Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Łączenie aspekt-aspekt anizotropowych koloidalnych nanostruktur chalkogenku kadmu

6.8K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/56009

⸱

10 sierpnia 2017

 ,  ,  ,  , 
1Department of Chemistry, National University of Singapore, 2Materials Processing and Characterisation Department, A*STAR, Institute of Materials Research and Engineering, 3Ceramics Department, A*STAR, Institute of Materials Research and Engineering

* These authors contributed equally

W tym artykule

Podsumowanie

Protokół szczegółowo opisujący, w jaki sposób anizotropowe nanokryształy koloidalnego chalkogenku kadmu mogą być kowalencyjnie połączone poprzez ich końcowe fasetki, jest przedstawiony tutaj.

Streszczenie

Tutaj opisujemy protokół, który pozwala na kowalencyjne i specyficzne dla miejsca łańcuchy łańcuchowe (NC) anizotropowe i anizotropowe nanokryształy chalkogenku kadmu, takie jak nanopręty (NR) i tetrapody (TP), które są kowalencyjnie i specyficznie powiązane poprzez ich końcowe fasety, co prowadzi do powstania liniowych lub rozgałęzionych łańcuchów przypominających polimer. Procedura łączenia rozpoczyna się od procesu wymiany kationowej, w którym końcowe aspekty chalkogenku kadmu NC są najpierw przekształcane w chalkogenek srebra. Następnie następuje selektywne usuwanie ligandów na ich powierzchni. Powoduje to powstanie chalkogenku kadmu NC z wysoce reaktywnymi fasetami końcowymi chalkogenku srebra, które spontanicznie łączą się w kontakcie ze sobą, ustanawiając w ten sposób przyczepienie międzycząsteczkowe między fasetami. Dzięki przemyślanemu doborowi stężeń prekursorów można wytworzyć rozległą sieć połączonych NC. Charakterystykę strukturalną sprzężonych NC przeprowadza się za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej o niskiej i wysokiej rozdzielczości (TEM), a także spektroskopii rentgenowskiej z dyspersją energii, które potwierdzają obecność domen chalkogenku srebra między łańcuchami NC chalkogenku kadmu.

Wprowadzenie

Ukierunkowany montaż koloidalnych półprzewodników NC oferuje syntetyczną ścieżkę do wytwarzania nanostruktur, których właściwości fizykochemiczne są albo zbiorczą sumą, albo radykalnie różnią się od ich indywidualnych bloków składowych NC1,2,3,4. Wśród różnych podejść do składania nanocząstek, metoda zorientowanego łączenia - w której NC są zasadniczo ze sobą połączone - wyróżnia się jako taka, która pozwala na międzycząsteczkowe sprzężenie elektroniczne. Jednak konwencjonalne mocowanie zorientowane zazwyczaj wymaga delikatnego zrównoważenia oddziaływań opartych na dipolach, ligandach i rozpuszczalnikach cząstek, które są na ogół trudne do wykonania i zastosowania w różnych układach NC.

Niedawno opracowaliśmy metodę mokrego chemicznego łączenia anizotropowych chalkogenków kadmu NC poprzez wprowadzenie reaktywnego nieorganicznego produktu pośredniego poprzez proces zarodkowania selektywnego dla lokalizacji. Cząstki są następnie łączone przez spontaniczne połączenie reaktywnych nieorganicznych domen pośrednich5. Chociaż technika ta nadal opiera się na ukierunkowanym mechanizmie przyłączania, nie ma potrzeby uwzględniania słabych oddziaływań międzycząsteczkowych, co pozwala na większą elastyczność i kontrolę. Łączenie anizotropowych chalkogenków kadmu NC odbywa się poprzez uprzednie przekształcenie ich fasetek końcówek w chalkogenek srebra w procesie częściowej wymiany kationów (w roztworze); Następnie następuje selektywne usuwanie ligandów pasywujących powierzchnię. NC następnie łączą się poprzez fuzję odsłoniętych fasetek chalkogenku srebra, w wyniku czego powstają zespoły NC chalkogenku kadmu, które są połączone od końca do końca.

