Synteza nanocząstek złota

Summary

Przedstawiono protokół syntezy nanocząstek złota o średnicy ~12 nm (nanocząstek Au) w rozpuszczalniku organicznym. Nanocząstki złota są pokryte ligandami oleiloaminy, aby zapobiec aglomeracji. Nanocząstki złota są rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych, takich jak toluen.

Abstract

Nanocząstki złota (nanocząstki Au) o średnicy ~12 nm zostały zsyntetyzowane przez szybkie wstrzyknięcie roztworu 150 mg (0,15 mmol) kwasu tetrachloroaurowego w 3,0 g (3,7 mmol, 3,6 mL) oleiloaminy (technicznej jakości) i 3,0 ml toluenu do wrzącego roztworu 5,1 g (6,4 mmol, 8,7 mL) oleiloenu w 147 ml toluenu. Podczas gotowania i mieszania roztworu reakcyjnego przez 2 godziny kolor mieszaniny reakcyjnej zmienił się z klarownego, na jasnożółty, na jasnoróżowy, a następnie powoli na ciemnoczerwony. Następnie wyłączono ogrzewanie, a roztwór pozostawiono do stopniowego schładzania się do temperatury pokojowej przez 1 godzinę. Nanocząstki złota zebrano następnie i oddzielono od roztworu za pomocą wirówki i trzykrotnie przemyto; poprzez wirowanie i dyspersję nanocząstek złota w 10 ml porcjach toluenu, a następnie wytrącanie nanocząstek złota poprzez dodanie 40 ml porcji metanolu i obracanie ich w wirówce. Roztwór został następnie zdekantowany w celu usunięcia wszelkich pozostałych produktów ubocznych i nieprzereagowanych materiałów wyjściowych. Suszenie nanocząstek złota w środowisku próżniowym dało stały granul; które mogą być przechowywane przez długi czas (do jednego roku) do późniejszego wykorzystania, a następnie ponownie rozpuszczone w rozpuszczalnikach organicznych, takich jak toluen.

Introduction

Nanocząstki złota to interesująca i użyteczna klasa nanomateriałów, które są przedmiotem wielu badań i zastosowań; takich jak biologia¹, medycyna², nanotechnology^3, oraz urządzenia elektroniczne⁴. Badania naukowe nad nanocząstkami złota sięgają już 1857 roku, kiedy to Michael Faraday przeprowadził fundamentalne badania nad syntezą i właściwościami nanocząstek złota⁵. Dwie podstawowe techniki syntezy nanocząstek złota "od dołu do góry" to metoda redukcji cytrynianu^6,7,8 oraz metoda organicznej syntezy dwufazowej^9,10. Metoda redukcji cytrynianu "Turkevich" wytwarza dość monodyspersyjne nanocząstki złota o średnicy poniżej 20 nm, ale polidyspersyjność wzrasta dla nanocząstek złota o średnicy powyżej 20 nm; natomiast metoda dwufazowa "Brust-Schiffrin" wykorzystuje stabilizację ligandem siarkowo-tiolowym do produkcji nanocząstek złota o średnicy do ~10 nm11. Roztwory nanocząstek złota, które są wstępnie syntetyzowane przy użyciu tych metod, są dostępne na rynku. W przypadku zastosowań, w których nie są konieczne duże objętości, wysoka monodyspersyjność i duże średnice nanocząstek złota, wystarczający może być zakup i stosowanie tych wstępnie zsyntetyzowanych nanocząstek złota od dostawców. Jednak nanocząstki złota, które są przechowywane w roztworze, takie jak wiele z tych, które są dostępne na rynku, mogą z czasem ulegać degradacji, gdy nanocząstki zaczynają się aglomerować i tworzyć klastry. Alternatywnie, w przypadku zastosowań na dużą skalę, długoterminowych projektów, w których nanocząstki złota muszą być używane często lub przez długi czas, lub w których istnieją bardziej rygorystyczne wymagania dotyczące monodyspersyjności i wielkości nanocząstek złota, pożądane może być samodzielne przeprowadzenie syntezy nanocząstek złota. Przeprowadzając proces syntezy nanocząstek złota, ma się możliwość potencjalnej kontroli różnych parametrów syntezy, takich jak ilość wytwarzanych nanocząstek złota, średnica nanocząstek złota, monodyspersyjność nanocząstek złota oraz cząsteczki używane jako ligandy zamykające. Co więcej, takie nanocząstki złota mogą być przechowywane w postaci stałych granulek w suchym środowisku, co pomaga zachować nanocząstki złota, aby można je było wykorzystać w późniejszym czasie, nawet rok później, przy minimalnym pogorszeniu jakości. Istnieje również potencjał oszczędności kosztów i zmniejszenia ilości odpadów poprzez wytwarzanie nanocząstek złota w większych ilościach, a następnie przechowywanie ich w stanie suchym, aby służyły dłużej. Ogólnie rzecz biorąc, samodzielna synteza nanocząstek złota zapewnia przekonujące korzyści, które mogą być nieosiągalne w przypadku dostępnych na rynku nanocząstek złota.

Aby uświadomić sobie wiele korzyści, które są możliwe dzięki syntezie nanocząstek złota, przedstawiono tutaj proces syntezy nanocząstek złota. Opisany proces syntezy nanocząstek złota jest zmodyfikowaną wersją procesu, który został opracowany przez Hiramatsu i Osterloh¹². Nanocząstki złota są zwykle syntetyzowane o średnicy ~12 nm w tym procesie syntezy. Podstawowymi odczynnikami chemicznymi, które są używane do przeprowadzania procesu syntezy nanocząstek złota, są kwas tetrachloroaurowy (HAuCl₄), oleiloamina i toluen. Komora rękawicowa z azotem służy do zapewnienia obojętnego, suchego środowiska dla procesu syntezy nanocząstek złota, ponieważ kwas tetrachloroaurowy jest wrażliwy na wodę/wilgoć. Nanocząstki złota są otoczone cząsteczkami ligandu oleiloaminy, aby zapobiec aglomeracji nanocząstek złota w roztworze. Pod koniec procesu syntezy nanocząstki złota są suszone w środowisku próżniowym, aby można je było przechowywać i konserwować w stanie suchym do późniejszego wykorzystania, do jednego roku później. Gdy nanocząstki złota są gotowe do użycia, można je ponownie zawiesić w roztworze w rozpuszczalnikach organicznych, takich jak toluen.

Protocol

Ilości chemiczne:
UWAGA: Aby uzyskać odpowiednie ilości chemiczne do syntezy nanocząstek, weź początkowe ilości znalezione na arkuszu "Synteza nanocząstek" (na 2. stronie informacji uzupełniających z artykułu badawczego Osterloh¹²) i pomnóż ilość wszystkich dawek przez 3, z niewielkimi modyfikacjami. Tabela 1 przedstawia ilości chemiczne, które są potrzebne do roztworu do wstrzykiwań, roztworu wrzącego, roztworów do mycia/oczyszczania i roztworu wytrawiacza złota.

Czyszczenie i przygotowanie do procesu syntezy nanocząstek złota (Dzień 1)
UWAGA: Poniższe kroki można wykonać w pierwszym dniu procesu syntezy.

1. Rzeczy do sprawdzenia i upewnienia się przed przygotowaniem do syntezy nanocząstek złota

UWAGA: Upewnij się, że czyszczenie i przygotowanie syntezy wstępnej odbywa się w dygestoria i kwasowym mokrym stanowisku podczas noszenia osobistego sprzętu ochronnego (PPE), takiego jak rękawice nitrylowe, okulary/gogle ochronne i fartuch laboratoryjny podczas korzystania z dygestorium; oraz dodatkowo nosząc rękawice chemiczne, fartuch chemiczny, osłonę twarzy i gogle podczas korzystania z mokrego stanowiska z kwasem.

