Name: 表面プラズモン励起によるコロイドAuナノロッドへのPdの光堆積 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-08-15T14:45:00.000+00:00
Duration: 6 min 58 s
Description: 学ぶ、局在表面プラズモン励起を用いてAuナノロッドへのPdを光堆積する手法。レーザーで厚さと位置を精密制御し、触媒応用に向けた金属組み立てを最適化する。

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

この研究は陸軍研究所が後援し、G.T.Fに授与されたUSARL協力協定番号W911NF‐17‐2‐0057の下で達成されました。この文書に含まれる見解と結論は著者のものであり、陸軍研究所または米国政府の公式方針(明示または黙示)を表すと解釈されるべきではありません。米国政府は、ここに著作権表記にかかわらず、政府の目的のために転載および配布する権限を有します。

1. Auナノロッドの割り当て
注:セチルトリムチランモニウム臭化物(CTAB)カバーAuNRは、湿った化学(ステップ1.1)によって合成されるか、または読者の好みに応じて商業的に購入され得る(ステップ1.2)、それぞれが同様の結果をもたらす。この研究の結果は、ペンタツイン結晶構造を持つ商業的に供給されたAuNRに基づいていました。二次金属殻の究極の形態に対するAuNR種子結晶構造(すなわち、単結晶対ペンタツイン)の影響は、プラズモン光沈着の範囲内では不明なままであるが、両方の湿った-14に強い関心を持っている、15および同様の光化学的12合成。CTABに対する代替界面活性剤は、ゼータポテンシャルが陽性である限り採用され得るが、最終的なPd形態は変化する可能性がある。
<ol><li>合成技術:ニコバフトらによる銀支援法を用いて、0.5mM Auで水性分散AuNRを合成する。16歳,17(単結晶構造を得る)またはマーフィーらによる界面活性剤支援方法。18歳,19(ペンタツイン結晶構造を得る)。遠心分離20、21を介してAuNRを洗浄し、余分な、自由なCTABを1-10 mMの最終濃度に除去する。</li>
	<li>商用ソース: 0.5 mM Au で水性 AuNR 分散液を購入し、直径 40 nm、808 nm LSPR、および CTAB リガンド (5 mM 濃度) を DI 水中で購入します。CTAB濃度が受領時に1-10 mMを超える場合は、遠心分離20、21を介してAuNRを洗浄し、余分な、無料のCTABを除去します。 注:様々なサイズ、アスペクト比、および粒子数密度のCTAB界面活性剤を用いて水性AuNR分散は、多くの商用ベンダーから購入され、このプロトコルで正常に使用される場合があります。</li>
</ol>2. Auナノロッド上のPdのプラズモニック光堆積
<ol><li>Pd前駆体の調製
	<ol>
<li>20 mM HCl 溶液を準備します。まず、830 μLのストック濃縮HCl(37%、12M)を水で100mLに希釈して0.1M HClを作ります。次に、水で0.1M HClの4mLを20mLに希釈して0.02M HClを作ります。</li>
		<li>適切なガラス製品に20 mM HClのピペット10 mLを、水温を60°Cに設定したバス超音波処理器(超音波処理なし)に置きます。</li>
		<li>20 mM HCl の 10 mL に PdCl2の 0.0177 g を追加し、すべての PdCl2が溶解するまで超音波処理を介して混合します。得される10 mMH2PdCl4溶液は、濃いオレンジ色を示す必要があります。</li>
	</ol></li>
	<li>光沈着反応混合物の調製 注:説明する手順では、プラズモニック光沈着プロセスにリアルタイムのフィードバックを可能にするために、キュベットで使用するための3 mLの総容積を想定しています。引用された質量/容積は、Pd装飾されたAuNRの顔の洗浄/回収を可能にしながら、典型的な化学薬品/材料/試薬との互換性のために選択されました。他の体積や代替反応容器(例えば、ガラスビーカー)にスケールすると、同様の結果が得られることが期待されます。<ol>
<li>ドガストックAuNR溶液とメタノール(MeOH)をバス超音波処理器で30分間使用します。</li>
		<li>水性懸濁したAuNR(ステップ2.2.1から)のピペット2.5 mLを1cmのパス長さに、磁気攪拌バー付きマクロボリュームキュベット。キュベットをかき混ぜるプレートの上に置きます。 注:マクロボリュームキュベットの一般的な体積は3.5 mLです。石英は、UV透明プラスチックで置換されてもよい。</li>
		<li>約15〜30分間穏やかに攪拌しながら、cuvetteに脱気MeOH(ステップ2.2.1から)のピペット475 μLは、必要に応じて硬い表面に対してキュベットの底部を軽く叩くことによって、定期的に任意の気泡を除去します。溶質ガスを除去すると、金属ハロゲン化物塩の安定性を延長することができます。</li>
		<li>ピペット5μLのストック濃縮HCl(37%、12M)をキュベットに入れ、15分間混ぜます。 注:HCl支持の濃度を調整すると、Pd堆積の最終的な形態/速度に影響を与える可能性がありますが、反応混合物中の20mM未満の濃度は、H2 PdCl4が徐々に加水分解し、シュウ酸分泌し、最終的なPdOにつながることを可能にします。x形成〜3時間後。</li>
	</ol></li>
	<li>プラズモニックフォトリダクション [PdCl4]2- AuNR1,13<ol>
<li>10 mM H2PdCl4の25 μLを反応混合物に注入し、1:5 Pd:Au原子比を求めます。攪拌しながら1時間暗く溶液を複雑にします。 注:この量は、反応混合物のAu、[PdCl4]2-、HCl、およびMeOHの最終モルラを変更する費用として、所望のPd:Au比に従って調整することができる。参考文献22は、異なるPt:Au比におけるPt-AuNR形態の例を示しており、同様の結果がPdで期待できる。</li>
		<li>24時間の強度35mW/cm2強度で、715 nmのロングパス濾過タングステンハロゲンランプを用いて反応混合物を照射する。 注:異なる光フィルタ(または光源、例えば、レーザー)は、異なるAuナノ構造種子に対する固有のLSPR波長に従って選択されてもよい。例えば、420nmのロングパスフィルタは、450nmでLSPRを示すプラズモニック種子構造に使用されてもよい。光強度は、より遅い[PdCl4]2-減少率を犠牲にして中性密度濾過と共に減少させ、総反応時間を長くする。[PdCl4]2-(発症はリファレンス23を介して〜360°Cである)の熱低減の可能性を犠牲にして反応時間を短縮するために光強度を増加させることができる。ナノ粒子表面温度の単離および/または集合アンサンブル24の計算を介して熱低減を軽減するための優先順位を適切な強度を計算することができる。様々な照射強度からの究極のPd-AuNR形態に及ぼす影響は検討されていない。</li>
		<li>Pd-AuNRから残留化学物質/試薬を2回洗浄し、それぞれ9,000 x gで遠心分離し、ピペットで上清を取り除き、Pd-AuNRペレットを水中に再度サスペンドし、バイアルを1-2分間バスソニエーターに浸します。分散20,21.</li>
	</ol></li>
</ol>

