Name: Semeado Síntese de CdSe / CdS Rod e tetrápodes Nanocristais (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-12-11T13:15:00.000+00:00
Duration: 12 min 56 s
Description: Aprenda a síntese semeada de nanocristais de CdSe/CdS em forma de bastão e tetrapodes para nanotecnologia. Este método permite controle preciso da morfologia manipulando a estrutura cristalina das sementes.

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Este trabalho foi apoiado pelo Programa de Química Física de Nanoestruturas Inorgânicas, KC3103, Diretor, Escritório de Ciência, Escritório de Ciências Básicas de Energia, do Departamento de Energia dos Estados Unidos sob o contrato DE-AC02-05CH11231. O Centro de Materiais em Nanoescala no Laboratório Nacional de Argonne é apoiado por um Departamento de Energia dos EUA, Escritório de Ciência, Escritório de Instalações de Usuário de Ciências Energéticas Básicas sob o Contrato No. DE-AC02-06CH11357. K.M. e B.J.B. agradecem o apoio do Departamento de Energia do Programa de Bolsas de Pós-Graduação em Ciências (DOE SCGF), possibilitado em parte pela Lei Americana de Recuperação e Reinvestimento de 2009 e administrado pela ORISE-ORAU sob o contrato nº. DE-AC05-06OU23100.

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<li>Hines, M. A., Guyot-Sionnest, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+Characterization+of+Strongly+Luminescing+ZnS-Capped+CdSe+Nanocrystals%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem%22%5BJournal%5D)">Synthesis and Characterization of Strongly Luminescing ZnS-Capped CdSe Nanocrystals.</a> J. Phys. Chem. 100, 468-471 (1996).</li>
<li>Peng, X., Schlamp, M. C., Kadavanich, A., Alivisatos, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epitaxial+Growth+of+Highly+Luminescent+CdSe%2FCdS+Core%2FShell+Nanocrystals+with+Photostability+and+Electronic+Accessibility%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Epitaxial Growth of Highly Luminescent CdSe/CdS Core/Shell Nanocrystals with Photostability and Electronic Accessibility.</a> J. Am. Chem. Soc. 119, 7019-7029 (1997).</li>
<li>Talapin, D. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+Emissive+Colloidal+CdSe%2FCdS+Heterostructures+of+Mixed+Dimensionality.%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Highly Emissive Colloidal CdSe/CdS Heterostructures of Mixed Dimensionality.</a> Nano Lett. 3, 1677-1681 (2003).</li>
<li>Carbone, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+Micrometer-Scale+Assembly+of+Colloidal+CdSe%2FCdS+Nanorods+Prepared+by+a+Seeded+Growth+Approach%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Synthesis and Micrometer-Scale Assembly of Colloidal CdSe/CdS Nanorods Prepared by a Seeded Growth Approach.</a> Nano Lett. 7, 2942-2950 (2007).</li>
<li>Talapin, D. V., Nelson, J. H., Shevchenko, E. V., Aloni, S., Sadtler, B., Alivisatos, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Seeded+Growth+of+Highly+Luminscent+CdSe%2FCdS+Nanoheterostructures+with+Rod+and+Tetrapod+Morphologies%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Seeded Growth of Highly Luminscent CdSe/CdS Nanoheterostructures with Rod and Tetrapod Morphologies.</a> Nano Lett. 7, 2951-2959 (2007).</li>
<li>Dabbousi, B. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%28CdSe%29ZnS+Core-Shell+Quantum+Dots%3A+Synthesis+and+Characterization+of+a+Size+Series+of+Highly+Luminescent+Nanocrystallites%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+B%22%5BJournal%5D)">(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>
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<li>Carbone, L., Cozzoli, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Colloidal+Heterostructured+Nanocrystals%3A+Synthesis+and+Growth+Mechanisms%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotoday%22%5BJournal%5D)">Colloidal Heterostructured Nanocrystals: Synthesis and Growth Mechanisms.</a> Nanotoday. 5, 449-493 (2010).</li>
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<li>Čapek, R. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+Properties+of+Zincblende+Cadmium+Selenide+Quantum+Dots%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+C%22%5BJournal%5D)">Optical Properties of Zincblende Cadmium Selenide Quantum Dots.</a> J. Phys. Chem. C. 114, 6371-6376 (2010).</li>
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<li>Sitt, A., Sala, F. D., Menagen, G., Banin, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiexciton+Engineering+in+Seeded+Core%2FShell+Nanorods%3A+Transfer+from+Type-I+to+Quasi-type-II+Regimes%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Multiexciton Engineering in Seeded Core/Shell Nanorods: Transfer from Type-I to Quasi-type-II Regimes.</a> Nano Lett. 9, 3470-3476 (2009).</li>
</ol>

Não temos nada a divulgar.