W tym protokole pokazujemy, że technika łączenia może być stosowana do różnych anizotropowych NC chalkogenku kadmu (tj. CdSe seed CdS NRs i CdSe seed CdSe NRs lub TPs), dając długie liniowe łańcuchy NR lub wysoce rozgałęzione sieci TP. Wyniki te sugerują, że technikę tę można rozszerzyć na szeroką gamę kształtów NC i chalkogenków metali podatnych na wymianę kationów srebra.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

1. Przygotowanie roztworów podstawowych prekursorów

  1. Roztwór podstawowy TOP-Se.
    1. W komorze rękawicowej z atmosferą azotu odważyć 11,84 g granulek selenu do kolby stożkowej o pojemności 150 ml i umieścić w niej mieszadło magnetyczne.
    2. Dodać 100 ml tri-n-oktylofosfiny (TOP) do kolby stożkowej i uszczelnić kolbę gumową przegrodą.
    3. Mieszaj mieszaninę przez noc przy 800 obr./min.
      UWAGA: Gdy granulki selenu całkowicie rozpuszczą się w TOP, roztwór podstawowy TOP-Se (1,5 M) jest gotowy do użycia w dalszych reakcjach.
  2. Roztwór podstawowy TOP-S.
    1. Odważyć 0,611 g siarki w proszku do 20-mililitrowej kolby okrągłodennej z pojedynczą szyjką (RBF) i umieścić w niej mieszadło magnetyczne.
    2. Dodaj 10 ml TOP do proszku siarki i uszczelnij RBF gumową przegrodą. Umieść go w atmosferze azotu i mieszaj z prędkością 800 obr./min.
    3. Gdy proszek siarki rozpuści się, a roztwór będzie klarowny, w dalszych reakcjach należy użyć roztworu podstawowego TOP-S.