1. Upewnij się, że dostępny jest schowek rękawicowy z azotem, w którym można przeprowadzić przygotowanie rozpuszczalnika/odczynnika i proces syntezy/reakcji chemicznej.
   UWAGA: Jeśli komora rękawicowa z azotem nie jest dostępna, można zamiast niej użyć dygestorium (ewentualnie z linią Schlenk), chociaż obojętna atmosfera w komorze rękawicowej z azotem powinna wytwarzać nanocząstki wyższej jakości przy zachowaniu czystości kwasu tetrachloroaurowego (HAuCl₄). Roztwór do wstrzykiwań z nanocząstkami złota, który zawiera kwas tetrachloroaurowy, należy przygotować w atmosferze obojętnej lub w komorze rękawicowej z azotem, jeśli to możliwe.
2. Upewnij się, że w komorze rękawicowej azotu znajduje się stojak z zaciskiem, który podtrzymuje i podtrzymuje rurkę skraplacza podczas procesu syntezy nanocząstek złota.
   UWAGA: Ten stojak z zaciskiem pozwoli również na podniesienie rurki skraplacza i zawieszenie jej nad naczyniem reakcyjnym, podczas gdy roztwór toluenu, kwasu tetrachloroaurowego i oleylaminy jest wstrzykiwany do naczynia reakcyjnego.
3. Upewnij się, że grzałka z mieszadłem magnetycznym i okrągłym wklęsłym pojemnikiem z wykładziną z włókna szklanego (do przytrzymywania i podtrzymywania kuli naczynia reakcyjnego oraz do podgrzewania naczynia reakcyjnego i obracania pręta mieszadła magnetycznego) znajduje się w komorze rękawicowej z azotem.
4. Upewnij się, że wewnątrz schowka na rękawiczki z azotem znajdują się dwa gumowe węże (do podłączenia rurki skraplacza do portów wlotowych/wylotowych wody).
5. Upewnij się, że mikrowaga z rozdzielczością miligramową (mg) znajduje się w komorze rękawicowej z azotem.
6. Upewnij się, że jest wystarczająca ilość odczynników chemicznych i rozpuszczalników do procesu czyszczenia i syntezy (patrz Tabela 1).
   UWAGA: Najlepiej jest używać świeżego/nowego toluenu i metanolu o wysokiej czystości (≥99,8%), które nigdy nie były otwierane ani wystawiane na działanie powietrza/wody. Najlepiej jest również używać świeżego/nowego kwasu tetrachloroaurowego (HAuCl₄), który jest przechowywany w lodówce i nigdy nie otwierany, dopóki nie zostanie przeniesiony do schowka na rękawiczki z azotem. Kwas tetrachloroaurowy nigdy nie powinien być wystawiany na działanie powietrza lub wody/wilgoci, powinien być otwierany wyłącznie w komorze rękawicowej z azotem i powinien być przechowywany w komorze rękawicowej z azotem po otwarciu go w komorze rękawicowej z azotem. Zaleca się stosowanie nowej oleiloaminy, a oleyloamina powinna być również przechowywana w komorze rękawicowej z azotem. Kwas tetrachloroaurowy i oleiloamina, które są zupełnie nowe lub mają mniej niż 1 rok, powinny dawać lepsze wyniki.
7. Upewnij się, że w schowku na rękawiczki azotowe znajdują się plastikowe torby, rękawice nitrylowe XL, chusteczki do pomieszczeń czystych i folia aluminiowa.

2. Wyczyść szkło do reakcji chemicznej (przed syntezą nanocząstek złota)

UWAGA: Złoty wytrawiacz TFA i aqua regia są. Nosić niezbędne środki ochrony osobistej (PPE), takie jak rękawice chemiczne, fartuch chemiczny, okulary i osłona twarzy. Z roztworem należy obchodzić się wyłącznie w mokrej kwaśnej ławce, nosząc niezbędne środki ochrony osobistej.

1. W mokrym stanowisku kwasowym umieścić szklane naczynie reakcyjne z przymocowaną do niego rurką skraplacza w zlewce o pojemności 600 ml w celu podparcia i oprzeć bok rurki skraplacza o ścianę boczną mokrego stołu z kwasem w celu dalszego podparcia.
2. Wyczyść szkło do reakcji chemicznych (rurka skraplacza, naczynie reakcyjne, szklana pipeta) i mieszadło magnetyczne, wlewając ~150 ml roztworu TFA do wytrawiania złota i ~150 ml wody DI (mieszanina 1:1) do rurki skraplacza i szkła naczynia reakcyjnego. Umieść mieszadło magnetyczne i długą szklaną pipetę z podziałką w rurze skraplacza i pozwól, aby kąpiel TFA ze złotym wytrawiaczem i wyczyść szkło przez 30 minut.
   UWAGA: Rysunek uzupełniający 1 przedstawia szkło do reakcji chemicznej czyszczone złotem.
3. Po 30 minutach oddzielić szkło, aby rozbić uszczelkę między rurką skraplacza a naczyniem reakcyjnym, aby zebrać cały roztwór wytrawiacza złota do naczynia reakcyjnego, a następnie wlać zużyty roztwór wytrawiacza złota do zlewki o pojemności 400 ml w mokrej ławce z kwasem.
   UWAGA: Roztwór wytrawiacza złota zostanie ponownie wykorzystany później do oczyszczenia szkła do reakcji chemicznej po zakończeniu procesu syntezy.
4. Nadal w mokrej ławce z kwasem, umyj szkło do reakcji chemicznej i mieszadło magnetyczne 3-4 razy wodą DI, aby wypłukać pozostały roztwór wytrawiacza złota, a następnie pozostaw szkło do reakcji chemicznych i mieszadło magnetyczne w łaźni wodnej DI przez dodatkowe 30 minut.
5. Po 30 minutach siedzenia w łaźni wodnej DI opróżnij wodę i użyj pistoletu do wody DI, aby spłukać wodę do odpływu kwaśnej mokrej ławki. Wydmuchaj szkło do sucha za pomocą pistoletu do azotu.
6. W dygestoriach wyczyść szkło do reakcji chemicznych (rurka skraplacza, naczynie reakcyjne, szklana pipeta) i mieszadło magnetyczne, spłukując je acetonem, metanolem i izopropanolem; następnie wysuszyć szkło azotem. Wyrzuć brudne rozpuszczalniki do łatwopalnej butelki na odpady.
7. W mokrej ławce kwasowej wyczyść szkło do reakcji chemicznej i mieszadło magnetyczne wodą DI, a następnie wysusz szkło azotem.
8. W dygestorium wyczyść szkło do reakcji chemicznej i mieszadło magnetyczne toluenem, a następnie wysusz szkło azotem. Wyrzuć brudny roztwór toluenu do łatwopalnej butelki na odpady.
9. Przykryj szklane naczynia do reakcji chemicznych (rurkę skraplacza, naczynie reakcyjne, szklaną pipetę) i mieszadło magnetyczne folią aluminiową (zwłaszcza otwory/porty szkła), aby utrzymać szkło w czystości. Zrób pęsetą kilka małych otworów w folii aluminiowej, aby woda mogła odparować ze szkła.

3. Wyczyść inne naczynia szklane i materiały do syntezy

1. W dygestorium należy oczyścić pozostałe naczynia szklane (np. szklaną zlewkę o pojemności 400 ml, mały szklany cylinder z podziałką o pojemności 5 ml, dwie niewodne szklane fiolki o pojemności 20 ml z nakrętkami wyłożonymi PTFE) oraz materiały eksploatacyjne (np. metalową szpatułkę/czerpak, pęsetę) acetonem, metanolem lub izopropanolem i wodą demineralizowaną; następnie wysuszyć suszarką pozostałe naczynia szklane i zapasy azotu. Wyrzuć brudne rozpuszczalniki do łatwopalnej butelki na odpady.
2. Jeśli na szklanych naczyniach lub materiałach eksploatacyjnych widoczne są jakiekolwiek pozostałości, wytrzyj je chusteczką do pomieszczeń czystych lub umyj mydłem i acetonem/izopropanolem, aż pozostałości znikną. Następnie ponownie spłucz je rozpuszczalnikami acetonu, metanolu i izopropanolu, a następnie wydmuchaj szkło do sucha azotem.
3. W dygestorium wyczyść pozostałe naczynia szklane i materiały eksploatacyjne toluenem, a następnie wysusz je azotem. Wyrzuć brudny roztwór toluenu do łatwopalnej butelki na odpady.
4. W dygestoriach oczyścić stożkowe probówki wirówkowe o pojemności 50 ml acetonem, metanolem lub izopropanolem i toluenem, a następnie wysuszyć je azotem.
5. Przykryj pozostałe naczynia szklane i materiały eksploatacyjne folią aluminiową, zwłaszcza otwory/porty szkła, aby utrzymać szkło w czystości. Zrób pęsetą kilka małych otworów w folii aluminiowej, aby woda mogła odparować ze szkła. Upewnij się, że nakrętki znajdują się na probówkach wirówkowych o pojemności 50 ml.
6. Wyczyść gumową bańkę pipety z zaworami, przecierając ją chusteczką do pomieszczeń czystych z izopropanolem, a następnie użyj zaworów, aby zassać trochę izopropanolu (np. podczas wstrzykiwania go z butelki do wyciskania izopropanolu) do bańki i wytryskaj izopropanol do łatwopalnej butelki na odpady. Upewnij się, że na żarówce nie ma żadnych pozostałości. Wysuszyć żarówkę azotem i przykryć folią aluminiową.
   UWAGA: Rysunek uzupełniający 2 przedstawia szkło i materiały eksploatacyjne po wyczyszczeniu.

