nanoparticelle per applicazioni diffuse .

Introduzione

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L'auto-assemblaggio di film di nanoparticelle macroscopiche ha attirato grande attenzione per le loro proprietà uniche determinate dalla geometria e la composizione degli elementi ⁵ e può portare a una vasta gamma di applicazioni ottiche, elettroniche e chimiche ^6-14. Per auto-assemblarsi film nanoparticelle metalliche ricoperte con leganti devono essere imballati in alta densità, monostrati. Tuttavia diversi problemi di montaggio devono essere affrontate per promuovere lo sviluppo di tali materiali.

Primo, tensioattivo stabilizzato nanoparticelle metalliche sono tipicamente sintetizzati con metodi wet-chimica in....

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Protocollo

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1. Self-assemblati Ligand-nanoparticelle Monolayers

Come esempio illustrativo della tecnica di auto-assemblaggio, macroscopici, capped film monostrato oro nanosfere tiolo-alcano vengono prodotti come segue:

Concentrato 15 nm nanosfere d'oro (disponibili in commercio con una densità numero: 10 ¹² particelle / ml) a ~ 10 ¹³ particelle / ml in acqua.
1. Mettere 15 ml di sospensione acquosa diluita nanosfere in un filtro centrifugo ultra (100 K nominale limite di peso molecolare).
2. Centrifugare il filtro / flacone a 4.500 xg per 2 minuti o fino a pochi ml rimangono nella camera di filtrazion....

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Risultati

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Figura 1 (a) mostra una sospensione di nanosfere oro, leganti tiolici-alcano, tetraidrofurano e acqua in un flacone di vetro immediatamente dopo la miscelazione. Uno schema delle tre principali fasi di auto-assemblaggio, trasferimento di fase, separazione di fase, e la tensione superficiale gradiente di trasporto della pellicola mediata è mostrata in Figura 1 (b) come una vista espansa all'interfaccia aria-liquido vicino al lato del flaconcino.

I gruppi tiol.......

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Discussione

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Questo protocollo descrive un singolo 'one-pot' tecnica di auto-assemblaggio per creare film monostrato di nanoparticelle-ligando macroscopici utilizzando il trasferimento di fase, la separazione di fase e gradienti di tensione superficiale. Il vantaggio di questa tecnica è che combina tre processi di auto-assemblaggio in un unico processo a basso costo; da eliminare in modo rapido ed efficiente trasferimento delle nanoparticelle, assemblaggio delle particelle in monostrati all'interfaccia aria-liquido e tra.......

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Dichiarazioni

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Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

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Questo lavoro è stato supportato da finanziamenti erogati dal Office of Naval Research. J. Fontana riconosce il Consiglio Nazionale delle Ricerche per una Associateship post-dottorato.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
Nome	Azienda	Numero di catalogo
1,6-esanditiolo	Sigma	H12005-5G
1-dodecanetiolo	Sigma	471364-100ML
20 ml fiale di scintillazione liquida	Sigma	Z253081-1PAK
Acetone	Sigma	650501-1L
Filtro centrifugo Amicon ultra-15	Millipore	100K
Centrifuge	Sorvall	RC5B
Centrifuga	Eppendorf	5810R
Acqua deionizzata	In-house	N/A
Vetrini Sigma		CLS294875X25-72EA
15 nm nanosfere d'oro	Ted Pella, Inc	15703-1
Esametildisilazano	Sigma	52619-50ML
Perossido di idrogeno (30%)	Sigma	216763-100ML
Microscopio elettronico a scansione	Carl Zeiss	Modello 55
Wafer di silicio lucidato	Sun Edison	Spettrometro N/A
	OceanOptics	USB4000-VIS-NIR
Acido solforico	Fisher	A300-212
Tetraidrofurano	Sigma	401757-100ML

Riferimenti

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Fontana, J., Naciri, J., Rendell, R., Ratna, B. R. Macroscopic self-assembly and optical characterization of nanoparticle–ligand metamaterials. Advanced Optical Materials. 1, 100-106 (2013).
Fontana, J., et al.

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Nanoparticle Functionalization Self assembly Technique Monolayer Films Surface Tension Gradient Thiol ligand Grafting Air fluid Interface Template free Substrates Gold Nanospheres Tetrahydrofuran Solvent Ultraviolet Visible Spectrometer

Una tecnica di funzionalizzare e Self-montare macroscopiche nanoparticelle-ligando monostrato Films su substrati privi di modello

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