2. Synteza CdSe Quantum Dot (QD) Rozwiązanie

podstawowe
  1. Wurtzite CdSe QDs.
    Uwaga: Zobacz5.
    1. Wymieszaj 9 g tlenku tri-n-oktylofosfiny (TOPO), 6 g heksadecyloaminy (HDA) i 0,25 ml kwasu diizooktylofosfonowego (DIPA) w trójszyjkowym RBF. Dodaj mieszadło magnetyczne do mieszaniny i włóż sondę temperatury do RBF przez przebitą gumową przegrodę.
      1. Zamontuj skraplacz zwrotny nad RBF i podłącz go do linii Schlenk za pomocą adaptera. Nałóż smar wysokopróżniowy na wszystkie połączenia szkło-szkło.
    2. Odgazowywać roztwór w temperaturze 100 °C przez 2 godziny przy ciągłym mieszaniu przy 800 obr./min.
    3. Oddzielnie wymieszaj 0,320 g acetyloacetonianu kadmu (Cd(acac)2), 0,570 g heksadekanodiolu (HDDO) i 6 ml 1-oktadecenu (ODE) w RBF z pojedynczą szyjką. Dodać mieszadło magnetyczne i odgazować mieszaninę pod ciągłym mieszaniem w kąpieli olejowej przez 2 godziny w temperaturze 120 °C i 800 obr./min.
    4. Po odgazowaniu przez 2 godziny zwiększyć temperaturę trójszyjkowego RBF do 345 °C. Jednocześnie pozostawić mieszaninę prekursora kadmu do ostygnięcia do temperatury pokojowej i dodać 4 ml roztworu podstawowego TOP-Se do RBF z pojedynczą szyjką.
    5. Szybko wstrzyknąć cały roztwór prekursora kadmu i selenu do trójszyjkowego RBF, gdy jego temperatura osiągnie 345 °C. Natychmiast po wstrzyknięciu roztworu prekursora należy usunąć płaszcz grzewczy i pozostawić mieszaninę reakcyjną do ostygnięcia do temperatury pokojowej w warunkach otoczenia.
    6. Dodać 15 ml toluenu do surowej mieszaniny reakcyjnej i przetworzyć zsyntetyzowane QD przez odwirowanie przez 3 minuty przy 2,240 x g. Odrzucić osad i dodać nadmiar metanolu do odzyskanego supernatantu. Odwirować mieszaninę przy stężeniu 2,325 x g przez 8 minut i odrzucić supernatant.
    7. Dodać 5 ml toluenu do osadu w celu rozproszenia karbowanych porcji. Przeprowadzić dalsze cykle przetwarzania poprzez wytrącanie karbowanych porcji przy użyciu 30 ml metanolu, odwirować zawiesinę o sile 2,240 x g przez 3 minuty, odrzucić supernatant i rozproszyć QD w 5 ml toluenu.
      1. Po dwóch cyklach przetwarzania rozproszyć QD w minimalnej ilości (~2-3 ml) toluenu (odtąd określanego jako roztwór podstawowy QD) do dalszego wykorzystania.
    8. Oznaczyć stężenie karbów w roztworze, pobierając 20 μl roztworu podstawowego i dodając go do 3 ml toluenu. Zmierz absorbancję przy 350 nm i oblicz stężenie, korzystając ze znanej absorpcji molowej przy 350 nm6. Odpowiednio przeskalować stężenie, aby uwzględnić rozcieńczenie roztworu podstawowego.
      UWAGA: Ważne jest, aby utrzymać energiczne mieszanie roztworu i natychmiast usunąć płaszcz grzewczy po szybkim wstrzyknięciu roztworu prekursora w kroku 2.1.5 w celu uzyskania wysokoziarnistych monodyspersyjnych QD.
  2. Blenda cynkowa CdSe QDs.
    Uwaga: Zobacz7.
    1. Wymieszaj 0,0384 g tlenku kadmu (CdO), 0,137 g kwasu mirystynowego (MA) i 5 ml ODE w trójszyjkowym RBF. Dodaj mieszadło magnetyczne do mieszaniny i włóż sondę temperatury do RBF przez przebitą gumową przegrodę. Zamontuj skraplacz zwrotny nad RBF i podłącz go do linii Schlenk za pomocą adaptera. Uszczelnij pozostały port gumową przegrodą. Nałóż smar wysokopróżniowy na wszystkie połączenia szkło-szkło.
    2. Odgazować roztwór w temperaturze 90 °C i ciągle mieszając przy 800 obr./min.
    3. Oddzielnie odgazować mieszaninę 0,05 ml kwasu oleinowego (OA), 0,5 ml oleiloaminy (OM) i 2 ml ODE w RBF z pojedynczą szyjką pod ciągłym mieszaniem w temperaturze 75 °C i 800 obr./min.
    4. Zwiększyć temperaturę roztworu prekursora kadmu do 250 °C i utrzymywać ją przez 15 minut. Obserwuj zmianę koloru roztworu z ciemnobrązowego na bezbarwny, co wskazuje na tworzenie się mirystynianu kadmu.
    5. Schłodzić mieszaninę reakcyjną do temperatury 90 °C i dodać 12 ml ODE. Mieszaninę należy ponownie odgazować przez 1 godzinę.
    6. Pozostawić mieszaninę reakcyjną do ostygnięcia do temperatury pokojowej. Dodać 0,012 g selenu w proszku i odgazowywać mieszaninę przez 20 minut.
    7. Zwiększyć temperaturę mieszaniny reakcyjnej do 240 °C w temperaturze N2. Obserwuj zmianę koloru, od bezbarwnego do żółtego w temperaturze 150 °C, a następnie do pomarańczowo-czerwonego po osiągnięciu 240 °C, co oznacza tworzenie się QD zb-CdSe.
    8. Hoduj QD przez 5 minut w temperaturze 240 °C, a następnie schłodzić mieszaninę do temperatury pokojowej. Odgazowaną mieszaninę OM, OA i ODE dodawać kroplami do roztworu reakcyjnego. Pozostaw roztwór do ostygnięcia do temperatury pokojowej w warunkach otoczenia.
    9. Przetwarzaj zsyntetyzowane QD, dodając aceton do roztworu wzrostowego, aż całkowita objętość wyniesie około 50 ml. Odwirować otrzymaną zawiesinę o stężeniu 2,240 g przez 3 minuty. Następnie wyrzucić supernatant.
    10. Dodać 5 ml toluenu do osadu w celu rozproszenia QD. Przeprowadzić dalsze cykle przetwarzania: wytrącić QD przy użyciu 30 ml metanolu, odwirować zawiesinę przy 2,240 x g przez 3 min, odrzucić supernatant i rozproszyć QD w 5 ml toluenu.
      1. Po dwóch cyklach przetwarzania rozproszyć QD w minimalnej ilości (~2-3 ml) toluenu (odtąd określanego jako roztwór podstawowy QD) do dalszego wykorzystania.
    11. Oznaczyć stężenie kadencji kadencyjności CdSe w roztworze podstawowym, pobierając 20 μl przetworzonych nanocząstek i dodając je do 3 ml toluenu. Zmierz absorbancję przy 350 nm i oblicz stężenie, korzystając ze znanej absorpcji molowej przy 350 nm6. Odpowiednio przeskalować stężenie, aby uwzględnić rozcieńczenie roztworu podstawowego.
      UWAGA: Dla pomyślnej syntezy monodyspersyjnych QD ważne jest, aby upewnić się, że cały proszek selenu został dodany do mieszaniny reakcyjnej i że żadna z nich nie pozostała przyklejona do szyjki i ścian bocznych RBF.