Os espectros ópticos para as sementes de w-CdSe e zb-CdSe exibem uma absorção excitônica clara (Figuras 1a e 1b), já que as sementes são altamente monodispersas; a energia do primeiro exciton corresponde a diâmetros de 3,3 nm e 3,6 nm para w-CdSe e zb-CdSe, respectivamente. As sementes também exibem forte fotoluminescência, com rendimentos quânticos variando aproximadamente de 3 a 30%, dependendo do método de preparação da amostra; por exemplo, um maior número de etapas de limpeza tende a remover os ligantes superficiais e levar a rendimentos quânticos mais baixos6. A estreita largura em meia altura do pico de PL (31 nm e 33 nm para as nanocristais de w-CdSe e zb-CdSe, respectivamente) é compatível com distribuições de tamanho de 5-10%21.
Os padrões de difração de raios X coletados para as sementes (Figuras 1c e 1d) confirmam que elas são da fase desejada. A fase wurtzita apresenta reflexos nítidos em 41,1° e 53,8° que estão ausentes na fase zincoblenda. O alargamento dos picos decorre do alargamento de Scherrer devido ao tamanho finito dos cristais.
As diferenças na estrutura cristalina das sementes de CdSe levam a morfologias drasticamente distintas na heteroestrutura final (Figuras 2a e 2b)6. O w-CdS nucleia e cresce a partir das faces (001) e (00<img fo:content-width="0.07in" src="/files/ftp_upload/50731/50731bar.jpg" alt="Diagrama de notação de número complexo com símbolo da unidade imaginária, ilustrado com overline \( \bar{1} \)." data-altupdatedat="1787630408000">) do w-CdSe, resultando em uma partícula final com formato de bastão, devido ao crescimento uniaxial. Em contraste, o w-CdS nucleia e cresce a partir das faces {111} do zb-CdSe. Dentre as oito faces {111}, quatro apresentam saturação coordenativa menor do que as demais; como resultado, observamos um crescimento mais rápido do w-CdS nessas quatro faces, o que leva a uma morfologia tetrapódica22. Os bastões e tetrapódios com sementes exibem alta cristalinidade, correspondente ao CdS wurtzita, conforme confirmado por XRD (Figuras 2c e 2d).
Como a porção de CdS das heteroestruturas é muito maior em comparação com a semente de CdSe, a absorção devida às sementes representa uma pequena porcentagem da absorção total. Como resultado, as heteroestruturas absorvem fracamente em comprimentos de onda superiores a 500 nm, onde a maior parte da absorção é devida à semente de CdSe (Figuras 2e e 2f). Em comprimentos de onda inferiores a 500 nm, a absorção é drasticamente aumentada, já que o CdS, com um bandgap maior, começa a absorver significativamente. Os coeficientes de extinção das sementes são da ordem de 105 M-1cm-1, enquanto as barras e os tetrapodos apresentam coeficientes de extinção significativamente maiores6 de 107 M-1cm-1 e 108 M-1cm-1, respectivamente. Tanto para as barras quanto para os tetrapodos, a primeira transição excitônica das heteroestruturas é deslocada para o vermelho em comparação com as sementes nuas (Figuras 2e e 2f), já que os elétrons e lacunas estão distribuídos por uma partícula maior.
Dependendo do tamanho específico dos componentes da heteroestrutura e da estrutura de bandas resultante, o buraco tende a ficar parcialmente confinado na semente, enquanto o elétron tem maior liberdade para se mover por toda a partícula23. Como resultado, a recombinação ocorre afastada da superfície da partícula, levando a rendimentos quânticos para bastões superiores a 75% e para tetrapodos entre 35-70%, valores significativamente mais altos do que os das sementes de CdSe puras6. Além disso, a passivação inorgânica proporcionada pelo CdS nas sementes de CdSe confere maior estabilidade ambiental.
Demonstramos um método para controlar a morfologia final de uma heteroestrutura em escala nanométrica por meio do controle da estrutura cristalina da semente. Essa mesma abordagem de crescimento com semente já foi aplicada a uma ampla variedade de estruturas, e esperamos que os tipos de heteroestruturas que podem ser sintetizados por essa abordagem continuem a expandir-se.