<ol><li>Forcherio, G. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Targeted+deposition+of+platinum+onto+gold+nanorods+by+plasmonic+hot+electrons%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">Targeted deposition of platinum onto gold nanorods by plasmonic hot electrons.</a> Journal of Physical Chemistry C. 122 (50), 28901-28909 (2018).</li>
<li>Langille, M. R., Personick, M. L., Mirkin, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmon-Mediated+Syntheses+of+Metallic+Nanostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Plasmon-Mediated Syntheses of Metallic Nanostructures.</a> Angewandte Chemie International Edition. 52 (52), 13910-13940 (2013).</li>
<li>Qiu, J., Wei, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+Plasmon-Mediated+Photothermal+Chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">Surface Plasmon-Mediated Photothermal Chemistry.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 118 (36), 20735-20749 (2014).</li>
<li>Zhang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface-Plasmon-Driven+Hot+Electron+Photochemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Surface-Plasmon-Driven Hot Electron Photochemistry.</a> Chemical Reviews. 118 (6), 2927-2954 (2018).</li>
<li>Qiu, J., Wu, Y. C., Wang, Y. C., Engelhard, M. H., McElwee-White, L., Wei, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+Plasmon+Mediated+Chemical+Solution+Deposition+of+Gold+Nanoparticles+on+a+Nanostructured+Silver+Surface+at+Room+Temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Surface Plasmon Mediated Chemical Solution Deposition of Gold Nanoparticles on a Nanostructured Silver Surface at Room Temperature.</a> Journal of the American Chemical Society. 135 (1), 38-41 (2013).</li>
<li>Qiu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+Plasmon-Mediated+Chemical+Solution+Deposition+of+Cu+Nanoparticle+Films%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">Surface Plasmon-Mediated Chemical Solution Deposition of Cu Nanoparticle Films.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 120 (37), 20775-20780 (2016).</li>
<li>Boyd, D. A., Greengard, L., Brongersma, M., El-Naggar, M. Y., Goodwin, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmon-Assisted+Chemical+Vapor+Deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Plasmon-Assisted Chemical Vapor Deposition.</a> Nano Letters. 6 (11), 2592-2597 (2006).</li>
<li>Di Martino, G., Michaelis, F. B., Salmon, A. R., Hofmann, S., Baumberg, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlling+Nanowire+Growth+by+Light%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Controlling Nanowire Growth by Light.</a> Nano Letters. 15 (11), 7452-7457 (2015).</li>
<li>Di Martino, G., Turek, V. A., Braeuninger-Weimer, P., Hofmann, S., Baumberg, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser-induced+reduction+and+in-situ+optical+spectroscopy+of+individual+plasmonic+copper+nanoparticles+for+catalytic+reactions%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Laser-induced reduction and in-situ optical spectroscopy of individual plasmonic copper nanoparticles for catalytic reactions.</a> Applied Physics Letters. 110 (7), 071111(2017).</li>
<li>Xue, C., Millstone, J. E., Li, S., Mirkin, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmon-Driven+Synthesis+of+Triangular+Core%E2%80%93Shell+Nanoprisms+from+Gold+Seeds%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Plasmon-Driven Synthesis of Triangular Core–Shell Nanoprisms from Gold Seeds.</a> Angewandte Chemie International Edition. 46 (44), 8436-8439 (2007).</li>
<li>Langille, M. R., Zhang, J., Mirkin, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmon-Mediated+Synthesis+of+Heterometallic+Nanorods+and+Icosahedra%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Plasmon-Mediated Synthesis of Heterometallic Nanorods and Icosahedra.</a> Angewandte Chemie International Edition. 50 (15), 3543-3547 (2011).</li>
<li>Zhai, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polyvinylpyrrolidone-induced+anisotropic+growth+of+gold+nanoprisms+in+plasmon-driven+synthesis%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">Polyvinylpyrrolidone-induced anisotropic growth of gold nanoprisms in plasmon-driven synthesis.</a> Nature Materials. 15 (8), 889-895 (2016).</li>
<li>Forcherio, G. T., Baker, D. R., Boltersdorf, J., McClure, J. P., Leff, A. C., Lundgren, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Directed+assembly+of+bimetallic+nanoarchitectures+by+interfacial+photocatalysis+with+plasmonic+hot+electrons%5BTitle%5D)+AND+%22Nanophotonic+Materials+XV%22%5BJournal%5D)">Directed assembly of bimetallic nanoarchitectures by interfacial photocatalysis with plasmonic hot electrons.</a> Nanophotonic Materials XV. 10720, 107200K(2018).</li>
<li>Tebbe, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silver-Overgrowth-Induced+Changes+in+Intrinsic+Optical+Properties+of+Gold+Nanorods%3A+From+Noninvasive+Monitoring+of+Growth+Kinetics+to+Tailoring+Internal+Mirror+Charges%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">Silver-Overgrowth-Induced Changes in Intrinsic Optical Properties of Gold Nanorods: From Noninvasive Monitoring of Growth Kinetics to Tailoring Internal Mirror Charges.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 119 (17), 9513-9523 (2015).</li>