3. Synteza NR CdS zasianych CdSe

Uwaga: Zobacz8.

  1. Wymieszaj 3 g TOPO, 0,90 g CdO, 0,80 g kwasu heksylofosfonowego (HPA) i 0,29 g kwasu oktadecylofosfonowego (ODPA) w 50-mililitrowym RBF z trzema szyjkami. Dodaj mieszadło magnetyczne do mieszaniny i przełóż sondę temperatury przez przebitą gumową przegrodę.
  2. Zamontuj skraplacz zwrotny nad RBF i podłącz go do linii Schlenk za pomocą adaptera. Uszczelnij pozostały port gumową przegrodą. Nałóż smar wysokopróżniowy na wszystkie połączenia szkło-szkło. Podgrzać RBF do 150 °C i umieścić go w próżni na 1,5 godziny w celu odgazowania, mieszając przy 800 obr./min.
  3. Umieścić 1,8 ml roztworu podstawowego TOP-S w 10-mililitrowym RBF z pojedynczą szyjką i uszczelnić go gumową przegrodą. Dodać 80 nmol wurcytu CdSe QD w toluenie do roztworu TOP-S, a następnie usunąć toluen pod próżnią w temperaturze 70 °C. Pozostawić roztwór do odgazowania podczas mieszania przy 800 obr./min przez kolejne 30 minut.
  4. Umieścić RBF zawierający prekursor Cd pod azotem i podnieść temperaturę do 350 °C. W temperaturze 320 °C dodać 1,8 ml TOP do RBF przez gumową przegrodę.
  5. W temperaturze 350 °C pobrać roztwór TOP-S zawierający w-CdSe QD do strzykawki i szybko wstrzyknąć go do RBF zawierającego prekursor Cd. Pozwól roztworowi mieszać się z prędkością 800 obr./min przez dodatkowe 6 minut, aby umożliwić wzrost NR. Następnie zdejmij płaszcz grzewczy i schłodzić roztwór do temperatury pokojowej w warunkach otoczenia.
  6. Aby przetworzyć roztwór NR, dodaj 2 ml toluenu do roztworu wzrostowego i umieść całą mieszaninę w probówce wirówkowej o pojemności 50 ml. Dodaj 30 ml metanolu. Następnie odwirować otrzymaną zawiesinę o sile 2,240 x g przez 3 minuty, a następnie odrzucić supernatant.
  7. Dodać 5 ml toluenu do osadu w celu rozproszenia NR. Przeprowadzić dalsze cykle przetwarzania: wytrącić NR przy użyciu 30 ml metanolu, odwirować zawiesinę przy 2,240 x g przez 3 min, odrzucić supernatant i rozproszyć NR w 5 ml toluenu.
    1. Po 2-3 cyklach przetwarzania zdyspergować NR w 5 ml toluenu (zwanego dalej roztworem podstawowym NR) w celu dalszego wykorzystania.
  8. Przygotować próbkę do analizy TEM. 5
    1. Umieść kroplę roztworu NR na miedzianej siatce o oczkach 300 pokrytej ciągłą warstwą węglową do analizy pod mikroskopem elektronowym.
    2. Usunąć nadmiar roztworu za pomocą bibuły adsorpcyjnej i wysuszyć próbkę w temperaturze pokojowej.
  9. Wykonaj obrazowanie (i analizę) TEM, aby uzyskać wymiary NR, tak aby można było określić średnią objętość NR i liczbę moli CdS na NR.
    1. Oznaczyć stężenie NR CdS z nasionami CdSe w roztworze podstawowym, pobierając 20 μl przetworzonych NR i dodając je do 3 ml toluenu. Zmierz absorbancję przy 350 nm i oblicz stężenie NR, korzystając ze znanej absorpcji molowej przy tej długości fali (przy założeniu, że jest zdominowana przez CdS)9. Odpowiednio przeskalować stężenie, aby uwzględnić rozcieńczenie roztworu podstawowego.
      UWAGA: W przypadku typowej syntezy wydajność NR wynosi prawie 100%, z bardzo niewielką ilością produktów ubocznych, takich jak rozgałęzione struktury.