A síntese de nanoestruturas multicomponentes desenvolveu-se rapidamente nos últimos anos1. Uma variedade de nanoheteroestruturas semicondutoras II-VI foi sintetizada, incluindo partículas esféricas de casca de núcleo2,3, nanobastões semeados4,5 e tetrápodes semeados6. Essas heteroestruturas permitem a manipulação sofisticada de fótons e portadores em nanoescala e exibem muitos fenômenos interessantes, incluindo coeficientes de extinção extremamente altos, emissão polarizada4 e altos rendimentos quânticos2,7.
A síntese de nanoestruturas multicomponentes requer controle preciso sobre a composição, fase, forma, tamanho e conectividade de cada componente. O controle sobre esses vários fatores depende em grande parte da capacidade de modular independentemente a taxa de nucleação e crescimento8,9,10. Uma estratégia para obter controle independente sobre a nucleação e o crescimento é separar esses dois processos em etapas sintéticas separadas. Aqui, mostraremos como pequenas sementes de CdSe geradas sob condições de reação otimizadas para nucleação e crescimento de nanocristais esféricos podem então ser transferidas para um segundo frasco onde ocorre o crescimento de CdS sob condições de reação otimizadas para crescimento anisotrópico de braços em forma de bastonete6. Ao ajustar a estrutura cristalina da semente de CdSe de wurtzita para zinco-blenda, demonstraremos como a morfologia das heteroestruturas de CdSe / CdS cultivadas em condições semelhantes pode ser alterada de um nanobastão para um tetrápode, destacando o controle preciso sobre a fase, forma e tamanho proporcionado por métodos de síntese de nanopartículas de última geração. As nanoestruturas dos calcogenetos de cádmio têm servido como um sistema-modelo útil para o desenvolvimento de novas técnicas sintéticas, uma vez que este sistema de materiais tem sido intensamente explorado; Embora a síntese de uma nanoestrutura particular seja mostrada neste protocolo de vídeo, as mesmas técnicas são aplicáveis à síntese de várias outras nanoestruturas.
Pequenas diferenças nas técnicas e reagentes empregados nas sínteses de nanopartículas demonstraram criar diferenças dramáticas no produto final. Por exemplo, a taxa de rampa de temperatura11 e as impurezas12-14 presentes durante a síntese demonstraram impactar drasticamente o tamanho e a forma dos nanocristais. Com a identificação dos fatores específicos aos quais os procedimentos sintéticos são altamente sensíveis, a reprodutibilidade das sínteses de nanocristais continua a melhorar. Este protocolo de vídeo detalhado destina-se a ajudar os novos profissionais da área a evitar muitas armadilhas comuns associadas à síntese de nanopartículas.

