Uma técnica para funcionalizar e auto-montar macroscópicas Nanopartículas-ligante monocamada Films em substratos sem Modelo

O objetivo geral deste procedimento é desenvolver filmes macroscópicos, nanopartículas, ligantes e monocamadas. Isso é feito usando uma única técnica de automontagem de um pote. Primeiras nanopartículas metálicas, rapidamente funcionalizadas com ligantes em um tetraedro de água ou solvente THF.

Em seguida, o ligante manteve a fase de nanopartículas separada da interface ar-solvente. Finalmente, as nanopartículas são transportadas para substratos livres de molde usando gradientes de tensão superficial, auto-montagem em nanopartículas macroscópicas, filmes monocamada de ligante. Em última análise, este procedimento fornece uma técnica simples, robusta e escalável para funcionalizar e automontar filmes monocamada de nanopartículas macroscópicas e ligantes em substratos livres de moldes.

A principal vantagem desta técnica sobre outros métodos de montagem interfacial é a rápida e eficiente funcionalização e automontagem de nanopartículas em filmes monocamada macroscópicos. Embora este método possa fornecer informações sobre a interface inorgânica orgânica em nível de nanoescala, ele também pode ser aplicado a uma ampla variedade de aplicações, como metamateriais, sensores fotovoltaicos e moleculares. Para começar, concentre nanoesferas de ouro de 15 nanômetros disponíveis comercialmente, colocando 15 mililitros da nanoesfera diluída de suspensão de água em um filtro ultracentrífugo.

Em seguida, centrifugue a unidade a 4.500 Gs por dois minutos ou até que apenas alguns microlitros permaneçam na câmara do filtro. Ressuspenda a nanoesfera em 1,5 mililitros de água deionizada ou DI ou de modo que a concentração de nanopartículas seja de aproximadamente 10 a 13 partículas por mililitro. A suspensão é estável por várias horas.

Uma vez ressuspenso em di água, para verificar a densidade numérica e confirmar que as nanopartículas não se agregaram primeiro pipete 150 microlitros da suspensão em um veterinário. Dilua também a suspensão concentrada de nanopartículas com 1,35 mililitros de di água. Em seguida, coloque o veterinário em um espectrômetro ultravioleta visível e meça o espectro absorvente da suspensão preparada, bem como o da suspensão original.

Compare a posição de pico em largura total na metade do máximo para garantir que a agregação não ocorreu. A magnitude dos picos de absorvância para ambas as amostras deve ser aproximadamente a mesma. Assim, garantindo que a amostra concentrada seja mais densa por um fator de 10 em uma lima de vidro de silicato de broca limpa separada de 20 mililitros a um mililitro de tetra hidrofurina.

Em seguida, adicione ligantes de tiol alcano ao THF e agite. A solução para misturar uniformemente o suficiente. O ligante deve ser adicionado para cobrir pelo menos toda a área de superfície das nanopartículas suspensas.

O excesso de ligante aumenta a velocidade e a deficiência da reação em uma capela de exaustão. Coloque um mililitro do frasco contendo as nanoesferas de ouro no frasco de ligantes THF. Aperte rapidamente a tampa e agite vigorosamente o frasco durante 15 segundos.

Retire a tampa e coloque o frasco para injetáveis. Na capela de exaustão, dependendo dos ligantes, domínios usados de nanopartículas douradas se formam rapidamente na interface ar-líquido. Os filmes então começam a se traduzir na lateral do frasco.

Quase todas as nanopartículas foram tampadas com ligantes thal removidos da suspensão e transportados para o lado dos frascos em uma hora. Para transferir os filmes para substratos de vidro removíveis, corte os substratos em uma área de 12,5 por 25,4 milímetros usando uma caneta ou roda para limpar os substratos de vidro, usando um enxágue com acetona, seguido de um enxágue com álcool isopropílico. E, finalmente, um di enxágue com água.

Antes de deixar os substratos secarem, consulte o protocolo de texto para preparação de wafers de silício. Em seguida, insira o substrato no frasco previamente preparado de nanoesferas e ligantes. Enrosque a tampa e agite.

Depois de agitar, retire a tampa com uma pinça. Posicione o substrato quase vertical contra a parede do frasco para injetáveis. Em seguida, use uma pipeta para revestir a mistura de reação no substrato.

A reação pára quando todo o solvente orgânico evapora ou todas as nanopartículas são removidas da suspensão. Estimar a eficiência de empacotamento das nanoesferas na monocamada observando as propriedades de transmissão e reflexão do filme. Ilumine a monocamada em substratos de vidro por trás com uma fonte de luz branca.

Um filme colorido uniforme deve ser observado para nanopartículas de alta densidade, filmes monocamada na transmissão e um reflexo dourado observado na reflexão. Em seguida, use um espectrômetro para quantificar o espectro absorvente macroscópico das monocamadas. Como antes, normalize o espectro absorvente com uma lâmina de vidro limpa.

Em seguida, monte o filme monocamada em um substrato de vidro no caminho do feixe do espectrômetro e colete o espectro absorvente. O pico absorvente deve ser significativamente desviado para o vermelho em várias centenas de nanômetros, dependendo do ligante usado. Se o pico absorvente for muito amplo ou não estiver bem definido, os filmes monocamada provavelmente são de baixa qualidade.

Utilizar a técnica como um meio eficiente de funcionalizar as nanopartículas com ligantes thal. Transvase o restante do fundo do frasco para injetáveis. Após a conclusão da reação, seque o material no frasco para injetáveis sob nitrogênio.

Adicione um solvente orgânico para ressuspender as nanopartículas com quase 100% de transferência de fase de partícula e recuperação para garantir que as nanopartículas não tenham se agregado após a ressuspensão no solvente orgânico como antes, se o pico de absorbância for amplo em relação à suspensão original, sonice a amostra por 15 minutos para ajudar a redispersar as nanopartículas. Um filme monocamada de nanoesfera de ouro de 15 nanômetros mantido em um substrato de vidro é observado refletindo parcialmente a luz, significando a fração de alto volume das nanoesferas e transmitindo luz, demonstrando a preservação do plasma e das ressonâncias A uniformidade e a clareza óptica mostradas aqui são imagens de microscopia eletrônica de varredura de cores falsas de um filme monocamada de nanoesfera de ouro de 15 nanômetros em um substrato de wafer de silício. A borda do filme demonstra que os filmes são monocamadas e que as nanoesferas se agrupam em domínios amorosos em escalas de comprimento microscópicas.

Em escalas de comprimento nanoscópicas. Os filmes contêm domínios hexagonais próximos e compactados, como demonstrado pela transformada de Fourier da imagem. Mostrado. Aqui está a absorbância experimental normalizada de um filme monocamada que consiste em nanoesferas de ouro de tiol acan ca de 15 nanômetros em um substrato de vidro.

Uma suspensão de nanoesferas de ouro de 15 nanômetros em água e fase transferida para clorofórmio Uma vez dominado. Essa técnica pode ser feita em menos de uma hora se executada corretamente. Depois de lavar este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como funcionalizar e automontar com eficiência nanopartículas metálicas em filmes monolíticos microscópicos.