4. Synteza NR CdSe zasianych w CdSe

Uwaga: Zobacz8.

  1. Wymieszaj 1,035 g CdO, 0,1657 g HPA, 0,1543 g kwasu n-tetradecylofosfonowego (TDPA) i 3 g TOPO w trójszyjkowym RBF. Dodaj mieszadło magnetyczne do mieszaniny i włóż sondę temperatury do RBF przez przebitą gumową przegrodę. Zamontuj skraplacz zwrotny nad RBF i podłącz go do linii Schlenk za pomocą adaptera. Uszczelnij pozostały port gumową przegrodą. Nałóż smar wysokopróżniowy na wszystkie połączenia szkło-szkło.
  2. Odgazowywać roztwór w temperaturze 150 °C przez 1,5 godziny przy ciągłym mieszaniu przy 800 obr./min.
  3. Oddzielnie zmieszać 2 ml roztworu podstawowego TOPSe i 10 nmol w-CdSe QD (zdyspergowanych w toluenie) w RBF z pojedynczą szyjką i odgazować pod ciągłym mieszaniem w kąpieli olejowej przy 800 obr./min i 90 °C, aż do usunięcia całego toluenu.
  4. Po odgazowaniu należy zwiększyć temperaturę mieszaniny prekursorów kadmu do 340 °C. Wraz ze wzrostem temperatury obserwuj zmianę koloru roztworu, z ciemnobrązowego na bezbarwny, co wskazuje na tworzenie się kompleksu kwasu kadmowo-alkilofosfonowego.
  5. Gdy temperatura prekursora kadmu osiągnie 340 °C, należy szybko wstrzyknąć 1,8 ml TOP do mieszaniny i pozwolić, aby temperatura powróciła do 340 °C.
  6. Po osiągnięciu temperatury 340 °C należy szybko wstrzyknąć 1,8 ml mieszaniny TOP-Se/CdSe QD do trójszyjkowego RBF, po czym temperatura spadnie do 320 °C. Po powrocie do 340 °C należy utrzymywać roztwór reakcyjny w tej temperaturze przez ~3 minuty przed zdjęciem płaszcza grzewczego i pozostawieniem roztworu do ostygnięcia do temperatury pokojowej w warunkach otoczenia.
  7. Po schłodzeniu roztworu reakcyjnego do temperatury pokojowej dodać 2 ml toluenu i przenieść cały roztwór do probówki wirówkowej o pojemności 50 ml. Uzupełnić probówkę wirówkową metanolem (99%) do objętości 50 ml i odwirować powstałą zawiesinę o stężeniu 2 240 x g przez 3 minuty. Następnie wyrzucić supernatant.
  8. Dodać 5 ml toluenu do osadu w celu rozproszenia NR. Przeprowadzić dalsze cykle przetwarzania: wytrącić NR przy użyciu 30 ml metanolu (99%), odwirować zawiesinę przy 2,240 x g przez 3 min, odrzucić supernatant i rozproszyć NR w 5 ml toluenu.
    1. Po 2-3 cyklach przetwarzania zdyspergować NR w 5 ml toluenu (zwanego dalej roztworem podstawowym NR) w celu dalszego wykorzystania.
  9. Umieść kroplę roztworu NR na miedzianej siatce o oczkach 300 pokrytej ciągłą warstwą węglową do analizy mikroskopii elektronowej. Usunąć nadmiar roztworu za pomocą bibuły adsorpcyjnej i wysuszyć próbkę w temperaturze pokojowej.
  10. Wykonaj obrazowanie i analizę TEM w celu uzyskania wymiarów NR, tak aby można było określić średnią objętość NR i liczbę moli CdSe na NR.
    1. Oznaczyć stężenie NR w roztworze, pobierając 20 μl roztworu podstawowego i dodając go do 3 ml toluenu. Zmierz absorbancję przy 350 nm i oblicz stężenie, korzystając ze znanej absorpcji molowej dla tej długości fali6. Odpowiednio przeskalować stężenie, aby uwzględnić rozcieńczenie roztworu podstawowego.
      UWAGA: W przypadku typowej syntezy wydajność NR jest bliska 100%, z bardzo niewielką ilością produktów ubocznych, takich jak struktury rozgałęzione.

5. Synteza CdSe TPs z ziarnem CdSe

Uwaga: Zobacz10.