<li>Mayer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+Living+Nanowire+Growth%3A+Precise+Control+over+the+Morphology+and+Optical+Properties+of+AgAuAg+Bimetallic+Nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Controlled Living Nanowire Growth: Precise Control over the Morphology and Optical Properties of AgAuAg Bimetallic Nanowires.</a> Nano Letters. 15 (8), 5427-5437 (2015).</li>
<li>Nikoobakht, B., El-Sayed, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+and+Growth+Mechanism+of+Gold+Nanorods+%28NRs%29+Using+Seed-Mediated+Growth+Method%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry+of+Materials%22%5BJournal%5D)">Preparation and Growth Mechanism of Gold Nanorods (NRs) Using Seed-Mediated Growth Method.</a> Chemistry of Materials. 15 (10), 1957-1962 (2003).</li>
<li>Burrows, N. D., Harvey, S., Idesis, F. A., Murphy, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Understanding+the+Seed-Mediated+Growth+of+Gold+Nanorods+through+a+Fractional+Factorial+Design+of+Experiments%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Understanding the Seed-Mediated Growth of Gold Nanorods through a Fractional Factorial Design of Experiments.</a> Langmuir. 33 (8), 1891-1907 (2017).</li>
<li>Jana, N. R., Gearheart, L., Murphy, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Seed-Mediated+Growth+Approach+for+Shape-Controlled+Synthesis+of+Spheroidal+and+Rod-like+Gold+Nanoparticles+Using+a+Surfactant+Template%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Seed-Mediated Growth Approach for Shape-Controlled Synthesis of Spheroidal and Rod-like Gold Nanoparticles Using a Surfactant Template.</a> Advanced Materials. 13, 1389-1393 (2001).</li>
<li>Kumar, D., Lee, A. R., Kaur, S., Lim, D. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visible-light+Induced+Reduction+of+Graphene+Oxide+Using+Plasmonic+Nanoparticle%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Visible-light Induced Reduction of Graphene Oxide Using Plasmonic Nanoparticle.</a> Journal of Visualized Experiments. 103, e53108(2015).</li>
<li>Paviolo, C., McArthur, S. L., Stoddart, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gold+Nanorod-assisted+Optical+Stimulation+of+Neuronal+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Gold Nanorod-assisted Optical Stimulation of Neuronal Cells.</a> Journal of Visualized Experiments. (98), e52566(2015).</li>
<li>Hoang, T. B., Huang, J., Mikkelsen, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Colloidal+Synthesis+of+Nanopatch+Antennas+for+Applications+in+Plasmonics+and+Nanophotonics%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Colloidal Synthesis of Nanopatch Antennas for Applications in Plasmonics and Nanophotonics.</a> Journal of Visualized Experiments. (111), e53876(2016).</li>
<li>Ortiz, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Harnessing+Hot+Electrons+from+Near+IR+Light+for+Hydrogen+Production+Using+Pt-End-Capped-AuNRs%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Harnessing Hot Electrons from Near IR Light for Hydrogen Production Using Pt-End-Capped-AuNRs.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 9 (31), 25962-25969 (2017).</li>
<li>Schiavo, L., Aversa, L., Tatti, R., Verucchi, R., Carotenuto, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+Characterizations+of+Palladium+Clusters+Prepared+by+Polyol+Reduction+of+%5BPdCl4%5D2%E2%88%92+Ions%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Analytical+Methods+in+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Structural Characterizations of Palladium Clusters Prepared by Polyol Reduction of [PdCl4]2− Ions.</a> Journal of Analytical Methods in Chemistry. 2016, 9073594(2016).</li>
<li>Baffou, G., Quidant, R., García de Abajo, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoscale+Control+of+Optical+Heating+in+Complex+Plasmonic+Systems%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Nanoscale Control of Optical Heating in Complex Plasmonic Systems.</a> ACS Nano. 4 (2), 709-716 (2010).</li>
<li>Mulvaney, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+Plasmon+Spectroscopy+of+Nanosized+Metal+Particles%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Surface Plasmon Spectroscopy of Nanosized Metal Particles.</a> Langmuir. 12 (3), 788-800 (1996).</li>
<li>Elding, L. I., Olsson, L. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electronic+absorption+spectra+of+square-planar+chloro-aqua+and+bromo-aqua+complexes+of+palladium%28II%29+and+platinum%28II%29%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Electronic absorption spectra of square-planar chloro-aqua and bromo-aqua complexes of palladium(II) and platinum(II).</a> The Journal of Physical Chemistry. 82 (1), 69-74 (1978).</li>
<li>Swihart, D. L., Mason, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electronic+spectra+of+octahedral+platinum+%28IV%29+complexes%5BTitle%5D)+AND+%22Inorganic+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Electronic spectra of octahedral platinum (IV) complexes.</a> Inorganic Chemistry. 9 (7), 1749-1757 (1970).</li>