4. Przenieś chemikalia, szkło i materiały do schowka na azot

1. Używaj nowej pary rękawic nitrylowych XL na rękawicach schowka do przenoszenia przedmiotów i chemikaliów wewnątrz schowka na azot.
2. Umieść nowe butelki z chemikaliami (toluen i metanol) w komorze rękawicowej z azotem (przenosząc je do zamka obciążeniowego i pompując w dół w celu usunięcia powietrza z otoczenia za pomocą pompy próżniowej, a następnie przedmuchując zamek azotem). Upewnij się, że w schowku na zużyty/brudny toluen znajduje się również butelka na zużyty/brudny toluen.
3. Upewnij się, że kwas tetrachloroaurowy (HAuCl₄) i oleiloamina znajdują się również w komorze rękawicowej z azotem, gdzie są przechowywane, aby zapobiec narażeniu na działanie tlenu i wody/wilgoci.
4. Umieść szklane naczynia do reakcji chemicznych (rurka kondensatora, naczynie reakcyjne, szklana pipeta), mieszadło magnetyczne, stożkowe probówki wirówkowe o pojemności 50 ml i inne naczynia szklane (np. szklaną zlewkę o pojemności 400 ml, mały szklany cylinder z podziałką o pojemności 5 ml, dwie niewodne szklane fiolki o pojemności 20 ml z nakrętkami wyłożonymi PTFE) i inne materiały eksploatacyjne (np. mikropipetę, nowe, czyste końcówki do mikropipet w plastikowej torbie, metalowej szpatułce/czerpaku, pęseta, gruszka pipety z zaworem) w schowku na rękawiczki loadlock. Zamknij drzwiczki blokady załadunku, dopompuj blokadę ładunku do odkurzenia, pozostaw je pod próżnią na 2 minuty, wyczyść blokadę załadunku azotem, a następnie przenieś/umieść przedmioty w schowku na rękawiczki z azotem.
   UWAGA: Wszelkie resztki wody i rozpuszczalników powinny odparować w loadlock podczas pompowania go w dół do próżni, przed przeczyszczeniem loadlock azotem.
5. Po przeniesieniu przedmiotów do schowka na rękawiczki azotowe należy użyć kolejnej warstwy folii aluminiowej, aby zakryć przedmioty (zwłaszcza szkło), które są pokryte folią aluminiową z otworami w folii, aby zakryć otwory i zapobiec zabrudzeniu przedmiotów wewnątrz schowka na rękawiczki azotowe.
6. Pozostaw czyste przedmioty w komorze rękawicowej z azotem na noc, gdy azot krąży, aby usunąć i odfiltrować resztki wody/wilgoci/wilgoci z wnętrza schowka na azot.

Proces syntezy nanocząstek złota (Dzień 2)
UWAGA: Poniższe kroki można wykonać w drugim dniu procesu syntezy.

5. Ustaw i wyczyść szkło do reakcji chemicznej i materiały eksploatacyjne w schowku na rękawiczki azotowe

1. Rozpocznij ustawianie i czyszczenie szkła i materiałów do reakcji chemicznej w schowku na rękawiczki z azotem. Wewnątrz komory rękawicowej z azotem umieść szklane naczynie reakcyjne na górze pojemnika z siatki z włókna szklanego na górze grzałki/mieszadła i umieść rurkę skraplacza nad szklanym naczyniem reakcyjnym, podtrzymując rurkę skraplacza stojakiem z zaciskami.
   UWAGA: Rysunek uzupełniający 3 przedstawia eksperymentalny układ syntezy nanocząstek złota.
2. Upewnij się, że mieszadło magnetyczne znajduje się wewnątrz szklanego naczynia reakcyjnego. Wlej ~200 ml toluenu do szklanego naczynia reakcyjnego. Umieścić szklane naczynie reakcyjne z ~200 ml toluenu na mieszającym płaszczu grzewczym i opuścić szklaną rurkę kondensatora do naczynia reakcyjnego.
3. Podłącz dwa węże wewnątrz schowka na azot do otworów wlotowych i wylotowych wody rurki skraplacza.
4. Na zewnątrz schowka na rękawiczki z azotem umieść koniec węża odprowadzającego wodę w zbiorniku odpływowym/zlewie w sąsiednim okapie. Użyj zacisku lub taśmy, aby przytrzymać wąż i trzymaj wąż skierowany w dół do odpływu.
5. Podłącz wąż doprowadzający wodę do przewodu doprowadzającego wodę na sąsiednim okapie.
6. Powoli włączaj i monitoruj wodę, aby upewnić się, że delikatnie przepływa przez zewnętrzną komorę rurki skraplacza. W razie potrzeby wyreguluj przepływ wody, lekko otwierając/zamykając zawór wody.
7. Pozwól, aby woda przepłynęła przez otwór wlotowy na spodzie rurki skraplacza, w górę rurki skraplacza i wypłynęć przez otwór wylotowy w górnej części rurki skraplacza.
8. Upewnij się, że w dopływie wody nie ma dużych pęcherzyków powietrza i upewnij się, że węże są stabilne mechanicznie.
   UWAGA: Podczas gotowania roztworów w naczyniu do reakcji chemicznej powoli przepuszczaj trochę wody z dna rurki skraplacza w górę przez zewnętrzną komorę naczynia rurki skraplacza do górnej części rurki skraplacza, tak aby woda powoli spływała przez wąż odpływowy. Ten powolny, ale ciągły przepływ wody schłodzi rurkę skraplacza i pomoże w kondensacji i zbieraniu gotowanej pary.
9. Upewnij się, że woda delikatnie przepływa przez rurkę skraplacza, aby ją schłodzić.
10. Świeży azot należy w sposób ciągły wtłaczać do komory rękawicowej z azotem, aby oczyścić schowek rękawicowy. Stale wietrzyć komorę rękawicową z azotem, lekko podciągając podciśnienie w komorze rękawicowej z azotem, tak aby opary azotu i toluenu były wypompowywane z komory rękawicowej.
    UWAGA: Lekko podciśnij schowek na rękawicę z azotem, lekko otwierając zawór wyrównujący między schowkiem na rękawice z azotem a blokadą obciążenia, jednocześnie wciągając podciśnienie w komorze rękawicowej. Nie otwieraj całkowicie zaworu wyrównawczego, ponieważ poziom podciśnienia i przepływ azotu będą zbyt wysokie. Przepływaj tylko tyle azotu, aby z czasem w sposób ciągły wypłukiwać i wentylować opary toluenu/chemikaliów w schowku na rękawiczki. Podciśnieniowy przewód wydechowy powinien być odpowietrzony do dygestoria.
11. Rozpocznij podgrzewanie i mieszanie toluenu za pomocą mieszadła magnetycznego na płaszczu mieszająco-grzewczym. Pozwól, aby toluen zbliżył się do delikatnego wrzenia. Nie zbliżać się ani przekraczać temperatury zapłonu toluenu; Zmniejsz ogień, gdy zacznie wrzeć.
12. Pozwól toluenowi wrzeć i odparować przez 30 minut, mieszając mieszadło magnetyczne, aby wyczyścić szkło reakcyjne (naczynie reakcyjne i rurkę skraplacza).
    UWAGA: Odparowany toluen ostygnie i skondensuje się w rurze skraplacza, a następnie spłynie z powrotem do naczynia reakcyjnego.
13. Po 30 minutach wyłączyć grzałkę i mieszadło magnetyczne i pozostawić toluen do ostygnięcia przez kilka minut, aż toluen przestanie parować i skraplać się w naczyniu reakcyjnym.
14. Po ostygnięciu toluenu ostrożnie podnieś rurkę skraplacza i zawieś ją nad naczyniem reakcyjnym, podpierając ją za pomocą stojaka z zaciskami. Upewnij się, że zacisk jest dokręcony i prawidłowo podeprze rurkę skraplacza, ponieważ może być niestabilna.
15. Wlać toluen z naczynia reakcyjnego do szklanej zlewki o pojemności 400 ml. Uważaj, aby przypadkowo nie wylać mieszadła magnetycznego. Umieścić naczynie reakcyjne z powrotem na płaszczu grzewczym i mieszającym.
16. Zamieszaj toluen w szklanej zlewce o pojemności 400 ml, aby ją oczyścić. Wylej i wyrzuć brudny/zużyty toluen do butelki na odpady łatwopalne. Ponownie wyczyść szklaną zlewkę o pojemności 400 ml świeżym toluenem, a następnie wyrzuć zużyty toluen do butelki na odpady łatwopalne.