  1. Wymieszaj 0,43 g CdO, 3,8 ml choroby zwyrodnieniowej stawów, 2,2 ml ODE i 0,3 ml TOP w trójszyjkowym RBF. Dodaj mieszadło magnetyczne do mieszaniny i włóż sondę temperatury do RBF przez przebitą gumową przegrodę. Zamontuj skraplacz zwrotny nad RBF i podłącz go do linii Schlenk za pomocą adaptera. Uszczelnij pozostały port gumową przegrodą. Nałóż smar wysokopróżniowy na wszystkie połączenia szkło-szkło.
  2. Odgazować roztwór w temperaturze 90 °C przez 1 godzinę przy ciągłym mieszaniu przy 800 obr./min, a następnie zwiększyć temperaturę do 265 °C. Gdy temperatura osiągnie 265 °C, obserwuj, jak zmienia się kolor roztworu, z ciemnobrązowego na bezbarwny, co wskazuje na tworzenie się kompleksu oleinianu kadmu.
  3. Zmniejszyć temperaturę do 50 °C i dodać 1,7 ml 2 M TOPSe (oddzielnie przygotowanych przez sonikację, przy 37 kHz i 320 W, mieszaniny 0,316 g proszku Se w 2 ml TOP w szklanej fiolce o pojemności 8 ml) i 0,017 g bromku heksadecylottrimetyloamoniowego (CTAB).
  4. Oddzielnie wymieszaj 7 ml ODE, 0,025 g CTAB, 0,5 ml TOP, 0,75 ml OA i 100 nmol blendy cynkowej CdSe QD (zdyspergowanych w toluenie) w trójszyjkowym RBF. Dodaj mieszadło magnetyczne do mieszaniny i włóż sondę temperatury do RBF przez przebitą gumową przegrodę.
    1. Zamontuj skraplacz nad RBF i podłącz go do linii Schlenk za pomocą adaptera. Uszczelnij pozostały port gumową przegrodą. Nałóż smar wysokopróżniowy na wszystkie połączenia szkło-szkło.
  5. Odgazować mieszaninę przygotowaną w kroku 5.4 w temperaturze 90 °C i przy prędkości obrotowej 800 obr./min pod ciągłym mieszaniem przez ~45 minut, aż do usunięcia całego toluenu.
  6. Zwiększyć temperaturę mieszaniny reakcyjnej zawierającej blendę cynkową CdSe QD do 260 °C. Gdy temperatura osiągnie 260 °C, dodać 8 ml roztworu prekursora kadmu do mieszaniny zawierającej mieszadkę cynkowo-mieszadową z szybkością wtrysku 0,25 ml/min za pomocą pompy strzykawkowej. Po zakończeniu dodawania pozwól roztworowi ostygnąć do temperatury pokojowej w warunkach otoczenia.
  7. Po ostygnięciu roztworu do temperatury pokojowej przenieś go do probówki wirówkowej o pojemności 50 ml. Dodać 40 ml acetonu (99%) w celu wytrącenia TP i odwirować zawiesinę o stężeniu 1,340 x g przez 10 minut. Następnie wyrzucić supernatant.
  8. Dodaj 5 ml toluenu do osadu TP, aby je rozproszyć. Przeprowadzić dalsze cykle przetwarzania: wytrącić TP przy użyciu 30 ml metanolu (99%), odwirować zawiesinę o stężeniu 2,240 x g przez 3 minuty, odrzucić supernatant i rozproszyć TP w 5 ml toluenu.
    1. Po 2-3 cyklach przetwarzania rozproszyć TP w 5 ml toluenu (zwanego dalej roztworem podstawowym TP) w celu dalszego wykorzystania.
  9. Umieść kroplę roztworu TP na miedzianej siatce o oczkach 300 pokrytej ciągłą warstwą węgla do analizy mikroskopem elektronowym. Usunąć nadmiar roztworu za pomocą bibuły adsorpcyjnej i wysuszyć próbkę w temperaturze pokojowej.
  10. Wykonaj obrazowanie i analizę TEM, aby uzyskać wymiary TP, aby można było określić średnią objętość TP i liczbę moli CdSe na TP.
    1. Oznaczyć stężenie karbów w roztworze, pobierając 20 μl roztworu podstawowego i dodając go do 3 ml toluenu.
    2. Zmierz absorbancję przy 350 nm i oblicz stężenie, korzystając ze znanej absorpcji molowej dla tej długości fali6. Odpowiednio przeskalować stężenie, aby uwzględnić rozcieńczenie roztworu podstawowego.
      Uwaga: Dla typowej syntezy wydajność dla TP wynosi ~80%, przy czym ~20% to dwójnogi i statywy.

