Name: De luz visível redução induzida de óxido de grafeno Usando nanopartículas plasmonic (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-09-22T16:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 24 s
Description: Aprenda a preparar óxido de grafeno reduzido usando luz visível e nanopartículas plasmônicas a temperatura ambiente. Este método químico livre e energeticamente eficiente oferece uma alternativa sustentável para aplicações em nanotecnologia.

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Este trabalho foi financiado pela Fundação de Pesquisa Nacional da Coreia (2013R1A1A1061387) e fundo de investigação KU-KIST.

1. Preparação do Precursor <ol><li> Preparação de óxido de grafeno (GO): <ol><li> GO preparação pelo método de Hummer 14 modificado <ol><li> Adicionar 3,0 g de flocos de grafite, a uma mistura de H 2 SO 4 concentrado / H 3 PO 4 (360: 40 ml) à TA. (Nota: Especial cuidado deve ser tomado durante a utilização de ácidos fortes H 2 SO 4 e H 3 PO 4). </li><li> Adicionar KMnO4 (18,0 g) lentamente com agitação e arrefecimento num banho de gelo para manter a temperatura da mistura de reacção a &lt;35 ° C. (A solução tornar-se pegajoso com o aumento do tempo de reação, precisará usar método adequado para manter a agitação eficiente.) (Nota: Cuidado especial deve ser tomado ao adicionar KMnO4 devido à reacção exotérmica). </li><li> Agita-se durante 12 h a 50 ° C e depois arrefece-se para a TA e vertendo-se sobre gelo mistura de reacção (400 ml) contendo 30% de H 2 O 2 (3 mL). </li><li> Filtra-se a reaction mistura utilizando um metal padrão americana testar crivo (300 um) para remover grafite que não reagiu e o centrífuga (velocidade de 4.722 x g durante 2 horas) filtrado para remover o sobrenadante. </li><li> Repetir o passo de centrifugação com 200 ml de água, 200 ml de HCl a 30%, 200 ml de etanol, e água destilada até o pH novamente de solução alcance a 5,0-6,0. </li><li> Liofilizar as soluções finais para produzir um pó fofo GO. </li><li> A fim de fazer a solução de GO nanométricos, dissolver 20 mg de GO em pó em 40 ml de água destilada triplo (&gt; 18 mohms), e, em seguida, esfoliar por sonicação prolongada (35% de amplitude, a 500 W, 2 h) até que toda a distribuição do tamanho de tornar abaixo de 150 nm, em seguida, centrifugar-lo duas vezes (velocidade de 10.625 xg, 15 min) para remover precipitados (folhas grandes GO esfoliada-ONU). </li></ol></li></ol></li><li> Preparação de nanopartículas plasmonic <ol><li> Preparação de AuNPs <ol><li> Estabilizado com citrato de forma esférica de nanopartículas de ouro (AuNPs, OD = 1,0) tamanho de partículas de 30 nm foi utilizado para a redução de R-GO. </li></ol></li><li> Preparação de 15 AuNRs <ol><li> Preparar a solução de sementes pela adição de 0,6 ml de solução gelada preparada de fresco de NaBH4 solução (0,01 M) a uma solução de mistura de composição aquosa de 0,25 ml de HAuCl 4 (0,01 M) e 9,75 ml de brometo de cetiltrimetilamónio (CTAB, 0,1 M ). </li><li> Agita-se a mistura resultante vigorosamente durante 0,5 minutos e depois mantê-la a 28 ° C durante 3 h. </li><li> Preparar a solução de crescimento através da mistura de 475 ml de CTAB (0,1 M), 3 mL de AgNO3 (0,01 M) e 20 ml de HAuCl 4 (0,01 M). </li><li> Em seguida, adicione preparada de fresco 3,2 ml de ácido ascórbico (0,01 M) à mistura seguido pela adição de 0,8 ml de uma solução aquosa de HCl (1,0 M). </li><li> No passo final, adicionar 3,2 ml de solução de sementes à solução de crescimento a 28 ° C e submeter a mistura reaccional a rápida inversão durante alguns segundos. Finalmente, keep a mistura resultante em repouso durante pelo menos 6 horas. </li><li> Analisar os AuNRs preparados com espectroscopia de UV-Visível para absorção máxima (λ max) e análise de TEM (tipicamente a relação de aspecto λ max e verificou-se ser 730 nm e 3,5, respectivamente). </li></ol></li><li> Preparação de 16 AuNSs <ol><li> Preparar uma solução aquosa estoque de 4- (2-hidroxietil) -1-piperazinoetanossulfónico ácido (HEPES) com a concentração de 100 mM e ajustar o pH a 7,4 a 25 ° C através da adição de solução 1,0 M de NaOH. </li><li> Misturar 20 ml de tampão de fosfato (100 