6. Przygotowanie wrzącego roztworu toluenu i oleylaminy

UWAGA: Oleylamine jest toksyczna i, więc obchodź się z nią ostrożnie. W przypadku obchodzenia się z oleyloaminą poza schowkiem na rękawiczki azotowe należy nosić niezbędne środki ochrony osobistej (PPE), takie jak rękawice chemiczne, fartuch chemiczny, gogle i osłona twarzy. W przypadku obchodzenia się z oleylaminą wewnątrz schowka na azot, należy upewnić się, że rękawice schowka są pokryte nowymi/czystymi rękawicami nitrylowymi XL. Uważaj, aby przypadkowo nie rozlać oleylaminy. Niektóre chusteczki do pomieszczeń czystych można położyć na powierzchni stołu laboratoryjnego wewnątrz schowka na rękawiczki, aby pomóc wchłonąć wszelkie drobne wycieki.

1. Wewnątrz komory rękawicowej z azotem przygotować wrzący roztwór 147 ml (~150 ml) toluenu i 8,7 ml (~9 ml) oleiloaminy w naczyniu reakcyjnym.
   1. Użyj szklanej zlewki o pojemności 400 ml, aby odmierzyć 147 ml (~150 ml) toluenu. Wlej 147 ml (~150 ml) toluenu ze szklanej zlewki do naczynia reakcyjnego.
   2. Użyj małego szklanego cylindra z podziałką o pojemności 5 ml, aby dokładnie odmierzyć 8,7 ml (~9 ml) oleyloaminy. Najpierw dokładnie odmierz i wlej 4 ml, a następnie 4,7 ml oleyloaminy z małego szklanego cylindra z podziałką do naczynia reakcyjnego.
2. Ostrożnie opuść rurkę skraplacza ponownie do szklanego naczynia reakcyjnego.
3. Upewnij się, że woda delikatnie przepływa przez zewnętrzną komorę rurki skraplacza w celu schłodzenia, skroplenia i zebrania oparów toluenu i oleylaminy.
4. Podgrzać i wymieszać roztwór oleiloaminy i toluenu w naczyniu reakcyjnym i pozwolić, aby roztwór zbliżył się do powolnego/łagodnego wrzenia (używając płaszcza do mieszania i podgrzewania, z obracającym się mieszadłem magnetycznym w celu wymieszania roztworu). Gdy roztwór olylaminy i toluenu delikatnie się zagotuje, zmniejsz nieco ogień, aby powoli wrzeł. Nie zbliżać się ani nie przekraczać temperatury zapłonu toluenu.

7. Przygotowanie roztworu do wstrzykiwań kwasu tetrachloroaurowego, oleiloaminy i toluenu

1. Rozpocząć przygotowywanie roztworu do wstrzykiwań (150 mg kwasu tetrachloroaurowego, 3,6 ml oleiloaminy, 3,0 ml toluenu).
2. Upewnij się, że kwas tetrachloroaurowy jest świeży lub nie był wystawiony na działanie powietrza, wody, wilgoci lub wilgoci. Usunąć folię laboratoryjną lub uszczelkę chroniącą kwas tetrachloroaurowy przed powietrzem i wilgocią.
   UWAGA: Kwas tetrachloroaurowy jest bardzo wrażliwy na wodę/wilgoć/wilgoć. Należy dołożyć wszelkich starań, aby zapobiec wystawieniu kwasu tetrachloroaurowego w proszku na działanie powietrza/wody. Kwas tetrachloroaurowy jest dostarczany w szczelnie zamkniętym woreczku, a nowe pojemniki są uszczelniane woskiem, aby zapobiec przedostawaniu się pary wodnej do nowych naczyń. Nowa partia kwasu tetrachloroaurowego kosztuje ~ 100 USD, ale powinna wystarczyć na rok, jeśli nie jest wystawiona na działanie pary wodnej. Nowe, nieotwarte partie kwasu tetrachloroaurowego należy przechowywać w lodówce. Przenieść nową, nieotwartą partię kwasu tetrachloroaurowego do komory rękawicowej z azotem przed jej otwarciem. Nowy pojemnik z kwasem tetrachloroaurowym w komorze rękawicowej z azotem należy otwierać tylko wtedy, gdy wilgotność osiągnie odpowiednio niski i stabilny poziom (mniej niż 0,8% wilgotności względnej). Po otwarciu należy przechowywać kwas tetrachloroaurowy w komorze rękawicowej z azotem. Po otwarciu kwasu tetrachloroaurowego owiń folię laboratoryjną wokół pokrywy pojemnika, aby ułatwić uszczelnienie pojemnika i zapobiec przedostawaniu się pary wodnej i zanieczyszczeń do pojemnika.
3. W schowku na rękawiczki z azotem umieścić jedną z dwóch niewodnych szklanych fiolek o pojemności 20 ml z nasadkami wyłożonymi PTFE na mikrowadze/wadze i zdjąć nasadkę wyłożoną PTFE.
4. Upewnij się, że mikrowaga została ponownie wyzerowana lub "wytarowana" za pomocą szklanej fiolki o pojemności 20 ml na wadze przed rozpoczęciem ważenia proszku kwasu tetrachloroaurowego.
5. W komorze rękawicowej z azotem za pomocą małej metalowej szpatułki umieścić proszek kwasu tetrachloroaurowego z pojemnika do szklanej fiolki o pojemności 20 ml na mikrowadze, do odmierzonej masy 150 mg sproszkowanego kwasu tetrachloroaurowego.
6. Zdjąć nasadkę wyłożoną PTFE z drugiej niewodnej szklanej fiolki o pojemności 20 ml (pustej fiolki, która nie znajduje się obecnie na mikrowadze).
   UWAGA: Oleylamina jest toksyczna i, dlatego należy obchodzić się z nią ostrożnie.
7. Użyj małego szklanego cylindra z podziałką o pojemności 5 ml, aby odmierzyć 3,6 ml oleyloaminy. Ostrożnie wlać 3,6 ml oleyloaminy z małego szklanego cylindra z podziałką o pojemności 5 ml do szklanej fiolki o pojemności 20 ml bez kwasu tetrachloroaurowego.
8. Ostrożnie wlej i odmierz 3,0 ml toluenu do małego szklanego cylindra z podziałką o pojemności 5 ml. Ostrożnie wlać 3,0 ml toluenu z małego szklanego cylindra z podziałką o pojemności 5 ml do szklanej fiolki o pojemności 20 ml z oleylamine.
   UWAGA: Jeśli do szklanego cylindra z podziałką zostanie wlana zbyt dużo toluenu, nadmiar rozpuszczalnika można wlać do butelki na odpady łatwopalne. Do pomiaru oleiloaminy i toluenu najlepiej jest używać małego szklanego cylindra z podziałką o pojemności 5 ml. Uważaj, aby nie rozlać oleylaminy, ponieważ jest i toksyczna.
9. Przykręcić nakrętkę wyłożoną PTFE z powrotem do szklanej fiolki o pojemności 20 ml z oleyloaminą i toluenem w środku. Wstrząśnij i zakręć zamkniętą szklaną fiolkę, aby wymieszać ze sobą roztwór oleylaminy i toluenu.
10. Otwórz szklaną fiolkę z roztworem o pojemności 20 ml. Ostrożnie wlać ~150 mg kwasu tetrachloroaurowego w proszku do szklanej fiolki z roztworem oleiloaminy i toluenu.
11. Przykręć nakrętki wyłożone PTFE z powrotem do szklanych fiolek. Wstrząsnąć i zawirować zamkniętą szklaną fiolkę z kwasem tetrachloroaurowym, oleyloaminą i toluenem, aby wymieszać roztwór. Potrząsaj roztworem i upewnij się, że jest dokładnie wymieszany.
    UWAGA: Roztwór do wstrzykiwań kwasu tetrachloroaurowego, oleiloaminy i toluenu powinien zmienić kolor na ciemnoczerwony lub fioletowy po wstrząśnięciu i zmieszaniu, jak pokazano na rysunku uzupełniającym 4.