6. Aktywacja fasetowa i łączenie nanostruktur

  1. Przygotowanie roztworu podstawowego dodecyloaminy (DDA).
    1. Przygotować roztwór podstawowy DDA, dodając 0,140 g DDA do 5 ml etanolu. Sonikować roztwór o częstotliwości 37 kHz i mocy 320 W przez ~5 minut, aby upewnić się, że DDA jest całkowicie rozpuszczony.
  2. Wymiana i łączenie kationów.
    1. Przygotować 1 ml roztworu NC (NR lub TP) o odpowiednim stężeniu (patrz Tabela 1). Dodać 6 mg ODPA do 1 ml roztworu NC i sonikować przez 10 minut przy 37 kHz i 320 W.
    2. Oddzielnie zmieszać 1 ml roztworu podstawowego DDA i 1 ml roztworu Ag+ o odpowiednim stężeniu (patrz Tabela 1) w fiolce. Dodaj mieszadło magnetyczne i energicznie mieszaj roztwór z prędkością 800 obr./min.
    3. Mieszając, dodać 1 ml roztworu NC do fiolki i pozostawić reakcję do obrotu przez odpowiedni czas, jak podano w Tabeli 1.
    4. Pod koniec reakcji przerwij mieszanie i pozwól, aby roztwór oddzielił się od fazy. Wyodrębnić i usunąć dolną warstwę wodną. Dodać 5 ml metanolu do warstwy organicznej, aby wytrącić NCs. Wirować fiolkę przez 3 minuty przy 2,240 x g.
    5. Po odwirowaniu odrzucić supernatant i dodać 1 ml toluenu w celu ponownego rozproszenia produktu w celu dalszej charakterystyki.
      UWAGA: Reakcja wymiany kationowej zachodzi z różną szybkością dla różnych materiałów. Tabela 1 podsumowuje zestaw warunków, w których syntetyzowana jest synteza połączonych nanostruktur innych materiałów i morfologii. Objętość roztworu NC (1 ml), wodnego roztworu Ag+ (1 ml) i roztworu etanolu-DDA (1 ml) oraz ilość dodanego ODPA (6 mg) są takie same, jak wspomniano powyżej, dla każdego zestawu reakcji.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Wykorzystując nanopręty (NR) CdS z zarodkami CdSe jako układ modelowy, jak przedstawiono na Rysunku 1(a), wykazaliśmy, że można zastosować proces częściowej wymiany Ag+, aby specyficznie przekształcić ścianki na końcach NR w Ag2S. Ścianki Ag2S są zwieńczone DDA, który reaguje z ODPA w reakcji kwasowo-zasadowej, tworząc nierozpuszczalną sól5. Powoduje to usunięcie ligandów DDA ze ścianek...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

Technika łączenia opisana w tej pracy pozwala na łączenie anizotropowych nanocząstek chalkogenku kadmu, które mogą ulegać wymianie kationowej z Ag+ , w zespoły, takie jak łańcuchy liniowe lub sieci rozgałęzione. Niepowodzenie w tworzeniu dobrze zdyspergowanych, rozległych zespołów nanocząstek połączonych między aspektami jest często spowodowane dwoma przyczynami: (i) ODPA nie jest dobrze zdyspergowana w roztworze zawierającym NR, czemu można zaradzić poprzez sonikację mieszaniny przez zalecany czas wyszczególn...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Nie mamy nic do ujawnienia.

