Name: Łączenie aspekt-aspekt anizotropowych koloidalnych nanostruktur chalkogenku kadmu (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-08-10T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 12 s
Description: Poznaj metodę łączenia nanokryształów półprzewodnikowych poprzez orientowane przyłączanie ścianek końcowych. Technika poprawia transport ładunku między cząstkami zachowując przetwarzalność roztworową.

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

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).

<ol><li>Figuerola, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((End-to-End+Assembly+of+Shape-Controlled+Nanocrystals+via+a+Nanowelding+Approach+Mediated+by+Gold+Domains%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mat%22%5BJournal%5D)">End-to-End Assembly of Shape-Controlled Nanocrystals via a Nanowelding Approach Mediated by Gold Domains.</a> Adv. Mat. 21, 550-554 (2009).</li>
<li>Tang, Z., Kotov, N. A., Giersig, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spontaneous+Organization+of+Single+CdTe+Nanoparticles+into+Luminescent+Nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Spontaneous Organization of Single CdTe Nanoparticles into Luminescent Nanowires.</a> Science. 297, 237-240 (2002).</li>
<li>Kim, D., Kim, W. D., Kang, M. S., Kim, S. -H., Lee, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-Organization+of+Nanorods+into+Ultra-Long+Range+Two-Dimensional+Monolayer+End-to-End+Network%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Self-Organization of Nanorods into Ultra-Long Range Two-Dimensional Monolayer End-to-End Network.</a> Nano Lett. 15, 714-720 (2015).</li>
<li>Schliehe, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrathin+PbS+Sheets+by+Two-Dimensional+Oriented+Attachment%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Ultrathin PbS Sheets by Two-Dimensional Oriented Attachment.</a> Science. 329, 550-553 (2010).</li>
<li>Chakrabortty, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Facet+to+facet+Linking+of+Shape+Anisotropic+Inorganic+Nanocrystals+with+Site+Specific+and+Stoichiometric+Control%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Facet to facet Linking of Shape Anisotropic Inorganic Nanocrystals with Site Specific and Stoichiometric Control.</a> Nano Lett. 16, 6431-6436 (2016).</li>
<li>Leatherdale, C. A., Woo, W. K., Mikulec, F. V., Bawendi, M. G. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp025698c">On the Absorption Cross Section of CdSe Nanocrystal Quantum Dots.</a> J Phys Chem B. 106, 7619-7622 (2002).</li>
<li>Dabbousi, B. O., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp971091y">(CdSe)ZnS Core-Shell Quantum Dots: Synthesis and Characterization of a Size Series of Highly Luminescent Nanocrystallites.</a> J Phys Chem B. 101, 9463-9475 (1997).</li>
<li>Carbone, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+Micrometer-Scale+Assembly+of+Coilloidal+CdSe%2FCdS+Nanorods+Prepared+by+Seeded+Grwoth+Approach%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Synthesis and Micrometer-Scale Assembly of Coilloidal CdSe/CdS Nanorods Prepared by Seeded Grwoth Approach.</a> Nano Lett. 7, 2942-2950 (2007).</li>
<li>Shaviv, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Absorption+properties+of+Metal-Semiconductor+Hybrid+Nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Absorption properties of Metal-Semiconductor Hybrid Nanoparticles.</a> ACS Nano. 5, 4712-4719 (2011).</li>
<li>Lim, J., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cm3035592">Controlled Synthesis of CdSe Tetrapods with High Morphological Uniformity by the Persistent Kinetic Growth and the Halide-Mediated Phase Transformation.</a> Chem Mat. 25, 1443-1449 (2013).</li>
</ol>

Nie mamy nic do ujawnienia.

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...

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.