8. Wstrzyknięcie roztworu kwasu tetrachloroaurowego, oleiloaminy i toluenu do naczynia

1. Upewnij się, że woda powoli spływa do dolnej części rurki skraplacza i wydostaje się na zewnątrz górnej części rurki skraplacza. W razie potrzeby wyreguluj przepływ wody, ostrożnie otwierając/zamykając zawór wody.
2. Upewnij się, że roztwór oleiloenu i toluenu w szklanym naczyniu reakcyjnym delikatnie się gotuje, a pewna ilość toluenu i oleiloaminy odparowuje do rurki skraplacza. Upewnij się, że mieszadło magnetyczne jest włączone.
3. Podnieś rurkę skraplacza nad naczynie reakcyjne, używając stojaka z zaciskami do podparcia szkła. Upewnij się, że jest wystarczająco dużo miejsca i wolnego miejsca, aby wstrzyknąć roztwór kwasu tetrachloroaurowego, oleiloaminy i toluenu do naczynia reakcyjnego.
4. Wyjmij długą szklaną pipetę z podziałką z folii aluminiowej (która chroniła pipetę, aby utrzymać ją w czystości) i przymocuj gumową bańkę z zaworami do pipety. Upewnij się, że jesteś zaznajomiony z obsługą gumowej bańki z zaworami, aby zassać i wytrysnąć roztwór za pomocą długiej szklanej pipety z podziałką przed jej użyciem.
5. Wstrząśnij zamkniętą fiolką o pojemności 20 ml ze szkła niewodnego z nakrętką wyłożoną PTFE z kwasem tetrachloroaurowym, oleyloaminą i roztworem do wstrzykiwań toluenu i upewnij się, że jest dobrze wymieszana. Otworzyć szklaną fiolkę o pojemności 20 ml z roztworem do wstrzykiwań, zdejmując nakrętkę.
6. Naciśnij górny zawór, jednocześnie ściskając gumową bańkę, aby opróżnić gumową bańkę. Ostrożnie umieścić końcówkę długiej szklanej pipety z podziałką w szklanej fiolce o pojemności 20 ml z roztworem do wstrzykiwań z kwasem tetrachloroaurowym, olyminą i toluenem.
7. Delikatnie naciśnij dolny zawór na gumowej bańce podłączonej do długiej szklanej pipety z podziałką, aby powoli wciągnąć cały roztwór do wstrzykiwań kwasu tetrachloroaurowego, oleiloaminy i toluenu do szklanej pipety.
   UWAGA: Rysunek uzupełniający 5 przedstawia roztwór do wstrzykiwań pobierany do długiej szklanej pipety z podziałką za pomocą gumowej bańki z zaworami tuż przed wstrzyknięciem roztworu do naczynia reakcyjnego. Korzystne może być przećwiczenie obsługi szklanej pipety z długą podziałką z bańką z zaworami (np. z odrobiną toluenu) przed faktycznym pobraniem i wstrzyknięciem roztworu kwasu tetrachloroaurowego, oleiloaminy i toluenu.
8. Ostrożnie umieścić końcówkę szklanej pipety w otworze naczynia reakcyjnego i szybko wstrzyknąć kwas tetrachloroaurowy, olylaminę i roztwór do wstrzykiwań toluenu do wrzącego roztworu oleiloaminy i toluenu w naczyniu reakcyjnym.
   UWAGA: Kolor roztworu powinien początkowo zmienić się z czerwonego na żółty na biały w ciągu około minuty, gdy nanocząstki złota zaczną się nukleować i rosnąć.
9. Użyj clamp na stojaku, aby opuścić rurkę skraplacza z powrotem do naczynia reakcyjnego.
10. Podgrzewaj roztwór reakcji chemicznej nanocząstek złota w delikatnym wrzeniu przez 2 godziny.
    UWAGA: Opary toluenu z wrzącego roztworu powinny skondensować się w probówce i skapać z powrotem do naczynia reakcyjnego. W ciągu kilku minut kolor mieszaniny reakcyjnej powinien zmienić się z białego na żółty na jasnoróżowy, a następnie na czerwony w miarę wzrostu nanocząstek złota. W ciągu 1-2 godzin kolor mieszaniny reakcyjnej powinien stopniowo zmieniać się z jasnoczerwonego na ciemnoczerwony/fioletowy.
11. Po 2 godzinach podgrzewania roztworu reakcyjnego wyłącz grzałkę.
    UWAGA: W tym momencie roztwór można pozostawić do naturalnego ostygnięcia do temperatury pokojowej lub roztwór można natychmiast schłodzić, dodając do roztworu ~100 ml metanolu. Obecnie najbardziej znaną praktyką jest pozostawienie roztworu do naturalnego ostygnięcia, a nie natychmiastowe wygaszenie roztworu.
12. Pozostawić roztwór do naturalnego ostygnięcia do temperatury pokojowej przez 1 godzinę (zalecane); lub natychmiast ugasić roztwór nanocząstek złota 100 ml metanolu (niezalecane).