<table><tbody><tr><td>Hidróxido de sódio, 98%</td> <td>Fisher</td><td>BP359</td><td></td></tr><tr><td>Ácido mirístico, 99%</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>M3128</td><td></td></tr><tr><td>Metanol, 99,8%</td> <td>Fisher</td><td>A412</td><td></td></tr><tr><td>Nitrato de cádmio tetrahidratado, 99%</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>20911</td><td></td></tr><tr><td>Óxido de cádmio (CdO) altamente tóxico, 99,99%</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>202894</td><td>Altamente tóxico</td></tr><tr><td>1- Octadeceno (ODE), 90%</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>O806</td><td></td></tr><tr><td>Selênio de grau técnico (Se), 100 mesh, 99,99%</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>229865</td><td></td></tr><tr><td>Tri-n-octilfosfina (TOP), 97%</td> <td>Strem</td><td>15-6655</td> Enxofre <td>sensível ao ar</td></tr><tr><td>(S), 99,9995%</td> <td>Alfa Aesar</td><td>10343</td><td></td></tr><tr><td>Óxido de trioctilfosfina (TOPO), 99%</td> <td>Strem</td><td>15-6661</td><td></td></tr><tr><td>Ácido N-octadecilfosfônico (ODPA), 99%</td> <td>Síntese de PCI</td><td>104224</td><td></td></tr><tr><td>Metanol, anidro, 99,8%</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>322415</td><td></td></tr><tr><td>Tolueno, anidro, 99,8%</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>244511</td><td></td></tr><tr><td>Clorofórmio, anidro, 99%</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>288306</td><td></td></tr><tr><td>acetona, 99,9%</td> <td>Fisher</td><td>A949</td><td>Seco em 4 peneiras</td></tr><tr><td>Hexano, anidro, 95%</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>296090</td><td></td></tr><tr><td>2-Propanol, anidro, 99,5%</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>278475</td><td></td></tr><tr><td>dióxido de selênio, 99,999%</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>204315</td><td></td></tr><tr><td>ácido oleico, 90%</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>364525</td><td>grau técnico</td></tr><tr><td>Oleylamina, 70%</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>O7805</td><td>grau técnico</td></tr><tr><td>Ácido propilfosfônico (PPA), 95%</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>305685</td><td></td></tr><tr><td>Etanol, anidro, 99,5%</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>459836</td><td></td></tr><tr><td>Octilamina, 99%</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>O5802</td><td></td></tr></tbody></table>

semeado síntese de cdse / cds rod e tetrápodes nanocristais

Seeded Synthesis of CdSe/CdS Rod and Tetrapod Nanocrystals

Demonstramos um método para a síntese de nanoestruturas multicomponentes consistindo de CdS e CdSe com morfologias de bastonetes e tetrápodes. Uma estratégia de síntese semeada é usada na qual sementes esféricas de CdSe são preparadas primeiro usando uma técnica de injeção a quente. Ao controlar a estrutura cristalina da semente para ser wurtzita ou zinco-blenda, o subsequente crescimento de injeção a quente de CdS fora da semente resulta em um nanocristal em forma de bastonete ou tetrápode, respectivamente. A fase e a morfologia dos nanocristais sintetizados são confirmadas usando difração de raios X e microscopia eletrônica de transmissão, demonstrando que os nanocristais são de fase pura e têm uma morfologia consistente. O coeficiente de extinção e o rendimento quântico dos nanocristais sintetizados são calculados usando espectroscopia de absorção UV-Vis e espectroscopia de fotoluminescência. Os bastonetes e tetrápodes exibem coeficientes de extinção e rendimentos quânticos superiores aos das sementes nuas. Esta síntese demonstra o arranjo preciso dos materiais que podem ser conseguidos no nanoscale usando uma aproximação sintética semeada.

Foram coletados espectros de absorção, espectros de fotoluminescência (PL), padrões de difração de raios X (XRD) e imagens de microscopia eletrônica de transmissão (TEM) para as sementes (Figura 1) e as heteroestruturas finais (Figura 2). Os espectros de absorção e PL são utilizados para calcular o coeficiente de extinção e o rendimento quântico das nanoestruturas. XRD e TEM são utilizados para determinar a fase e a morfologia das nanoestruturas.
<img alt="Pontos quânticos de CdSe; espectros de UV-vis e PL; padrões de XRD; análise de nanocristais; propriedades ópticas." fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50731/50731fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50731/50731fig1.jpg" width="500px" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Figure 1"> 
Figura 1. Sementes de nanocristais de CdSe com estruturas cristalinas do tipo wurtzita e blenda de zinco. (a, b) Espectros de absorção (preto) e de PL (vermelho) com imagens inseridas de microscopia eletrônica de transmissão (TEM) dos nanocristais de CdSe com estruturas wurtzita e blenda de zinco, respectivamente. (c, d) Padrões de difração de raios X dos nanocristais de CdSe com estruturas wurtzita e blenda de zinco, com os padrões de linhas dos materiais maciços correspondentes apresentados para referência. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50731/50731fig1highres.jpg" target="_blank">Clique aqui para visualizar a imagem em tamanho maior</a>.
<img alt="Análise de TEM, XRD e espectroscopia de nanoestruturas; bastões/estrelas de CdS; emissão de fotoluminescência." fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50731/50731fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50731/50731fig2.jpg" width="500px" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Figura 2"> 
Figura 2. Heteroestruturas enxertadas de CdSe/CdS com morfologias de bastão e tetrapodo. (a, b) Imagens de MET de nanobastões de CdSe/CdS e tetrapodos de CdSe/CdS, respectivamente. (c, d) Padrões de XRD de nanobastões e tetrapodos de CdSe/CdS. Apenas reflexões do CdS wurtzita são aparentes. (e, f) Espectros de absorção (preto) e de PL (vermelho) de nanobastões e tetrapodos de CdSe/CdS. A linha verde mostra os espectros de absorção ampliados para destacar a absorção devido à semente de CdSe. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50731/50731fig2highres.jpg" target="_blank">Clique aqui para visualizar a imagem em tamanho maior</a>.