<li>Forcherio, G. T., Dunklin, J. R., Backes, C., Vaynzof, Y., Benamara, M., Roper, D. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gold+nanoparticles+physicochemically+bonded+onto+tungsten+disulfide+nanosheet+edges+exhibit+augmented+plasmon+damping%5BTitle%5D)+AND+%22AIP+Advances%22%5BJournal%5D)">Gold nanoparticles physicochemically bonded onto tungsten disulfide nanosheet edges exhibit augmented plasmon damping.</a> AIP Advances. 7 (7), 075103(2017).</li>
<li>Boltersdorf, J., Forcherio, G. T., McClure, J. P., Baker, D. R., Leff, A. C., Lundgren, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visible+Light-Promoted+Plasmon+Resonance+to+Induce+%E2%80%9CHot%E2%80%9D+Hole+Transfer+and+Photothermal+Conversion+for+Catalytic+Oxidation%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">Visible Light-Promoted Plasmon Resonance to Induce “Hot” Hole Transfer and Photothermal Conversion for Catalytic Oxidation.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 122 (50), 28934-28948 (2018).</li>
<li>da Silva, J. A., Meneghetti, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+Aspects+of+the+Gold+Nanorod+Formation+Mechanism+via+Seed-Mediated+Methods+Revealed+by+Molecular+Dynamics+Simulations%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">New Aspects of the Gold Nanorod Formation Mechanism via Seed-Mediated Methods Revealed by Molecular Dynamics Simulations.</a> Langmuir. 34 (1), 366-375 (2018).</li>
<li>Teranishi, T., Miyake, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Size+Control+of+Palladium+Nanoparticles+and+Their+Crystal+Structures%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry+of+Materials%22%5BJournal%5D)">Size Control of Palladium Nanoparticles and Their Crystal Structures.</a> Chemistry of Materials. 10 (2), 594-600 (1998).</li>
<li>Straney, P. J., Marbella, L. E., Andolina, C. M., Nuhfer, N. T., Millstone, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Decoupling+Mechanisms+of+Platinum+Deposition+on+Colloidal+Gold+Nanoparticle+Substrates%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Decoupling Mechanisms of Platinum Deposition on Colloidal Gold Nanoparticle Substrates.</a> Journal of the American Chemical Society. 136 (22), 7873-7876 (2014).</li>
<li>Cheng, N., Lv, H., Wang, W., Mu, S., Pan, M., Marken, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+ambient+aqueous+synthesis+for+highly+dispersed+and+active+Pd%2FC+catalyst+for+formic+acid+electro-oxidation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Power+Sources%22%5BJournal%5D)">An ambient aqueous synthesis for highly dispersed and active Pd/C catalyst for formic acid electro-oxidation.</a> Journal of Power Sources. 195 (21), 7246-7249 (2010).</li>
<li>Grzelczak, M., Perez-Juste, J., Garcia de Abajo, F. J., Liz-Marzan, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+Properties+of+Platinum-Coated+Gold+Nanorods%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">Optical Properties of Platinum-Coated Gold Nanorods.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 111 (17), 6183-6188 (2007).</li>
<li>Zheng, Z., Tachikawa, T., Majima, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-Particle+Study+of+Pt-Modified+Au+Nanorods+for+Plasmon-Enhanced+Hydrogen+Generation+in+Visible+to+Near-Infrared+Region%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Single-Particle Study of Pt-Modified Au Nanorods for Plasmon-Enhanced Hydrogen Generation in Visible to Near-Infrared Region.</a> Journal of the American Chemical Society. 136 (19), 6870-6873 (2014).</li>
<li>Zheng, Z., Tachikawa, T., Majima, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmon-Enhanced+Formic+Acid+Dehydrogenation+Using+Anisotropic+Pd%E2%80%93Au+Nanorods+Studied+at+the+Single-Particle+Level%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Plasmon-Enhanced Formic Acid Dehydrogenation Using Anisotropic Pd–Au Nanorods Studied at the Single-Particle Level.</a> Journal of the American Chemical Society. 137 (2), 948-957 (2015).</li>
<li>Grzelczak, M., Pérez-Juste, J., Rodríguez-González, B., Liz-Marzán, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+silver+ions+on+the+growth+mode+of+platinum+on+gold+nanorods%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Influence of silver ions on the growth mode of platinum on gold nanorods.</a> Journal of Materials Chemistry. 16 (40), 3946-3951 (2006).</li>
<li>Joplin, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correlated+Absorption+and+Scattering+Spectroscopy+of+Individual+Platinum-Decorated+Gold+Nanorods+Reveals+Strong+Excitation+Enhancement+in+the+Nonplasmonic+Metal%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Correlated Absorption and Scattering Spectroscopy of Individual Platinum-Decorated Gold Nanorods Reveals Strong Excitation Enhancement in the Nonplasmonic Metal.</a> ACS Nano. 11 (12), 12346-12357 (2017).</li>
<li>Sutter, P., Li, Y., Argyropoulos, C., Sutter, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+Situ+Electron+Microscopy+of+Plasmon-Mediated+Nanocrystal+Synthesis%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">In Situ Electron Microscopy of Plasmon-Mediated Nanocrystal Synthesis.</a> Journal of the American Chemical Society. 139 (19), 6771-6776 (2017).</li>
</ol>