9. Gaszenie reakcji z metanolem po schłodzeniu roztworu nanocząstek złota

1. Upewnij się, że grzejnik został wyłączony, a roztwór ostygł.
2. Zatrzymaj przepływanie wody przez rurkę skraplacza. Ostrożnie wyjmij wąż odprowadzający wodę ze zlewu/odpływu w sąsiednim dygestoriach i podłącz go do króćca próżniowego w dygestorium.
3. Pociągnij podciśnienie na wężu odpływowym, aby odessać wodę z rurki skraplacza i węża odpływowego. Ostrożnie wyjmij rurkę skraplacza ze stojaka za pomocą clamp i połóż ją poziomo w schowku na rękawiczki z azotem.
   UWAGA: Podciśnienie, które jest pobierane na szklanej rurce skraplacza, powinno odparować wodę w rurze skraplacza.
4. Do schowka na rękawiczki z azotem wlać ~35 ml metanolu do każdej ze stożkowych probówek wirówkowych o pojemności 50 ml (ilość 12).
   UWAGA: Metanol będzie używany do usuwania nieprzereagowanych odczynników i produktów ubocznych z procesu syntezy, w celu oczyszczenia i umycia nanocząstek złota. Probówki wirówkowe o pojemności 50 ml należy trzymać pionowo w stojakach na probówki.
5. Wlej roztwór nanocząstek złota w równych objętościach (~12 ml) do każdej z 50 ml probówek wirówkowych (ilość 12) z metanolem. Uważaj, aby przypadkowo nie wylać mieszadła magnetycznego podczas wlewania roztworu nanocząstek złota do każdej probówki wirówkowej.
   UWAGA: Rysunek uzupełniający 6 przedstawia ~12 ml roztworu nanocząstek złota wlewanego do każdej ze stożkowych probówek wirówkowych o pojemności 50 ml z metanolem. Po wlaniu ~12 ml roztworu nanocząstek złota do każdej ze stożkowych probówek wirówek o pojemności 50 ml z ~35 ml metanolu, każda probówka wirówkowa powinna mieć ~47 ml roztworu (nieco poniżej oznaczenia 50 ml).
6. Rozprowadź pozostały roztwór nanocząstek złota równomiernie między probówkami wirówkowymi.
7. Przykręć nakrętki do probówek wirówkowych o pojemności 50 ml, aby je zamknąć i dokręcić nakrętki.
8. Odłącz węże doprowadzające i wylotowe od szklanej rurki skraplacza, połącz ze sobą węże doprowadzające i wylotowe, wprowadzając jeden do drugiego, a następnie owiń połączenie rurek folią laboratoryjną, aby uszczelnić połączenie. Wyłącz podciśnienie, które jest pobierane z węży.
   UWAGA: Rurki są połączone i uszczelnione, aby zapobiec przypadkowemu dostaniu się wody lub pary wodnej do schowka na rękawiczki z azotem.
9. Wyjąć stożkowe probówki wirówkowe o pojemności 50 ml z roztworem nanocząstek złota i metanolem ze schowka na azot przez blokadę załadunku. Wyjmij również butelkę z metanolem i butelkę z toluenem ze schowka na rękawiczki z azotem. Umieść je w sąsiednim dygestorium.
10. Wyjmij również szklane naczynie reakcyjne, mieszadło magnetyczne, szklaną rurkę skraplacza, długą szklaną pipetę z podziałką oraz gumową bańkę z zaworami z komory rękawicowej azotu przez blokadę ładowania. Umieść je w sąsiednim dygestorium.
11. Oznacz górną część każdej probówki wirówkowej o pojemności 50 ml na nakrętkach numerem próbki (np. 1, 2, 3, 4, ...), aby śledzić różne próbki.
    UWAGA: Po usunięciu roztworu nanocząsteczek złota i szkła/materiałów eksploatacyjnych, komora rękawicowa z azotem powinna być nadal wentylowana przez kilka godzin lub przez noc, wlewając świeży azot do schowka podręcznego, jednocześnie lekko podciągając ciśnienie w celu wypłukania i przewietrzenia oparów toluenu/oleiloaminy. Podciśnieniowy przewód wydechowy powinien być odpowietrzony do dygestoria. Komora rękawicowa z azotem powinna być również regenerowana gazem regeneracyjnym w celu usunięcia wilgoci/rozpuszczalników z systemu filtracji. Niektóre komory rękawicowe z azotem mogą być również wyposażone w pułapkę rozpuszczalnika, która pomaga w usuwaniu oparów rozpuszczalnika.

10. Mycie i oczyszczanie nanocząsteczek złota za pomocą toluenu i metanolu

UWAGA: Każda probówka wirówkowa o pojemności 50 ml z nanocząstkami złota zostanie umyta i oczyszczona 10 ml toluenu i 40 ml metanolu 3 razy, czyszcząc nanocząstki złota w partiach po 6 probówek wirówek na raz. Probówki wirówkowe powinny mieć równą ilość roztworu nanocząstek złota i powinny być jednakowo ważone i zrównoważone.

1. Umieścić w wirówce 6 probówek wirówkowych o pojemności 50 ml z roztworem nanocząstek złota.
2. Zamknij pokrywę wirówki i wprowadź następujące ustawienia wirowania nanocząstek złota:
   Prędkość obrotowa: 2328
   RCF: 1000
   Czas: 5 minut
3. Rozpocznij obracanie 6 z 12 stożkowych probówek wirówkowych z roztworem nanocząstek złota i metanolem w wirówce.
4. Po zakończeniu wirowania pierwszych 6 probówek wirówkowych z nanocząstkami złota, delikatnie wyjmij probówki z wirówki. Uważaj, aby nie naruszyć granulek nanocząstek złota podczas umieszczania probówek wirówkowych w stojakach na probówki.
   UWAGA: Rysunek uzupełniający 7 pokazuje, w jaki sposób roztwór nanocząstek złota powinien wyglądać w stożkowych probówkach wirówkowych o pojemności 50 ml po odwirowaniu. Siła odśrodkowa ściągnie nanocząstki złota w roztworze i oddzieli je od metanolu i toluenu. Nanocząstki złota wytrącą się w granulki na dnie każdej probówki wirówkowej. Sklarowany nad nim roztwór metanolu/toluenu będzie wydawał się być przezroczysty/przezroczysty nad granulkami nanocząstek ciemnego złota, co wskazuje, że wirowanie wytrąciło nanocząstki złota z roztworu.
5. Umieść ostatnie 6 z 12 stożkowych probówek wirówkowych z roztworem nanocząstek złota i metanolem w wirówce. Zamknij pokrywę wirówki i wprowadź te same ustawienia wirówki, co poprzednio. Zacznij obracać probówki w wirówce.
6. Po zakończeniu wirowania ostatnich 6 probówek wirówkowych delikatnie wyjmij probówki z wirówki. Uważaj, aby nie naruszyć granulek nanocząstek złota podczas umieszczania probówek wirówkowych w stojakach na probówki.
7. Ostrożnie przenieś wszystkie probówki wirówkowe z nanocząstkami złota do okapu wyciągowego i staraj się ich nie zakłócać ani nie mieszać podczas transportu.
8. Powoli i delikatnie wylać odpadowy metanol do łatwopalnego naczynia/zlewki na odpady. Uważaj, aby nie przeszkadzać i nie wylać ani nie zgubić granulek nanocząstek czarnego złota na dnie probówek wirówkowych.
   UWAGA: Pierwszy cykl płukania metanolem został zakończony.
9. Rozpocząć drugi cykl płukania metanolem, wlewając ~10 ml świeżego toluenu do każdej ze stożkowych probówek wirówkowych z czarnymi granulkami nanocząstek w dygestorium. Zakręć nakrętki z powrotem, aby zamknąć probówki wirówkowe o pojemności 50 ml.
10. Wirować każdą z probówek wirówkowych o pojemności 50 ml, aż czarne nanocząstki cieczy/osadu/złota zostaną ponownie zawieszone i zdyspergowane w 10 ml roztworu toluenu, a roztwór będzie wyglądał na mętny/ciemny. Sprawdź dno każdej probówki wirówkowej, aby upewnić się, że większość czarnych pozostałości (nanocząstek złota) została ponownie zawieszona w roztworze.
    UWAGA: Rysunek uzupełniający 8 przedstawia probówki wirówkowe z roztworem nanocząstek złota i toluenem, które są wirowane i ponownie zawieszane. Wirowanie jest znacznie lepsze i łagodniejsze dla nanocząstek złota niż sonikowanie nanocząstek złota. Nie należy dokonywać sonikacji nanocząstek złota, ponieważ sonikacja może usunąć ligandy oleyloaminy z nanocząstek złota i spowodować agregację i sedymentację nanocząstek złota.
    UWAGA: Rysunek uzupełniający 9 pokazuje, jak powinien wyglądać roztwór nanocząstek złota, gdy nanocząstki złota są ponownie zawieszane w roztworze poprzez wirowanie każdej granulki nanocząstek złota z ~10 ml toluenu.
11. Wlej ~40 ml świeżego metanolu do każdej ze stożkowych probówek wirówkowych z toluenem i nanocząstkami, tak aby z 10 ml toluenu, które jest już w każdej probówce wirówkowej, znajdowało się łącznie ~50 ml roztworu w każdej probówce wirówkowej o pojemności 50 ml. Przykręć nakrętki z powrotem do probówek wirówkowych o pojemności 50 ml, aby zamknąć probówki i upewnij się, że nakrętki są szczelnie dokręcone.
12. Umieść probówki wirówkowe w wirówce. Zakręć probówkami wirówkowymi w wirówce, aby zebrać nanocząstki złota w granulkę na dnie każdej probówki, po 6 probówek wirówkowych na raz. Użyj tych samych ustawień wirówki, co poprzednio (RCF 1000, 5 minut).
13. Po zatrzymaniu wirówki delikatnie wyjmij probówki z nanocząstkami, a następnie ostrożnie zanieś je do dygestorium (staraj się nie przeszkadzać ani nie mieszać ich podczas transportu). Ostrożnie wylać odpadowy toluen i metanol do łatwopalnego naczynia/zlewki na odpady.
    UWAGA: Drugi cykl płukania metanolem został zakończony.
14. W trzecim i ostatnim cyklu płukania postępuj zgodnie z tym samym procesem, co poprzednio, dla wirowania w 10 ml toluenu, czyszczenia w 40 ml metanolu, wirowania i ostrożnego wylewania rozpuszczalnika toluen/metanolu. Upewnij się, że nanocząstki złota w każdej z probówek wirówkowych o pojemności 50 ml zostaną ponownie zawieszone w toluenie i przemyte metanolem 3 razy.