Um protocolo para a síntese semeada de nanoestruturas multicomponentes em forma de bastonete e tetrápode-dado forma que consistem em CdS e CdSe é apresentado.

Semeado Síntese de CdSe / CdS Rod e tetrápodes Nanocristais

We demonstrate a method for the synthesis of multicomponent nanostructures consisting of CdS and CdSe with rod and tetrapod morphologies. A seeded ...

O objetivo geral do experimento a seguir é demonstrar a síntese semeada de nanoestruturas multifuncionais com formatos de bastão e tetrapódio, compostas por sulfeto de cádmio e selineto de cádmio. Isso é alcançado primeiramente pela preparação de precursores reativos moleculares. Como segundo passo, os precursores moleculares são reagidos para formar sementes de selineto de cádmio com estruturas cristalinas do tipo wurtzita e esfalerita.Em seguida, as sementes de tita e de uma liga de zinco são usadas como molde para o crescimento de nanocristais com formato de bastão e tetrapodal, respectivamente. Os resultados demonstram que a escolha da estrutura cristalina da semente de seleneio de cádmio permite um controle preciso sobre a morfologia final do heteroestrutura de seleneio de cádmio e sulfeto de cádmio. Hoje, é possível produzir nanocristais multicomponentes com controle independente sobre a composição, fase, tamanho, forma e até mesmo a conectividade de cada componente dentro do nanocristal.Para alcançar isso, precisamos separar a nucleação do crescimento, o que é feito realizando a nucleação e o crescimento em etapas sintéticas independentes e distintas. A demonstração visual deste método é útil, pois pequenas diferenças na técnica podem ter grande impacto no produto final obtido, com identificação dos fatores específicos aos quais a síntese de nano Cristais é muito sensível. A reprodutibilidade desses métodos continua a melhorar.Vários dos produtos químicos utilizados nesta síntese são agudamente tóxicos e carcinogênicos. Além disso, os nanomateriais podem apresentar outros riscos além dos seus equivalentes em massa. Utilize todas as medidas de segurança apropriadas, incluindo controles de engenharia e equipamentos de proteção adequados.Além disso, consulte a ficha de dados de segurança do material relevante antes de realizar a síntese. Antes de iniciar este procedimento, prepare os precursores moleculares, incluindo cádmio metálico, octanoato de cádmio, fosfina, selenido e sulfeto de trifenilfosfina, conforme descrito no protocolo textual a seguir, que combina 60 miligramas de óxido de cádmio, 3,0 gramas de óxido de trioctilfosfina e 280 miligramas de ácido fosfórico N-octadecílico. Em um balão de fundo redondo de 25 mililitros, com três entradas, equipado com um agitador magnético, um termopar, um condensador de refluxo e uma septa de borracha.Desgaseifique a mistura a 150 graus Celsius sob vácuo por uma hora, agitando a 800 rpm. Após a desgaseificação, coloque a solução sob atmosfera de argônio e aqueça-a a 300 graus Celsius até que se torne uma solução opticamente transparente. Remova o frasco do manto aquecedor e gire cuidadosamente a solução para remover o excesso de óxido de cádmio das paredes laterais do frasco.Em seguida, aqueça novamente a solução até que ela fique opticamente clara. Adicione 1,5 grama de trifenilfosfina gota a gota à solução e eleve a temperatura a 370 graus Celsius. Usando uma seringa com agulha de calibre 14, adicione rapidamente a solução de selenido de octilfosfina à mistura de reação.Deixe a reação prosseguir pelo tempo desejado, pois o tamanho dos nanocristais de seleneieto de cádmio pode ser ajustado mediante a duração da reação. Após a conclusão da reação, remova o manto de