著者は何も開示していない。

透過UV-vis分光法を用いて光吸収性の変化を監視することは、H2 PdCl4のLMCT特徴に特に注意を払って、光触媒反応の状態を評価するのに有用である。ステップ2.3.1でH2 PdCl4を注入した後のLMCT特徴の波長最大値(図1の固体黒から固体青色に向かう)は、[PdCl 4]2-分子1の局所的な「環境」に関する洞察を提供する(例えば、CTABのN+ヘッドグループとの静電気協調、加水分解および/または酸化物の結果としてAuNR表面1および/または分子種分化への輸送が続く31、32、33).照射中のLMCT特徴の大きさ(<strong clas...

共振外部フィールドから発生するプラズモニックホットキャリアを介してプラズモニック基板に金属堆積を導くにより、新しい自由度1を持つ周囲条件下でのヘテロメタリック、異方性ナノ構造の2段階形成をサポートできる可能性がある1 、2、3.従来の酸化還元化学、蒸着、電着のアプローチは、大量処理には適していません。これは主に、過剰/犠牲試薬廃棄物、低スループット5+ステップリソグラフィプロセス、エネルギー集約型環境(0.01-10 Torrおよび/または400-1000°C温度)によるもので、結果として得られます材料特性をほとんどまたは全く直接制御しません。.局所的な表面プラズモン共鳴(SPR)での照明下でプラズモニック基板(例えば、Auナノ粒子/種子)を前駆体環境(例えば、水性Pd塩溶液)に浸漬すると、外部的に調整(すなわち、フィールド偏光および強度)プラズモニック熱い電子および/または光熱勾配3、4を介した前駆体の光化学的堆積。例えば、プラズモン駆動の光熱分解に関するプロトコルパラメータ/要件は、ナノ構造AgおよびAu基板上のAu、Cu、Pb、およびGeハイドライドの詳細5、6、 7,8,9.しかし、金属溶液界面で金属塩を直接光化するフェムト秒プラズモニックホット電子の利用は、ク硝酸塩またはポリ(ビニルピロリドン)リガンドを中間電荷として使用するプロセスがほとんど未開発のままである。二次金属2、10、11、12の直接核化/成長へのリレー。縦方向SPR(LSPR)励起下のAuナノロッド(AuNR)の対方対方性Pt装飾は、最近、Pt分布がダイポール極性と一致した1、13と報告された(すなわち、仮定空間分布)ホットキャリア)。
本明細書のプロトコルは、Pdを含むように最近のPt-AuNRの作業を拡大し、リアルタイムで観察することができる主要な合成メトリックを強調し、還元プラズモン光沈着技術が他の金属ハロゲン化塩(Ag、Ni、Irなど)に対して適用可能であることを示す。