11. Suszenie nanocząsteczek złota

UWAGA: Po 3 oddzielnych umyciach nanocząsteczek złota w probówkach wirówkowych o pojemności 50 ml i wylaniu toluenu i metanolu po raz ostatni, nanocząsteczki złota muszą zostać wysuszone, aby odparować pozostały rozpuszczalnik. Istnieją dwa sposoby suszenia nanocząstek złota i odparowania rozpuszczalnika:

1. Opcja 1 - Pistolet do azotu (niezalecany):
   1. Użyj pistoletu do azotu lub zaworu w dygestorium, aby delikatnie wysuszyć powietrze probówek wirówkowych zawierających czarne granulki nanocząstek złota na dnie probówek.
   2. Uważaj, aby nie używać zbyt dużego ciśnienia azotu, w przeciwnym razie delikatne granulki nanocząstek złota mogą się przemieścić.
      UWAGA: Suszenie nanocząstek złota za pomocą pistoletu do azotu nie jest idealne, ponieważ może spowodować uszkodzenie/utratę granulek nanocząstek złota.
2. Opcja 2 - Suszenie próżniowe (zalecane):
   1. Poluzuj nakrętki probówek wirówkowych o pojemności 50 ml z granulkami nanocząstek złota, tak aby probówki były nadal zakryte, ale rozpuszczalnik mógł odparować i wydostać się z wnętrza probówek.
   2. Umieść stojak z probówkami z nanocząstkami złota w zamku próżniowym schowka na rękawiczki z azotem. Zamknij i uszczelnij zewnętrzne drzwiczki zamka załadunku i otwórz zawór pompy próżniowej, aby rozpocząć pobieranie podciśnienia na blokadę załadunku.
   3. Zmniejsz ciśnienie manometryczne do około połowy (~-15 inHg), aby odparować rozpuszczalnik i wysuszyć nanocząstki.
   4. Pozostaw nanocząstki złota w zamku ładunkowym pod umiarkowanym ciśnieniem podciśnienia (połowa manometru, ~-15 inHg) przez ~5 minut. Nie należy pompować do niższego ciśnienia i nie pozostawiać zbyt długo w próżni, ponieważ ligandy oleyloaminy mogą się oderwać.
   5. Po tym, jak nanocząstki złota znajdują się w próżni przez kilka minut w celu wysuszenia nanocząstek złota i odparowania pozostałego rozpuszczalnika, należy przeczyścić blokadę ładunku azotem, aż blokada ładunku osiągnie ciśnienie atmosferyczne.
   6. Wyjmij probówki wirówkowe o pojemności 50 ml z nanocząstkami złota z załadunku i sprawdź suchość granulek nanocząstek złota w dygestorium.
      UWAGA: Rysunek uzupełniający 10 pokazuje, jak powinien wyglądać wysuszony granulek nanocząstek złota na dnie stożkowej probówki wirówkowej o pojemności 50 ml po wysuszeniu próżniowym. Jeśli w stożkowej probówce wirówkowej o pojemności 50 ml nadal znajduje się rozpuszczalnik, nanocząstki złota należy dalej wysuszyć, aby odparować pozostały rozpuszczalnik. Suszenie próżniowe jest preferowaną metodą suszenia, ponieważ jest mniej prawdopodobne, że uszkodzi lub zgubi granulkę nanocząstek złota w porównaniu z bardziej agresywnymi metodami, takimi jak suszenie pistoletem azotowym. Jeśli blokada obciążenia próżniowego nie jest dostępna lub jeśli jest to preferowane, nanocząstki złota można również wysuszyć w eksykatorze próżniowym.
3. Po wyschnięciu granulek nanocząstek złota mocno przykręć nakrętki z powrotem do probówek wirówkowych.
4. Owiń folię laboratoryjną wokół szczelnie zamkniętych nakrętek, aby uszczelnić probówki wirówkowe z granulkami nanocząstek złota w środku.
5. Oznacz probówki wirówkowe o pojemności 50 ml nanocząstkami złota, wytrącić osad odpowiednio opisową etykietą, taką jak "Suszone Au NP" i datą (np. 28.09.2020).
6. Umieść szczelnie zamknięte probówki wirówkowe z wysuszonymi granulkami nanocząstek złota w lodówce o temperaturze od 2 °C do 8 °C. Użyj tacki lub stożkowych stojaków na probówki wirówkowe o pojemności 50 ml, aby utrzymać probówki w pozycji pionowej.
   UWAGA: Rysunek uzupełniający 11 przedstawia probówki wirówkowe zakryte, owinięte folią laboratoryjną, oznaczone i przechowywane w lodówce o temperaturze od 2 °C do 8 °C. Każda probówka wirówkowa może być przechowywana w lodówce do czasu, aż zostanie użyta do przygotowania roztworu zawieszonych nanocząstek złota.

12. Wyczyść szkło do reakcji chemicznej (po syntezie nanocząstek złota)

UWAGA: Złoty wytrawiacz TFA i aqua regia są. Nosić niezbędne środki ochrony osobistej (PPE), takie jak rękawice chemiczne, fartuch chemiczny, okulary i osłona twarzy. Z roztworem należy obchodzić się wyłącznie w mokrej kwaśnej ławce, nosząc niezbędne środki ochrony osobistej.

1. W dygestoriach wyczyść szklane naczynie reakcyjne acetonem i zakręć acetonem w szklanym naczyniu reakcyjnym, aby zmyć resztki roztworu nanocząstek złota, a następnie wrzuć brudny aceton do zlewki na brudny rozpuszczalnik i wyrzuć brudny rozpuszczalnik do łatwopalnej butelki na odpady.
2. W mokrym stanowisku kwasowym umieścić szklane naczynie reakcyjne z przymocowaną do niego rurką skraplacza w zlewce o pojemności 600 ml w celu podparcia i oprzeć bok rurki skraplacza o ścianę boczną mokrego stołu z kwasem w celu dalszego podparcia.
3. Wyczyść szkło do reakcji chemicznej (rurka skraplacza, naczynie reakcyjne, szklana pipeta) i mieszadło magnetyczne, wlewając zużyty ~300 ml roztworu TFA do wytrawiania złota (który został wcześniej zachowany i odstawiony do ponownego użycia), który został zmieszany 1:1 z wodą DI do rurki skraplacza i szkła naczynia reakcyjnego. Umieść mieszadło magnetyczne i długą szklaną pipetę z podziałką w rurze skraplacza. W razie potrzeby napełnij rurkę skraplacza wodą DI, aby ją uzupełnić i pozostaw kąpiel TFA ze złotym wytrawiaczem i wyczyść szkło przez 30 minut.
4. Po 30 minutach rozbij uszczelkę między rurką skraplacza a naczyniem reakcyjnym, aby zebrać cały roztwór wytrawiacza złota do naczynia reakcyjnego i wlej zużyty roztwór wytrawiacza złota do zlewki o pojemności 400 ml. Wlej roztwór wytrawiacza złota do butelki na odpady chemiczne w celu uzyskania zużytego roztworu wytrawiacza złota.
5. Nadal w mokrej ławce z kwasem, umyj szkło do reakcji chemicznej i mieszadło magnetyczne 3-4 razy wodą DI, aby wypłukać pozostały roztwór wytrawiacza złota, a następnie pozostaw szkło do reakcji chemicznych i mieszadło magnetyczne w łaźni wodnej DI przez dodatkowe 30 minut.
6. Po 30 minutach siedzenia w łaźni wodnej DI opróżnij wodę i użyj pistoletu do wody DI, aby spłukać wodę do odpływu kwaśnej mokrej ławki. Spłucz acetonem, a następnie wydmuchaj szkło do sucha za pomocą pistoletu do azotu.

Results

Rysunek 1 pokazuje, jak roztwór mieszaniny mieszaniny reakcji chemicznej syntezy nanocząstek złota (kwas tetrachloroaurowy, olymina i toluen) powinien stopniowo zmieniać kolor w ciągu kilku minut, gdy początkowo gotuje się w naczyniu reakcyjnym; od przezroczystego, przez jasnożółty (zdjęcie po lewej), do jasnoróżowego (zdjęcie w środku), do jasnoczerwonego (zdjęcie po prawej). Zmieniający się kolor roztworu wskazuje na zmieniający się rozmiar nanocząstek złota, które zaczynają się nukleować ...