aquecimento e resfrie rapidamente o frasco usando um jato de ar comprimido.Em seguida, adicione 10 mililitros de metanol anidro à solução. Quando a temperatura cair abaixo de 60 graus Celsius para F floate, transfira os nanocristais para um frasco sob argônio e centrifugue por 10 minutos. Após a centrifugação a 2.600 ×g, decante o sobrenadante e redisperse o precipitado.Em tolueno anidro. Adicione metanol anidro até que a solução fique turva e centrifugue por 10 minutos a 2.600 G, decante o sobrenadante e repita o procedimento de limpeza utilizando hexano e isopropanol; após a centrifugação, disperse o precipitado limpo em alguns mililitros de tolueno anidro. Em seguida, confirme a estrutura cristalina dos nanocristais de seleneio de cádmio por difração de raios X.Em seguida, determine a concentração da solução de seleneto de cádmio branco. Utilizando espectroscopia de absorção UV-vis, combine 0,17 gramas de estado espelhado de cádmio e 37 mililitros de uma octadeceno. Em um balão de fundo redondo de 50 mililitros, com três entradas, equipado com barra de agitação, termopar, condensador de refluxo e septo de borracha.Degase a solução sob vácuo a 90 graus Celsius por uma hora, agitando a 800 RPM. Em seguida, resfrie a solução até a temperatura ambiente sob Argônio. Depois, remova brevemente o septo de borracha e adicione 33 miligramas de pó de dióxido de selênio ao frasco.Após substituir a tampa de borracha, desgaseifique a solução sob vácuo a 50 graus Celsius por 15 minutos, agitando a 800 rpm. Após colocar a solução sob atmosfera de argônio, aqueça-a até 240 graus Celsius com uma taxa de rampa de aproximadamente 10 graus Celsius por minuto. Quando a solução atingir 240 graus Celsius, adicione gota a gota uma solução de octadeceno previamente desgaseificada.Após 30 minutos, remova o manto de aquecimento e deixe a solução esfriar até a temperatura ambiente. Uma vez que as partículas tenham sido limpas, confirme a estrutura cristalina do tipo esfalerita dos nanocristais de seleneito de cádmio por difração de raios X. Em seguida, determine a concentração da estrutura do tipo esfalerita.Solução de seleneio de cádmio utilizando espectroscopia de absorção UV-vis em um balão de fundo redondo de 25 mililitros, com três bocas, equipado com um agitador magnético, um termopar, um condensador de refluxo e um septo de borracha. Adicione 207 miligramas de óxido de cádmio, 1,08 gramas de ácido N-octa-desil fosfórico, 3,35 gramas de tri-octil fosfina oxida e 15 miligramas de ácido propil fosfórico. Após desgaseificar e formar o complexo da solução reacional, coloque-a sob atmosfera de argônio e aqueça-a a 340 graus Celsius.Em seguida, injete 1,5 g de trifenilfosfina gota a gota e deixe a temperatura se recuperar até 340 graus Celsius. Usando uma seringa com agulha de calibre 14, adicione rapidamente 0,65 g da solução de sulfeto de trifenilfosfina à mistura de reação. Após 20 segundos, adicione rapidamente uma solução de selineto de cádmio de forma semelhante.Ajuste a temperatura da reação para 320 graus Celsius. Após 10 minutos a 320 graus Celsius, remova o manto de aquecimento para resfriar a solução. Em seguida, adicione aproximadamente 10 mililitros de tolueno anidro ao frasco, quando a temperatura estiver em torno de 100 graus Celsius, para evitar a solidificação do óxido de tri-octil fosfina.Após transferir a solução bruta para um vial, purifique as barras sedimentadas. Consulte o protocolo no texto para obter detalhes sobre o procedimento de purificação combinando 207 miligramas de óxido de cádmio, 1,08 gramas de ácido N-octadecil fosfórico, 3,35 gramas de óxido de tridioctilfosfina e 50 miligramas