구조 조정 가능한 고분자 캡슐화 층을 갖는 탄소 나노튜브의 기능화 및 소각 중성자 산란을 사용한 구조적 특성화 방법이 제시됩니다.
방법 논문
구조 조정 가능한 고분자 캡슐화 층을 갖는 탄소 나노튜브의 기능화 및 소각 중성자 산란을 사용한 구조적 특성화 방법이 제시됩니다.
우리는 수용액에서 열에 민감한 PEO-PPO-PEO 삼중 블록 공중합체를 사용하여 단일 벽 탄소 나노튜브 기능화를 위한 프로토콜을 시연합니다. 탄소 나노 튜브 / PEO105-PPO70-PEO105 (폴록사머 407) 수용액에서 양친매성 폴록사머 407은 탄소 나노 튜브 표면에 흡착되고 구성 분자 간의 분자 간 상호 작용에 의해 구동되는 연속적인 층으로 자체 조립됩니다. 5-메틸살리실산을 첨가하면 자체 조립 구조가 구형 미셀에서 원통형 형태로 변경됩니다. 제작된 폴록사머 407/탄소 나노튜브 하이브리드 입자는 열에 반응하는 구조적 특징을 나타내므로 폴록사머 407 층의 밀도와 두께도 다양한 온도에 의해 가역적으로 제어할 수 있습니다. 현탁액 내 Poloxamer 407/탄소 나노튜브 입자의 상세한 구조적 특성은 소각 중성자 산란 실험 및 모델 맞춤 분석을 통해 특성화할 수 있습니다. 온도 제어 또는 방향족 첨가제의 첨가에 따른 산란 강도의 뚜렷한 곡선 모양은 탄소 나노튜브 코어 실린더, 소수성 쉘 및 수화 폴리머 층으로 구성된 수정된 코어-쉘 실린더 모델에 의해 잘 설명됩니다. 이 방법은 구조 조정 가능한 캡슐화를 통해 탄소 나노튜브 기반 나노 입자의 제조 및 현장 특성화를 위한 간단하지만 효율적인 방법을 제공할 수 있습니다.
탄소 나노 튜브는 나노 튜브에 마이크로 미터 크기의 흑연 시트를 압연에 의해 형성되는 원통 나노 입자이다. 때문에 특별한 기계적, 열적 및 전기적 특성 때문에, 탄소 나노 튜브는 광범위하게 자기 조립 된 나노 복합 재료에서의 치료 학적 및 바이오 센서 응용뿐만 아니라 나노 충전제의 기능성 나노 입자에 대한 새로운 후보로 연구되었다. 1-3 그러나, 그들의 가난한 용해도 및 일반적으로 사용되는 유기 및 수성 용매에 번들을 향한 강한 선호 생물학적 응용 프로그램에서 쉽고 환경 친화적 인 처리뿐만 아니라 발전을 방해. 따라서, 이러한 초 초음파 처리, 화학적 표면 개질, 및 계면 활성제와 블록 공중 합체를 사용하여 비 - 공유 작용으로서 작용의 다양한 방법은, 4-9의 CNT 표면을 수정하고 넓은 범위의 분 산성을 향상시키기 위해 개발되어왔다 용매. 비 공유 functiona물리적 표면 처리에 기초하여 사용 효율 방법은 극한 CNT 특성에 어떠한 표면 개질 의한 억제를 최소화 할 수 있기 때문에 특히. 유망한 견고한 전략으로 여겨진다 일자 10, 분산 효율을 향상시키기 위해 많은 노력이있어왔다 염기성 계면 활성제 (예를 들면, SDS, CTAB, NaDDBS), 7,11 양친 성 블록 공중 합체, 8 바이오 물질 (예, DNA), (12, 13) 및 합성 중합체를 포함한 분산 기능 제의 다양한 형태를 채용하여 비공유 기능화 방법 (예를 들면, 공액 폴리머, 방향족 폴리머). 14,15
PEO-PPO-PEO 중합체 개의 친수성 폴리 (에틸렌 옥사이드)로 이루어지는 트리 블록 공중 합체의 종류 (PEO) 모두의 사슬을 공유 한 소수성 폴리 (프로필렌 옥사이드) 중심 (PPO) 체인에 결합 단부 가능성을 확장 할 수있다 비공유 기능화 된 탄소 나노 튜브의 응용 IN 수용액. 이러한 중합체는 PEO 의한 사슬의 최소 독성에 CNT의 표면뿐만 아니라, 수성 매질 및 기타 중합체 매트릭스 엄청난 생체 적합성을 나타내는 행뿐만 친화적 인 인터페이스를 제공한다. 이것은 의용 애플리케이션 중합체 코팅 탄소 나노 튜브의 이용뿐만 아니라 환경 분산의 넓은 범위에서 쉽게 가공을 용이하게한다. 12,16-17 게다가, 외부 자극에 대한 그들의 성 응답에 따라 이들 중합체의 풍부한 열역학적 상 동작이 가능 인트라 및 인터 입자 구조를 가역적으로 정밀하게 제어 할 수있는 스마트 블록 공중-CNT 혼성 나노 구조물의 제조. 18-21 여기서, 우리의 가변 밀봉 층과 CNT 계 하이브리드 나노 입자의 제조를위한 프로토콜을 제시 PEO105-PPO70-PEO105 (폴록 사머 407). 얻어진 구조는 소각 중성자 산란 (SANS)을 특징으로한다. 이 작품은부터 소개 할 것으로 예상된다전자 스마트 기능적 빌딩 블록의 개념 및 비 전문가가 쉽게 오크 리지 국립 연구소의 상세한 특성에 대한 블록 공중 합체 기능화 된 CNT 현탁액 및 사용 SANS를 준비하는 데 도움이.