<table><tbody><tr><td>Tlenek kadmu (CdO), 99,5%</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td>Wysoce toksyczny</td></tr><tr><td>tlenek tri-n-oktylofosfiny (TOPO), 90 % i 99%</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td>Czysty technicznie i analitycznie</td></tr><tr><td>Acetyloacetonian kadmu (Cd(acac)2), 99,9%</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td>Wysoce toksyczny</td></tr><tr><td>heksadekanodiol (HDDO), 90%</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td>Klasa techniczna</td></tr><tr><td>1-oktadecen (ODE), 90%</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td>Klasa techniczna</td></tr><tr><td>Dodecyloamina (DDA), 98%</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td>Toksyczny</td></tr><tr><td>czterowodny azotan kadmu ((CdNO3)2.4H2O), 98%</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td>Wysoce toksyczny</td></tr><tr><td>kwas mirystynowy (MA), 99%</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td>Klasa analityczna</td></tr><tr><td>Kwas oktylofosfonowy (OPA), 97%</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td>Klasa analityczna</td></tr><tr><td>Olylamine (Oly), 70%</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td>Klasa</td></tr><tr><td>techniczna Bromek heksadecylotrimetyloamoniowy (CTAB), 95%</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td>Toksyczny</td></tr><tr><td>selen granulowany (Se, 5 mm), 99.99%</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td>Klasa analityczna</td></tr><tr><td>Heksadecyloamina (HDA), 90%</td><td>Alfa Aesar</td><td></td><td>Klasa techniczna, toksyczny</td></tr><tr><td>kwas n-tetradecylofosfonowy (TDPA), 98%&nbsp;</td><td>Alfa Aesar</td><td></td><td>Azotan srebra klasy analitycznej</td></tr><tr><td>(AgNO3), 99,9%</td><td>Alfa Aesar</td><td></td><td>Klasa analityczna</td></tr><tr><td>Kwas oleinowy (OA), 90%</td><td>Alfa Aesar</td><td></td><td>Klasa techniczna</td></tr><tr><td>Tri-n-oktylofosfiny (TOP), 97%</td><td>Strem</td><td></td><td>Klasa analityczna, toksyczny, wrażliwy na powietrze</td></tr><tr><td>kwas n-heksylofosfonowy (HPA), 97%</td><td>Strem</td><td></td><td>Klasa analityczna</td></tr><tr><td>kwas n-oktadecylofosfonowy (ODPA), 97%</td> <td>Strem</td><td></td><td>Klasa analityczna</td></tr><tr><td>Tellur w proszku (Te), 99,9%</td> <td>Strem</td><td></td><td>Wrażliwy na powietrze</td></tr><tr><td>Tri-n-butylofosfiny (TBP), 99%</td> <td>Strem</td><td></td><td>Klasa analityczna, wysoce toksyczny, wrażliwy na powietrze</td></tr><tr><td>Kwas diizooktylofosfonowy (DIPA), 90%</td> <td>Fluka</td><td></td><td>Klasa techniczna, toksyczna</td></tr></tbody></table>

Łączenie aspekt-aspekt anizotropowych koloidalnych nanostruktur chalkogenku kadmu

Facet-to-facet Linking of Shape-anisotropic Colloidal Cadmium Chalcogenide Nanostructures

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.

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...

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

Here, we describe a protocol that allows for shape-anisotropic cadmium chalcogenide nanocrystals (NCs), such as nanorods (NRs) and tetrapods (TPs), to be ...

Ogólnym celem niniejszego protokołu syntetycznego jest łączenie koloidalnych, anizotropowych kształtowo nanokryształów półprzewodnikowych ścianka do ścianki za pomocą procesu orientowanego przyłączania. Metoda ta może potencjalnie rozwiązać kluczowe problemy w dziedzinie optoelektroniki opartej na koloidalnych nanocząsteczkach, takich jak potrzeba poprawy transportu ładunku między cząsteczkami przy jednoczesnym zachowaniu możliwości przetwarzania w roztworze. Główną zaletą tej techniki jest fakt, że proces łączenia ścianka do ścianki może być stosowany do nanocząsteczek półprzewodnikowych o różnych kształtach i rozmiarach.Pomysł na tę metodę pojawił się po raz pierwszy, gdy zaobserwowaliśmy oznaki zorientowanego przyłączania podczas przeprowadzania reakcji wymiany w nanokryształach półprzewodnikowych o anizotropowym kształcie w określonych warunkach i reakcjach. Procedurę zademonstrują Xuanwei Ong i Shashank Gupta, doktoranci z mojego laboratorium. Najpierw do 15 mililitrowej trójszyjnej kolby okrągłodennej dodaj TOPO, tlenek kadmu, kwas heksylofosfonowy i kwas octadecylofosfonowy.Po dodaniu mieszadła magnetycznego do mieszaniny, należy wprowadzić sondę temperaturową przez przebitą

facet-to-facet-linking-shape-anisotropic-colloidal-cadmium

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Opisujemy eksperymentalne szczegóły syntezy wzorcowych i rekonfigurowalnych cząstek z dwuwymiarowych (2D) prekursorów. Metodologia ta może być stosowana do tworzenia cząstek o różnych kształtach, w tym wielościanów i urządzeń chwytających, w skalach długości od mikro do centymetrów.