de ácido propilfosfórico em um balão de fundo redondo de 25 litros, com três pescoços, equipado com barra de agitação, termopar, condensador de refluxo e septo de borracha.Após a mistura de reação ter sido desgaseificada e colocado sob atmosfera de argônio, aqueça-a até 300 graus Celsius. Quando a temperatura atingir 300 graus Celsius, adicione gota a gota 1,5 grama de trifenilfosfina e deixe a temperatura retornar ao seu valor inicial. Em seguida, adicione rapidamente 0,65 grama de sulfeto de octilfosfina à mistura de reação usando uma seringa com agulha de calibre 14.Após 40 segundos, adicione rapidamente uma solução de zinco blend, selênio de cádmio de maneira semelhante, elevando a temperatura da reação para 315 graus Celsius a uma taxa de um grau por minuto. Após 20 minutos a 315 graus Celsius, remova o manto de aquecimento para resfriar a reação. Em seguida, adicione tolueno anidro ao frasco quando a temperatura estiver em torno de 100 graus Celsius para evitar a solidificação do óxido de tri-octila-fosfina.Após transferir a solução bruta para um tubo de centrífuga, purifique os tetrapodas semeados. Consulte o protocolo descrito no texto para obter detalhes sobre o procedimento de purificação. Quando finalizado, armazene os tetrapodas em tolueno. Por fim, separe os tetrapodas dos subprodutos indesejados de nano bastão por meio da centrifugação da solução em tolueno a 12.000 G durante 30 minutos.Após a centrifugação, descarte a camada superior de nanobastões e dissolva a camada inferior de tetrapodas. Como mostrado. Abaixo estão os espectros de absorção e de fotoluminescência do sítio cristalino e da estrutura de blenda de zinco de seleneieto de cádmio, respectivamente.Esses espectros podem ser utilizados para calcular o coeficiente de extinção e o rendimento quântico das nanoestruturas. As figuras internas são imagens de microscopia eletrônica de transmissão, das sementes de nanocristais de selênio de cádmio, e os padrões de difração de raios X da blenda e da estrutura cristalina de selênio de cádmio. Os nanocristais são mostrados aqui com os padrões lineares dos materiais macrosscópicos correspondentes fornecidos para referência. A difração de raios X e a microscopia eletrônica de transmissão podem ser utilizadas para determinar a fase e a morfologia das nanoestruturas.A microscopia eletrônica de transmissão, imagens dos nanobastões de seleneio de cádmio, sulfeto de cádmio e tetrapodas de seleneio de cádmio e sulfeto de cádmio são mostradas aqui. Os padrões de difração de raios X dos nanobastões e tetrapodas estão ilustrados aqui, e apenas reflexões do sulfeto de cádmio na forma wurtzita são aparentes. São apresentados aqui os espectros de absorção e de fotoluminescência dos nanobastões e tetrapodas de seleneio de cádmio e sulfeto de cádmio, respectivamente.A linha verde mostra os espectros de absorção ampliados para destacar a absorção. Devido à semente de selênio de cádmio, demonstramos um método para ajustar a morfologia final de uma nanoestrutura heterogênea. Ao controlar a estrutura cristalina da semente, nanoestruturas dos cadium idetos têm servido como um sistema modelo útil para o desenvolvimento de novas técnicas sintéticas.Embora este protocolo em vídeo tenha demonstrado a síntese de uma determinada nanoestrutura, as mesmas técnicas são aplicáveis a uma variedade de outras estruturas. A síntese de nanocristais já avançou ao ponto em que é possível projetar estruturas complexas para finalidades e aplicações específicas. Se você iniciar uma nova síntese de nanocristais, lembre-se de considerar todos os riscos que poderá encontrar e de realizar a síntese com segurança.