<table><tbody><tr><td>非球面コンデンサーレンズ、ディフューザー付き</td><td>Thorlabs</td><td>ACL5040U-DG15</td><td>f=40 mm、NA=0.60、1500 グリット、コーティングされていない</td></tr><tr><td>重水素 + タングステン ハロゲン光源</td><td>StellarNet</td><td>SL5</td><td></td></tr><tr><td>金ナノロッド、AuNR</td><td>NanoPartz</td><td>A12-40-808-CTAB</td><td>界面活性剤、808 nm LSPR、直径 40 nm</td></tr><tr><td>すりガラス ディフューザー</td><td>Thorlabs</td><td>DG20-1500</td><td>1500 グリット、N-BK7</td></tr><tr><td>塩酸、HCl</td><td>J.T.ベイ</td><td>カー9539-03</td><td>濃縮、37%</td></tr><tr><td>ロープロファイルマグネチックスター</td><td>ラーVWR</td><td>10153-690</td><td></td></tr><tr><td>マクロ使い捨てキュベット、UVプラスチック</td><td>FireFlySci</td><td>1PUV</td><td>10 mmパス長</td></tr><tr><td>メタノール、MeOH</td><td>JTベイ</td><td>カー9073-05</td><td>&ge;99.9%</td></tr><tr><td>塩化パラジウム(II)、PdCl2</td><td>Sigma Aldrich</td><td>520659</td><td>&ge;99.9%</td></tr><tr><td>平凸レンズ</td><td>Thorlabs</td><td>LA1145</td><td>f=75 mm, N-BK7, コーティングなし</td></tr><tr><td>石英 タングステンハロゲンランプ</td><td>Thorlabs</td><td>QTH10</td><td></td></tr><tr><td>UV-vis Spectrometer</td><td>Avantes</td><td>ULS2048L-USB2-UA-RS</td><td>AvaSpec-ULS2048L</td></tr></tbody></table>

表面プラズモン励起によるコロイドauナノロッドへのpdの光堆積

Photodeposition of Pd onto Colloidal Au Nanorods by Surface Plasmon Excitation

プロトコルは、表面プラズモン共鳴(SPR)を使用して、光触媒的にAuナノロッド(AuNR)上にPd堆積を導くために記載されています。SPR照射ドライブ上の興奮プラズモニック熱電子は、[PdCl 4]2- の存在下でコロイドAuNR上のPdの還元堆積を駆動する。プラズモン駆動の二次金属の還元は、外部フィールド(例えば、レーザー)を用いたプラズモニック基板の電界「ホットスポット」と一致する標的位置における共有、サブ波長堆積を増強する。本明細書に記載されるプロセスは、遷移金属ハロゲン化物塩(H2 PdCl4)から水懸濁した異方性プラズモニック構造(AuNR)に触媒活性貴金属(Pd)の溶液相堆積を詳細に説明する。溶液相プロセスは、他のバイメタルアーキテクチャを作るのに適しています。光化学反応の透過UV-visモニタリングは、exsitu XPSおよび統計的TEM分析と相まって、バイメタル構造の特性を評価するための即時の実験的フィードバックを提供する。光触媒反応。[PdCl 4]2-の存在下でのAuNRの共振プラズモン照射は、この代表的な実験/バッチにおけるプラズモニック挙動に有意な減衰効果なしに、薄く、共生結合Pd0シェルを作成する。全体的に、プラズモニック光沈着は、サブ5nmの特徴を持つ光電子材料(例えば、ヘテロ金属光触媒または光電子相互接続)の大量で経済的な合成のための代替ルートを提供する。

透過UV-visスペクトル、X線光電子分光法(XPS)データ、および透過電子顕微鏡(TEM)画像は、暗い中および共振照射下でのH2 PdCl4の有無においてCTAB被覆AuNR用に取得された。図1および図2におけるPd.透過UV-visスペクトルの核化/増殖を触媒する縦方向SPR(LSPR)で、(a)前駆体リガンド金属電荷伝達(LMCT)の変化に応じて反応ダイナミクスに関する洞察を提供する。特徴強度および波長および(b)ナノロッドSPR強度、全幅半分最大(FWHM)、及び波長(λ)。XPSは、金属Pdおよび共価Pd-Au結合の存在を確認するために使用される。XPS は、図 3に示すバイメタル ナノ構造体の複合価帯域密度 (DOS) を特徴付けるためにも使用されます。図4のTEM画像およびエネルギー分散分光法(EDS)マップは、Pd装飾AuNRの構造形態とサイ...

