Multifunctionele Hybrid Fe ₂ O ₃ Gewerkt -de Au nanopartikels voor Efficient Plasmonische Verwarming

Het algemene doel van dit onderzoeksonderzoek is om de eigenschappen te onderzoeken van een nieuwe klasse multifunctionele ijzeroxide goud nanodeeltjes geproduceerd door een natte chemische benadering, en te laten zien hoe ze licht efficiënt kunnen omzetten in warmte door plasmonische effecten. Een manier om de kosten geassocieerd met edele metaal nanodeeltjes voor industriële toepassingen te verlagen, is om goedkopere alternatieven te creëren die dezelfde eigenschappen hebben tegen een fractie van de kosten. Bijvoorbeeld, de ijzeroxide goud nanodeeltjes kunnen fotothermisch vloeibare oplossingen even efficiënt verwarmen als pure goud nanodeeltjes, terwijl ze de oorspronkelijke eigenschappen van de laatste behouden.

Vanwege hun lage kosten en unieke eigenschappen kunnen onze nanodeeltjes worden gebruikt voor toepassingen zoals AnaLight fotothermische manipulatie, biomedische beeldvorming en sensing, analytische verwerking en magnetische sensing. Om deze procedure te starten, bereid een 25 milliMolar stamoplossing van ijzeroxide in gedeïoniseerd water. Voeg 10 milliliter gedeïoniseerd water en een roerlat toe aan een 25 milliliter kegelvormige kolf.

Na het plaatsen van de kolf op een verwarmingsblok, voeg 100 microliter van de ijzeroxide stamoplossing toe en verwarm het mengsel onder roeren gedurende ongeveer vijf minuten. Bereid vervolgens 10 milliliter van een 1% natriumcitraat oplossing door 0,1 gram natriumcitraat op te lossen in 10 milliliter water. Voeg 1 milliliter van de 1% natriumcitraat oplossing toe aan de kolf met de ijzeroxide oplossing.

Na het verwarmen van de oplossing tot 100 graden Celsius, voeg 250 microliter van 0,01 Molar chloorhaarzuur toe aan de kolf. Blijf de oplossing verwarmen op 100 graden gedurende 10 minuten. Vervolgens, verwijder de oplossing van het verwarmingsblok en laat het afkoelen tot kamertemperatuur gedurende één tot twee uur.

Daarna, zuiver de monsters door centrifugatie gedurende zeven minuten bij 4.700 x g. Wanneer u klaar bent, verwijder de supernatant van de monsters. Bepaal vervolgens de nanodeeltjes opnieuw in maximaal één milliliter gedeïoniseerd water.

Om de nanodeeltjes te karakteriseren, plaats drie milliliter van de roodbruine vloeibare oplossing in een methacrylaat cuvet. Plaats een commercieel aangeschafte magneet in de nabijheid van de cuvet. Op dit punt, zet de laservoeding en de weegschaal aan.

Positioneer de weegschaalvensters zodat ze het pad van de laser niet belemmeren of de IR-thermokoppels blokkeren. Nadat u de beschermende hoezen van de IR-thermokoppels hebt verwijderd, opent u het dataverzameling software programma, klikt u op Uitvoeren en noemt u de meting, Opwarmen. Terwijl het systeem opwarmt, bereidt u in een afzuigkap het monster voor door de juiste hoeveelheid van de gewenste oplossing in een methacrylaat cuvet te pipetteren. Pas de laservermogen aan op de laagste instelling die een nauwelijks zichtbare straal produceert.

Controleer of de laserstraal onbelemmerd is en op het brandpunt van de IR-thermokoppel blijft. Plaats vervolgens het monster op de weegschaalarm, zodat de zijkant van de cuvet loodrecht staat op de IR-meetstraal van de thermokoppel en de laserstraal het midden van de oplossing raakt. Verlaag het laservermogen totdat de straal niet langer zichtbaar is.

Zodra het opwarmen voltooid is, stopt u het meetprogramma en sluit u de software af. Na het opnieuw instellen van de weegschaal en het openen van het dataverzameling software programma, klikt u op Uitvoeren en maakt u een naam voor het databestand. Start de dataverzameling door op Opslaan te klikken.

Na 120 seconden dataverzameling, verhoogt u het laservermogen naar de gewenste instelling. Na de dataverzameling gedurende nog eens 1000 seconden, stelt u het laservermogen in op de minimuminstelling en zet u de laservoeding uit. Zodra het experiment voltooid is, sluit u het programma af.

Nadat u alles uitschakelt en alle apparatuur terugkrijgt, slaat u de experimentele gegevens op in een ascii-indeling voor verdere verwerking. SEM-analyse onthult de morfologie van de ijzeroxide goud nanodeeltjes, die aggregaten van afgeronde onregelmatige ijzeroxide deeltjes toont die gefunctionaliseerd lijken met kleinere, heldere en afgeronde goud nanodeeltjes. Een duidelijke absorptiepiek in het UV-Vis-NIR spectrum van de hybride nanodeeltjes wordt waargenomen bij 520 nanometer, en wordt toegeschreven aan de LSPR-modus van de goud nanodeeltjes, die het ijzeroxide functionaliseert.

De UV-Vis absorptiespectra van de reactieoplossing vertonen enige aanvankelijke lichte zichtbare lichtabsorptie, toegeschreven aan de ijzeroxide nanodeeltjes die in de oplossing zijn gedispergeerd. Naarmate de reactie vordert, vormt zich na 1,5 minuten een piek, die overeenkomt met de vorming en afzetting van goud nanodeeltjes op het ijzeroxideoppervlak. Fotothermische verwarmingsmetingen van de ijzeroxide goud en goud nanodeeltjes vertonen een bijna identiek temperatuurprofiel, met temperaturen die met meer dan 40 graden Celsius stijgen.

Het gedeïoniseerde water experiment toont geen verandering, wat aantoont dat de temperatuurstijging in de nanodeeltjesoplossingen uitsluitend te wijten is aan de dissipatie van geabsorbeerde elektromagnetische energie in de nanodeeltjes. De verandering in de massa voor de nanodeeltjesoplossing is veel groter dan de achtergrondverdampingssnelheid, wat wijst op voldoende hoge oppervlaktetemperaturen om stoom te genereren met een aanzienlijke snelheid. Eenmaal onder de knie, kan deze techniek in twee uur worden uitgevoerd als het op de juiste manier wordt uitgevoerd.

Tijdens het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om schone laboratoriumglaswerk te gebruiken om reproduceerbare resultaten te garanderen. Na deze procedure kunnen andere methoden zoals elektronenmicroscopie, UV-Vis en DLS worden uitgevoerd om te bepalen of er door laser geïnduceerde schade is opgetreden. Neem passende voorzorgsmaatreg