Discussion

Wykonanie przedstawionego powyżej protokołu syntezy nanocząstek złota powinno doprowadzić do powstania nanocząstek złota o średnicy ~12 nm i dość wysokiej monodyspersyjności (± 2 nm). Istnieją jednak pewne krytyczne etapy i parametry procesu, które można dostosować, aby potencjalnie zmienić rozmiar/średnicę i monodyspersyjność/polidyspersyjność nanocząstek złota. Na przykład, po wstrzyknięciu roztworu prekursora do naczynia reakcyjnego i pozostawieniu roztworu kwasu tetrachloroaurowego, oleiloaminy i toluenu do wrzenia p...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Stożkowe probówki wirówkowe 50 ml z plastikowymi nakrętkami (ilość: 12)	Ted Pella, Inc.	12942	służy do czyszczenia/przechowywania roztworu/osadu z nanocząstek złota (najlepiej użyć 12 probówek, aby nanocząstki złota z procesu syntezy mogły przetrwać do jednego roku (np. 1 probówka miesięcznie))
Aceton	Sigma-Aldrich	270725-2L	rozpuszczalnik do czyszczenia naczyń szklanych/tubek
Acid Wet Bench	N/A	/A	do czyszczenia szkła do reakcji chemicznych / materiałów eksploatacyjnych z roztworem wytrawiacza złota (część mokrych laboratoriów chemicznych)
Folia aluminiowa	Reynolds	B08K3S7NG1	do pokrywania naczyń szklanych po oczyszczeniu w celu utrzymania ich w czystości
Zaciski biuretowe	Fisher Scientific	05-769-20	do przytrzymywania rurki skraplacza i naczynia reakcyjnego podczas procesu syntezy (znajdujących się w komorze rękawicowej azotu)
Wirówka (z wirnikiem/adapterem stożkowej probówki wirówkowej o pojemności 50 ml)	ELMI	CM-7S	do wirowania nanocząstek złota w roztworze i wytrącania/zbierania ich na dnie stożkowych probówek wirówkowych o pojemności 50 ml
DI Water	Millipore	Milli-Q Bezpośredni	dygestorium dejonizowany
	N/A	N/A	do czyszczenia szkła laboratoryjnego i materiałów eksploatacyjnych z rozpuszczalnikami (część mokrych laboratoriów chemicznych)
Szklana zlewka (600 ml)	Ted Pella, Inc.	17327	do przechowywania naczynia reakcyjnego, rurki skraplacza, szklanej pipety i mieszadła magnetycznego podczas czyszczenia złotym wytrawiaczem, a następnie wodą
Szklane zlewki (400 ml) (Ilość: 2) Ted	Pella, Inc.	17309	do pomiaru toluenu i wytrawiacza złota
Szklany cylinder z podziałką (5 ml)	Fisher Scientific	08-550A	do pomiaru toluenu i oleiloaminy do wstrzykiwań
Szklana pipeta miarowa (10 ml)	Fisher Scientific	13-690-126	używana z gumową bańką z zaworami do wstrzykiwania roztworu prekursora nanocząstek złota do naczynia reakcyjnego
Gold Etchant TFA	Sigma-Aldrich	651818-500ML	(z jodkiem potasu) do czyszczenia naczynia reakcyjnego, rurki skraplacza, mieszadła magnetycznego, pipety szklanej [alternatywnie użyj Aqua Regia]
Rozpuszczalnik Isopropanol	Sigma-Aldrich	34863-2L	do czyszczenia naczyń szklanych/tubek
Rurka skraplacza Liebig (~500 mm) (24/40)	Rurka	07-721C	, mocowana do szklanego naczynia reakcyjnego
Mieszadło magnetyczne	Fisher Scientific	14-513-51	do mieszania roztworu reakcyjnego podczas procesu syntezy
Metanol (≥ 99.9%)	Sigma-Aldrich	34860-2L-R	nowy, ≥ Czystość 99,9% (do płukania nanocząstek złota po syntezie)
Mikrowaga (rozdzielczość mg)	Accuris Instruments	W3200-120	do ważenia proszku kwasu tetrachloroaurowego (znajdującego się w komorze rękawicowej z azotem)
Mikropipeta (1000 &mikro; L)	Fisher Scientific	FBE01000	do odmierzania i dozowania płynnych chemikaliów, takich jak oleiloamina i toluen (jeśli do pomiaru używana jest mikropipeta zamiast cylindra z podziałką)
Końcówki do mikropipet (1000 i mikro; L)	USA Scientific	1111-2831	do pomiaru i dozowania płynnych chemikaliów, takich jak oleiloamina i toluen (w przypadku używania mikropipety zamiast cylindra z podziałką do pomiaru)
Rękawice nitrylowe	Ted Pella, Inc.	81853	Środki ochrony indywidualnej (PPE) do ochrony i utrzymania w czystości rękawic Nitrogren
Schowek	M. Braun	LABstar pro	do syntezy nanocząstek złota w suchym i obojętnym środowisku
Niewodne szklane fiolki 20 ml z nakrętkami wyłożonymi PTFE (ilość: 2)	Fisher Scientific	03-375-25	do ważenia proszku kwasu tetrachloroaurowego i mieszania z olylaminą i toluenem w celu przygotowania roztworu do wstrzykiwań
Oleiloamina (klasa techniczna, 70%)	Sigma-Aldrich	O7805-100G	klasa techniczna, 70%, najlepiej nowa, przechowywana w komorze rękawicowej z azotem
Folia uszczelniająca Parafilm M (2 cale x 250 stóp)	Sigma-Aldrich	P7543	do uszczelniania nanocząstek złota w probówkach wirówkowych o pojemności 50 ml po zakończeniu
procesu syntezyKolba okrągłodenna (250 mL) (24/40)	Wilmad-LabGlass	LG-7291-234	, mocowane do rurki skraplacza
Gumowa bańka z zaworami (gumowa bańka bezpieczeństwa do pipet	Fisher Scientific	13-681-50	używana z długą szklaną pipetą z podziałką do wstrzykiwania roztworu prekursora nanocząstek złota do naczynia reakcyjnego
Węże gumowe (rurki PVC) (Ilość: 2)	Fisher Scientific	14-169-7D	do podłączenia rurki skraplacza do portów wlotowych/wylotowych wody
Szpatułka ze stali nierdzewnej	Ted Pella, Inc.	13590-1	do nabierania kwasu tetrachloroaurowego w proszku z małego pojemnika
Stojak (podstawa z prętem)	Fisher Scientific	12-000-102	do przytrzymywania rurki skraplacza i naczynia reakcyjnego podczas procesu syntezy (znajduje się w komorze rękawicowej azotu)
Mieszanie płaszcza grzewczego (250 mL)	Fisher Scientific	NC1089133	do trzymania i podtrzymywania kuli naczynia reakcyjnego, podczas ogrzewania mieszadłem magnetycznym obracającym pręt mieszadła magnetycznego
Kwas tetrachloroauryczny(III) (HAuCl4) (≥ 99,9%)	Sigma-Aldrich	520918-1G	najlepiej nowy lub nigdy nie otwierany, ≥ Czystość 99,9%, przechowywana w lodówce, a następnie otwierana tylko w schowku na rękawiczki azotowe, nigdy nie wystawiona na działanie powietrza/wody/wilgoci
Texwipes / Kimwipes / Chusteczki do pomieszczeń czystych	Texwipe	TX8939	do różnego czyszczenia i ochrony powierzchni
Toluen (≥ 99,8%)	Sigma-Aldrich	244511-2L	nowy, bezwodny, ≥ Pęseta o czystości 99,8%
	Ted Pella, Inc.	5371-7TI	do robienia małych otworów w folii aluminiowej i do usuwania Parafilm
Vortexer	Cole-Parmer	EW-04750-51	do wirowania nanocząstek złota w toluenie w stożkowych probówkach wirówkowych o pojemności 50 ml w celu ponownego zawieszenia nanocząstek złota w roztworze toluenu