Podziękowania

Ta praca była wspierana przez JCO A*STAR Investigatorship grant (nr projektu 1437C00135), A*STAR Science & Engineering Research Council Public Sector Funding (Projekt nr 1421200076) oraz grant JSPS-NUS Joint Research Projects (WBS R143-000-611-133).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Tlenek kadmu (CdO), 99,5%Sigma AldrichWysoce toksyczny
tlenek tri-n-oktylofosfiny (TOPO), 90 % i 99%Sigma AldrichCzysty technicznie i analitycznie
Acetyloacetonian kadmu (Cd(acac)2), 99,9%Sigma AldrichWysoce toksyczny
heksadekanodiol (HDDO), 90%Sigma AldrichKlasa techniczna
1-oktadecen (ODE), 90%Sigma AldrichKlasa techniczna
Dodecyloamina (DDA), 98%Sigma AldrichToksyczny
czterowodny azotan kadmu ((CdNO3)2.4H2O), 98%Sigma AldrichWysoce toksyczny
kwas mirystynowy (MA), 99%Sigma AldrichKlasa analityczna
Kwas oktylofosfonowy (OPA), 97%Sigma AldrichKlasa analityczna
Olylamine (Oly), 70%Sigma AldrichKlasa
techniczna Bromek heksadecylotrimetyloamoniowy (CTAB), 95%Sigma AldrichToksyczny
selen granulowany (Se, 5 mm), 99.99%Sigma AldrichKlasa analityczna
Heksadecyloamina (HDA), 90%Alfa AesarKlasa techniczna, toksyczny
kwas n-tetradecylofosfonowy (TDPA), 98% Alfa AesarAzotan srebra klasy analitycznej
(AgNO3), 99,9%Alfa AesarKlasa analityczna
Kwas oleinowy (OA), 90%Alfa AesarKlasa techniczna
Tri-n-oktylofosfiny (TOP), 97%StremKlasa analityczna, toksyczny, wrażliwy na powietrze
kwas n-heksylofosfonowy (HPA), 97%StremKlasa analityczna
kwas n-oktadecylofosfonowy (ODPA), 97%StremKlasa analityczna
Tellur w proszku (Te), 99,9%StremWrażliwy na powietrze
Tri-n-butylofosfiny (TBP), 99%StremKlasa analityczna, wysoce toksyczny, wrażliwy na powietrze
Kwas diizooktylofosfonowy (DIPA), 90%FlukaKlasa techniczna, toksyczna

Bibliografia

  1. Figuerola, A., et al. End-to-End Assembly of Shape-Controlled Nanocrystals via a Nanowelding Approach Mediated by Gold Domains. Adv. Mat. 21, 550-554 (2009).
  2. Tang, Z., Kotov, N. A., Giersig, M. Spontaneous Organization of Single CdTe Nanoparticles into Luminescent Nanowires. Science. 297, 237-240 (2002).
  3. Kim, D., Kim, W. D., Kang, M. S., Kim, S. -H., Lee, D. C. Self-Organization of Nanorods into Ultra-Long Range Two-Dimensional Monolayer End-to-End Network. Nano Lett. 15, 714-720 (2015).
  4. Schliehe, C., et al. Ultrathin PbS Sheets by Two-Dimensional Oriented Attachment. Science. 329, 550-553 (2010).
  5. Chakrabortty, S., et al. Facet to facet Linking of Shape Anisotropic Inorganic Nanocrystals with Site Specific and Stoichiometric Control. Nano Lett. 16, 6431-6436 (2016).
  6. Leatherdale, C. A., Woo, W. K., Mikulec, F. V., Bawendi, M. G. On the Absorption Cross Section of CdSe Nanocrystal Quantum Dots. J Phys Chem B. 106, 7619-7622 (2002).
  7. Dabbousi, B. O., et al. (CdSe)ZnS Core-Shell Quantum Dots: Synthesis and Characterization of a Size Series of Highly Luminescent Nanocrystallites. J Phys Chem B. 101, 9463-9475 (1997).
  8. Carbone, L., et al. Synthesis and Micrometer-Scale Assembly of Coilloidal CdSe/CdS Nanorods Prepared by Seeded Grwoth Approach. Nano Lett. 7, 2942-2950 (2007).
  9. Shaviv, E., et al. Absorption properties of Metal-Semiconductor Hybrid Nanoparticles. ACS Nano. 5, 4712-4719 (2011).
  10. Lim, J., et al. Controlled Synthesis of CdSe Tetrapods with High Morphological Uniformity by the Persistent Kinetic Growth and the Halide-Mediated Phase Transformation. Chem Mat. 25, 1443-1449 (2013).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Tagi

nanokryszta y o anizotropii kszta tuproces wymiany kationowejkonwersja chalkogenk w srebrausuwanie ligand wa cuchy nanopr t wtransmisyjna mikroskopia elektronowaspektroskopia rentgenowska z dyspersj energiiproces zorientowanego przy czaniaczenie koloidalnych nanocz steczek
Łączenie aspekt-aspekt anizotropowych koloidalnych nanostruktur chalkogenku kadmu
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki Korzystania

Zasady

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.