局所的に浮遊したAuナノロッドに対するPdの対方対電位化のためのプロトコルが提示される。

表面プラズモン励起によるコロイドAuナノロッドへのPdの光堆積

A protocol is described to photocatalytically guide Pd deposition onto Au nanorods (AuNR) using surface plasmon resonance (SPR). Excited plasmonic hot ...

還元的なプラスモニック光化プロトコルは、周囲の処理条件で最適な界面特性を持つ標的位置に5ナノメートル以下の共有金属アセンブリを導く能力を増強します。この技術の主な利点は、レーザーなどの外部フィールドを使用して、エピタキシャル金属の成長の厚さと位置を制御できることです。金属白金と銀のプラズモニック光化をすでに実証しており、この方法は様々な触媒用途に対応できる他の多くの人にまで拡張できると確信しています。この手順を実証することは、私とアメリカ陸軍研究所の化学者ジョナサン・ボルタースドルフです。この手順を開始するには、830マイクロリットルのストック濃縮塩酸を水で100ミリリットルに希釈し、0.1モル塩酸溶液を得た。水で4ミリリットルを20ミリリットルに希釈し、20ミリモル塩酸溶液を作ります。この20ミリモル塩酸溶液のピペット10ミリリットルを適切なガラス製品に。次に、塩酸に0.0177グラムのパラジウム-2塩化物を加え、塩化パラジウム(ii)がすべて溶解するまで超音波処理で混ぜます。得られたテトロクロロパラジトの溶液は10ミリモルの濃度を有する必要があり、濃いオレンジ色を呈するべきである。次いで、1~10ミリモルのセチルトリメチル臭化素子界面活性剤を用いた2.5ミリリットルの水懸濁金ナノロッド溶液を、磁気攪拌棒を有する1センチメートルのパス長マクロ体積キュベットに入る。キュヴェットを攪拌プレートに置きます。ピペット475マイクロリットルの脱ガスメタノールをキュベットに入れ、穏やかにかき混ぜながら攪拌する。必要に応じてキュベットの底部を硬質な表面に軽く叩いて、気泡を定期的に取り除きながら、約15〜20分間攪拌を続けます。この後、ストックの5マイクロリットルのストック濃縮塩酸をキュベットにピペットし、15分間混ぜます。次に、1~5個のパラジウムとの原子比を求めて、10ミリモルの二水素テトロパラオアリデン酸25マイクロリットルを反応混合物に注入する。かき混ぜながら、溶液を暗闇の中で1時間複雑にします。次に、反応混合物に、長い715ナノメートルの未分極化した過去のろ過タングステンハロゲンランプを24時間24時間24時間24時間24時間25ミリメートルの強度で照射する。翌日、パラジウム金ナノロッドの残留化学物質と試薬を9000倍のG.9000倍の遠心分離機で洗浄し、ピペットを使用して上清を除去し、ペレットを水中に再び懸濁させます。バイアルをバスソニケーターに1〜2分間浸し、ナノロッドを分散させ、洗浄を完了します。この洗浄プロセス全体をもう一度繰り返します。本研究では、UVビス吸収スペクトルは、金ナノロッドで始まる反応混合物を含む各成分を添加した際の変化を解明するために時間的に記録される。メタノールと塩酸の添加は希釈による吸光度の大きさを減少させる。ジヒドロゲンテトロクロロペリデン酸を添加すると、UVラグおよび金属電荷移動機能が出現する。暗闇の中で1時間平衡化した後、パラジウム(ii)分子は247および310ナノメートルで電荷移動バンドを示す。金ナノロッド縦表面プラズモン共鳴での照射に際して、電荷移動バンドはそれぞれ230および277ナノメートルに素早く青色シフトする。熱電子による吸収パラジウム(ii)の光減少により、24時間で、電荷移動ピークの吸光度の大きさは1.7から約0.47に減少します。その後、2つのSPRモードを共振照射前後で解析します。縦方向SPRは807から816ナノメートルに赤くシフトします。7ナノメートルの線幅拡張により、横SPRは変わりません。XPSは、335電子ボルトと340電子ボルトの結合エネルギーにおけるパラジウム-3Dラインの出現により、金属パラジウムの存在を確認します。TEMは、暗い環境で、かつ共鳴照射後の二水素と共に混合した金ナノロッドの形態を明らかにする。共振照明は粗い放射状のインターフェイスが付く鋭い先端のナノロッドを生み出す。このような特性は、暗闇では観察されない。ナノロッド長の分布は、平均長さが127ナノメートルから129ナノメートルに成長したことを示しています。これは、EDSマップで確認されたように、ロッドの端に光堆積パラジウムが存在するためです。CTAB濃度がストック金ナノロッド溶液中の1〜10ミリモルを超えないことが重要です。さもなければ、金表面への前駆体輸送は阻害される。この手順は、白金やイリジウムなどの他の触媒金属をプラズモン的に活性な種子構造に光還元し、広範囲の光触媒を合成するように容易に適応することができる。現在、プラズモニックエネルギーを界面バリアなしで触媒表面に直接渡すことができるアーキテクチャを持ち、プラズモニック光触媒をより効果的に調査することができます。塩酸は腐食性、強酸であり、ゴーグルや手袋などの適切な個人用保護具とヒュームフードで処理する必要があります。