seeded-synthesis-of-cdsecds-rod-and-tetrapod-nanocrystals

Research

JoVE Journal

Chemistry

Química

Descreve-se a preparação de pontos quânticos coloidais com minimizada tamanho hidrodinâmico para uma única molécula de imagens de fluorescência. Em comparação com os pontos convencionais quântica, estas nanopartículas são semelhantes em tamanho às proteínas globulares e são optimizadas para uma única molécula de brilho, estabilidade contra a fotodegradação, e resistência a ligação não específica a proteínas e células.

Compactas pontos quânticos para uma única molécula de imagem

Uma estratégia geral para o desenvolvimento de carga de separação de compostos semicondutores nanocristais implantáveis ​​para a produção de energia solar é apresentada. Mostra-se que a montagem de domínios dador-aceitador de nanocristais de uma geometria de nanopartículas único dá origem a uma função fotocatalítica, enquanto bulk-heterojunções de dador-aceitador de nanocristais películas podem ser usados ​​para a conversão da energia fotovoltaica.

Captação de energia solar por meio da carga de separação de nanocristais e seus sólidos

Um protocolo para o crescimento oxidativo fotoquímico de pequenas nanopartículas cristalinas de óxido de irídio na superfície de nanopartículas de bastonetes semeadas CdSe@CdS é apresentado.

Fotoquímica Crescimento oxidativo da Iridium nanopartículas de óxido de CdSe @ CdS nanobastões

Aqui apresentamos um método para sintetizar nanopartículas de sulfeto de cádmio (CdS) livres de ligantes com base em um copolímero de enxofre único. O copolímero de enxofre opera como um solvente de alta temperatura e uma fonte de enxofre durante a síntese de nanopartículas e estabiliza as nanopartículas após a reação.

Síntese de CDs Nanopartículas sem ligando dentro de uma matriz de copolímero de Enxofre

Este protocolo descreve a síntese e deposição de camada de solução de nanocristais inorgânico por camada para produzir electrónica de película fina sobre as superfícies não condutoras. tintas solventes estabilizada pode produzir dispositivos fotovoltaicos completos sobre substratos de vidro por meio de revestimento por rotação e pulverização seguintes troca de ligantes pós-deposição e sinterização.

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Aqui, nós preparar e caracterizar novos hierárquicos nanoestruturas de ZnO / CdSSe árvore-like, onde ramos CdSSe são cultivadas em nanofios de ZnO alinhados verticalmente. Os nanotrees resultantes são um material potencial para a conversão de energia solar e outros dispositivos opto-electrónicos.

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Um protocolo detalhando como forma anisotrópica cádmio coloidal calcogênio nanocristais podem ser ligado covalentemente através de suas facetas de fim é apresentado aqui.

Faceta-para-faceta vinculando de forma anisotrópica cádmio coloidal calcogênio nanoestruturas

O presente trabalho descreve um método para fabricar micélica nanocristais, uma classe emergente grande de nanobiomaterials. Este método combina electrospray de cima para baixo, de baixo para cima, auto-montagem e controle de estrutura de base solvente. O método de fabricação é em grande parte contínuo, podemos produzir produtos de alta qualidade e possui um meio barato de controle de estrutura.

Fabricação de nanocristais micélica esférico e em forma de verme, combinando Electrospray, auto-montagem e controle de estrutura de base solvente

Os nanocompósitos CdSe-SnSe são produzidos pela consolidação de partículas SnSe de engenharia superficial. Uma síntese aquosa simples é empregada para produzir partículas de SnSe. O revestimento de partículas de SnSe com complexos moleculares de CdSe permite controlar o tamanho do grão e aumentar o número de defeitos presentes no nanocompósito, diminuindo assim a condutividade térmica.

CdSe-SnSe policristalino processado em solução, projetado na superfície, exibindo baixa condutividade térmica

Síntese, ativação e caracterização de materiais de estrutura metal-orgânicas intencionalmente projetado é um desafio, especialmente quando os blocos de construção são polimorfos incompatíveis ou indesejados são termodinamicamente favorecidos em detrimento de formas desejadas. Nós descrevemos como aplicações de intercâmbio vinculador assistida por solvente, pó de difração de raios-X em capilares e ativação via CO 2 supercrítico secagem, pode lidar com alguns desses desafios.

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