Inspirowany origami samomontaż wzorzystych i rekonfigurowalnych cząstek

Przedstawiono protokół do syntezy zasiewów wieloskładnikowych nanostruktur w kształcie pałeczek i czworonogów, składających się z CdS i CdSe.

Zasiewana synteza nanokryształów pręcików i tetrapodów CdSe/CdS

Opisano protokół syntezy i charakterystyki koloidów pokrytych cząstkami supramolekularnymi. Te supramolekularne koloidy ulegają samoorganizacji po aktywacji wiązań wodorowych między cząsteczkami zakotwiczonymi na powierzchni przez światło UV.

Synteza i charakterystyka koloidów supramolekularnych

Proponujemy prostą technikę samoorganizacji koloidalnych nanocząstek krzemionki w celu stworzenia nanofluidycznego połączenia między dwoma mikrokanałami w polidimetylosiloksanie (PDMS). Korzystając z tej techniki, nanoporowatą membranę perełkową o wielkości porów do ~45 nm wbudowano w mikrokanał i zastosowano do elektrokinetycznego wstępnego zagęszczenia próbek DNA.

Tworzenie połączeń nanofluidycznych poniżej 50 nm w chipie mikroprzepływowym PDMS poprzez proces samoorganizacji cząstek koloidalnych

Przedstawiamy protokół funkcjonalizacji szkła za pomocą nanometrycznych plastrów białkowych otoczonych płynną dwuwarstwą lipidową. Substraty te są kompatybilne z zaawansowaną mikroskopią optyczną i oczekuje się, że posłużą jako platforma do badań adhezji i migracji komórek.

Macierze nanoklastrów ligandów w podpartej dwuwarstwie lipidowej

Tutaj prezentujemy protokół do przygotowania i wizualizacji struktur drugorzędnych (np. włókien, architektur toroidalnych i nanosfer) pochodzących z polikarmidów spiralnych. Wykazano, że morfologia charakteryzująca się zarówno mikroskopią sił atomowych (AFM), jak i skaningową mikroskopią elektronową (SEM) zależy od struktury molekularnej, stężenia i wybranego rozpuszczalnika.

Samoorganizujące się morfologie otrzymane z helikalnych kopolimerów polikarbodimidu i ich pochodnych triazolowych

Pokazujemy wytwarzanie okresowych matryc nanokubków złotych za pomocą technik litograficznych koloidalnych i omawiamy znaczenie warstw nanoplazmonowych.

Wytwarzanie okresowych matryc złotych nanokubków przy użyciu litografii koloidalnej

Tutaj wprowadzamy eksperymentalne protokoły obserwacji procesu samoorganizacji w czasie rzeczywistym za pomocą mikroskopii elektronowej transmisyjnej komórki cieczowej.

Mikroskopia elektronowa transmisyjna z ciekłymi komórkami do śledzenia samoorganizacji nanocząstek

Szczegółowe są tutaj protokoły działania i montażu modułowej platformy do badań przesiewowych mikroprzepływowych do systematycznej charakterystyki syntez koloidalnych półprzewodników nanokrystalicznych. Dzięki w pełni regulowanym układom systemów, wysoce wydajne zbieranie widm może być przeprowadzane w 4 skalach czasu reakcji rzędu wielkości w przestrzeni próbkowania kontrolowanej przeniesieniem masy.

Modułowa technologia mikroprzepływowa do systematycznych badań koloidalnych nanokryształów półprzewodnikowych

Opisana tutaj jest metoda litografii nanosferycznej do równoległego wytwarzania falowodów w trybie zerowym, które są układami nanoapertur w pokrytym metalem szkiełku nakrywkowym do mikroskopii szklanej do obrazowania pojedynczych cząsteczek przy stężeniach fluoroforów od nano do mikromolowych. Metoda wykorzystuje samoorganizację kryształów koloidalnych w celu stworzenia szablonu falowodu.

Wytwarzanie falowodów w trybie zerowym do mikroskopii pojedynczych cząsteczek o wysokim stężeniu

Poznaj metodę łączenia nanokryształów półprzewodnikowych poprzez orientowane przyłączanie ścianek końcowych. Technika poprawia transport ładunku między cząstkami zachowując przetwarzalność roztworową.

Łączenie aspekt-aspekt anizotropowych koloidalnych nanostruktur chalkogenku kadmu

Przeglądaj więcej filmów