photodeposition-pd-onto-colloidal-au-nanorods-surface-plasmon

Research

JoVE Journal

Chemistry

化学

プラズモニックピンセットとフォトニック結晶のナノ構造は、光学的にマイクロおよびナノ粒子を捕集の効率性と配向制御に有用な機能強化を作成することが示されている。...

強化されたマイクロおよびナノ操作のためのプラズモニックとフォトニック結晶ナノ構造の利用

制御された寸法を持つソリューション·懸濁金ナノチューブは疎水性ポリマーのコアを用いた多孔質陽極酸化アルミニウム（AAO）膜の電気化学的蒸着法により合成することができる。ゴールドナノチューブおよびナノチューブアレイはプラズモンバイオセンシング、表面増強ラマン分光法、光熱加熱、イオンと分子輸送、マイクロフルイディクス、触媒、電気化学センシングへの応用に有望である。...

テンプレートには、調整可能な赤外線吸光度モニック金ナノチューブの合成を監督

銀ナノキューブサブ10nmのギャップを有するプラズモンナノスケールのパッチアンテナの製造のコロイド合成のためのプロトコルが提供されます。...

プラズモニクスとナノフォトニクスでのアプリケーションのためのNanopatchアンテナのコロイド合成

プラズモニックピンセットを組み込んだマイクロチップの製造プロセスは、ここで提示されます。マイクロチップは、最大トラッピング力を測定するためにトラップされた粒子の画像化を可能にします。...

監視環境でのプラズモニックトラッピングとナノ粒子の放出

コロイドのリソグラフィ技術を用いた定期金 nanocup アレイの試作、nanoplasmonic...

コロイド リソグラフィーを用いた定期的な金 Nanocup アレイの試作

このプロトコルでは、励起の決定と結合発光とブロッホのような表面プラズモン...

励起と発光と表面プラズモンのレートを結合の定量

金ナノロッドのプラズモンを液体の中に閉じ込めし、円偏光の光ピンセットによる kHz...

金ナノロッドの光駆動ロータリー モーター システムの構築と運用

安易なプロトコルである polydopamine と連日の表面を高機能化する.

ナノダイアモンドおよびその低減銀ナノ粒子の生体 Polydopamine 表面改質

高貴な金属系ナノ複合材料の継続的かつスケーラブルな合成、新規光触媒反応の開発し、その構造、動作原理と製品品質の最適化戦略を説明しました。...

金属ナノ粒子の正確に制御された沈着量の連続的な流れの光触媒反応

ここで提示される銀パラジウム(Ag-Pd)合金ナノ粒子(NPs)の合成のためのプロトコルはZrO2(Ag-Pd/ZrO2)でサポートされています。可視光照射からエネルギーを収穫し、分子変換を加速・制御するシステムです。これは、Ag-Pd/ZrO2...

可視光照明下におけるプラスモニック触媒のための銀パラジウム合金ナノ粒子の調製

この論文では、蒸着法を用いてエレクトロスピニングPANナノファイバーを電気活性ポリマーでコーティングする簡単な技術について説明します。酸化剤FeCl₃がPAN上のポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)コーティングの堆積に及ぼす影響を調査し、ナノファイバーマットのポリマー成長、繊維径、および全体的な機械的強度を理解し、最適化しました。...

エレクトロスピニング商品ポリマーナノファイバー上への電気活性ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)の気相堆積

学ぶ、局在表面プラズモン励起を用いてAuナノロッドへのPdを光堆積する手法。レーザーで厚さと位置を精密制御し、触媒応用に向けた金属組み立てを最適化する。

表面プラズモン励起によるコロイドAuナノロッドへのPdの光堆積

さらに動画を探す