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참고 :이 프로토콜은 나노 물질의 취급에 특별한주의가 필요합니다. AS-구입 단층 카본 나노 튜브 (SWNT로)을 미세 분말 형태로 존재하며, 따라서 이들은 수용액을 분산시키기 전에 나노 유해 물질로 간주되어야한다. 물질 안전 보건 자료 (MSDS)에 설명 된 적절한 안전 장비를 사용하십시오.
폴록 사머 407 / SWNT 수성 현탁액 1. 준비
주 : 사용 된 블록 공중 합체의 미셀 임계 온도 (CMT)보다 낮은 온도에서 모든 샘플 준비 절차를 진행. 폴록 사머 407 / SWNT 시료는 폴록 사머 407 (30 ° C)의 CMT 이하, 20 ° C에서 제조 하였다. (21)
참고 : 파쇄 중성자 소스 (SNS)의 빔라인에서 일하려면 허용 beamtime 제안이 필요합니다. 방사선 안전 교육 및 기타 악기 별 교육도 사전에 필요합니다. 액세스 및 훈련 정보는 SNS 사용자 오피스에서 제공하고 neutrons.ornl.gov에서 찾을 수 있습니다.
3. SANS 데이터 감소와 분석
원자 힘 현미경을 사용하여 4 실제 공간 관측 (AFM)
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폴록 자머 407 코팅 된 SWNT 나노 막대 현탁액 중요한 두 과정으로 나누어 질 수있는 시료 전처리 과정 (도 4)을 사용하여 제조 하였다; 울트라 소니 케이션하고, 원심 분리를 이용하여 번들 집합체에서 개별적으로 안정화 된 단일 벽 탄소 나노 튜브의 분획 공정을 이용하여 SWNT 표면에 폴록 사머 407의 물리적 흡착 방법.
산세 산란 강도는 제조 폴록 사머 407 / SWNT / D 얻어졌다 5MS의 20-60 °의 부재 (도 5a)에서 C 및 존재 (도 5b)의 온도 범위에서 2 O 샘플. 낮은 Q 영역 1 동작 - 질문과 산란 강도 (<0.02 Å은 - 1)...
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SANS 및 AFM 측정 SWNT를 성공적 드 번들로 개별적으로 폴록 사머 407 트리 블록 공중 합체를 사용하여 수성 용액에 분산 한 것으로 나타났다. 이 시료 제조 방법에있어서, 초 원심 분리, 초음파 처리는 최종 현탁액의 특성을 결정하는 중요한 단계이다. 용액을 함께 묶을 코팅의 SWNT를 강제 단일 벽 탄소 나노 튜브 사이의 강한 상호 작용은, 블록 공중 합체와 개별 SWNT를 안정화 극복되어야한다. 적절하게 긴 시간 동안 충분한 에너지를 제공하여, 중합체는 에너지 장벽을 극복하고 성공적 SWNT를 안정화 할 수있다. 그럼에도 불구하고, 현탁액의 모든 SWNT 번들을 제거 너무 어렵고, 따라서, 분류 프로세스는 높은 순도와 품질의 샘플을 제조하는 것이 중요하다. 초음파 분해 능력, 원심 속도, 상등액을 수집 체적 최적화해야하는 경우 샘플에있는 개선순도와 수율 속도가 필요하다.
이 방법을 사용하면 다양한 크기의 열 가역 CNT / 고분자 나노 입자는 트리 블록 공중 합체...
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저자는 공개할 것이 없습니다.
오크리지 국립연구소(Oak Ridge National Laboratory)의 파쇄 중성자 소스 및 나노상 재료 과학 센터(Center for Nanophase Materials Sciences)의 연구는 미국 에너지부 기초 에너지 과학실(Office of Basic Energy Sciences)의 과학 사용자 시설 부서(Scientific User Facilities Division)의 후원을 받았습니다. 저자인 Zhe Zhang은 Jülich Center for Neutron Science, Research center Jülich의 재정적 지원에 감사를
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| HiPco 단일 벽 탄소 나노튜브 | Unidym | P2771 | |
| Pluronic F127 | BASF | 9003-11-6 | Mw = 12.6 kg/mol |
| 5-methylsalicylic acid | TCI America | C0410 | |
| 초음파 프로세서 | Cole-Parmer | ML-04714-52 | |
| Sorvall 6 plus centrifuge | Thermo Scientific | 46910 | |
| Innova AFM | Bruker | ||
| Si-wafer | Silicon Quest International | 직경 150mm; N형 < 1-1-1> 컷; 1-10 옴/cm; 단면 폴리셰드 (675 ± 25 μ m); 깍둑썰기(12 mm x 12mm) |
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