mM) com 30 ml de 2- [4- (2-hidroxietil) -1-piperazinil] etanossulfónico (100 mM). </li><li> Em seguida, adicionar 500 mL de tri-hidrato de ouro (III), cloreto de (20 mM) à mistura acima e manter a 28,5 ° C durante 30 min em banho de água. Solução mudanças de cor de amarelo claro para azul esverdeado depois de 30 minutos pode ser observada. </li><li> Centrifugar a solução a velocidade de 8.928 xg durante 30 min e dispersarOs precipitados em água destilada. </li><li> Finalmente, analisar o AuNSs preparado com espectroscopia UV-Visível para absorção máxima (λ max) e análise TEM para a confirmação de tamanho das partículas que é encontrado para ser 740 nm e 30 nm, respectivamente. </li></ol></li></ol></li></ol> 2. Preparação de r-GO Usando luz visível e AuNPs <ol><li> Adicionar 1 ml de nanopartículas plasmonic (ABS 1.0 a 520 nm para AuNPs, Abs 1,0 a 750 nm para AuNRs, e Abs 1,0 a 730 nm para AuNSs, respectivamente) e 100 ul de hidróxido de amónio (28%, w / v%) para 10 ml de solução de GO (1,0 OD a 230 nm, 0,125 mg ml -1) colocado em um reactor de vidro Pyrex equipado com uma camisa com circulação de água. </li><li> Irradiar a mistura com lâmpada Xe (densidade de potência de 1,56 W cm2) durante 30 minutos com a circulação de água através do revestimento com circulação de água para manter a temperatura a 25 ° C e depois centrifugar a solução a uma velocidade 10.625 xg durante 15 min pararemover nanopartículas de ouro. </li><li> Tome-se o sobrenadante contendo a r-ir para analisar com espectrofotómetro de UV-Visível (R-GO deve mostrar a banda de absorção característico a 270 nm) na gama de 200-900 nm preparado. </li></ol> 3. Detecção do ADN Alvo Utilizando R-GO 17 Solução <ol><li> Por extinção de fluorescência, adicionar 20 ul de 10 -6 M ssDNA Cy3-modificado (5&#39;-ATC CTT ATC AAT ATT TAA CAA TAA TCC CTC-Cy3-3 &#39;) em solução GO ou r-GO contendo 25 ul de GO (0,125 mg ml-1) ou R-GO (0,125 mg mL -1), em 1,955 ml de solução 0,3 M de PBS (tampão fosfato 10 mM, NaCl 0,3 M) e incubar durante 10 min à temperatura ambiente. </li><li> Medir a intensidade de fluorescência destas amostras com espectrofluorímetro (λ ex = 529 nm). </li><li> Para a detecção do alvo, adicione 200 ml de solução de oligonucleotídeo alvo (5&#39;-GAG GGA ATT TTG TTA AAT ATT GAT AAG GAT- 3 &#39;) em três concentrações diferentes (10 -6 &lt;/ sup&gt; M, 10 -7 M, 10 -8 M) na solução de GO ou R-GO contendo 20 ul de 10 -6 M ADNcs-Cy3, 25 ul de GO ou R-GO (0,125 mg mL -1) , e 1,755 mL de 0,3 M de PBS para a experiência de recuperação de fluorescência. 17 Notas: Fontes de Luz e Reactor A luz visível (400-780 nm) de origem. A luz visível irradiar através Pyrex reator de vidro (diâmetro janela = 1,1 cm), contendo solução GO usando lâmpada Xe (1,56 W / cm 2 de energia). A energia dos fotões aplicada ao reactor é calculada como sendo de 4,8 x 10 21 fótons por min (Figura 2A-2C). Infravermelho próximo (NIR) laser. NIR laser (diâmetro janela = 13,2 cm) com uma densidade de potência de 0,36 W / cm 2, e comprimento de onda de funcionamento de 808 nm foi utilizada como a fonte de luz do infravermelho próximo para reacções de redução GO (Figura 2E). A energia do fóton é calculada para ser 2,43 × 10 21 fótons por min. Reactor: Pyrex reator de vidro (diâmetro janela = 1,1 cm; volume de reacção = 10 ml) equipado com uma jaqueta com circulação de água é utilizada para luz visível e NIR luz irradiada reações de redução GO (Figura 2F). </li></ol>

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</ol>

Não temos nada a divulgar.

Visível irradiação de luz em solução GO durante 30 minutos com nanopartículas de ouro (AuNPs, AuNSs &amp; AuNRs) mostrou as mudanças de cor rápidas de luz amarela-marrom a cor preta (Figura 1). Para obter produto altamente puro de R-GO, com elevado rendimento, existem dois factores importantes precisa seguir. Um deles é o uso de um catalisador como AuNPs plasmonic eficiente, uma vez que pode absorver AuNPs fortemente a luz visível, entre outras estruturas (por exemplo, AuNRs, AuNSs). Outro é a ...

<html> Método 1 e de vapor químico baseado o primeiro scotch-tape desenvolvido deposição 2 foram excelentes métodos para produzir o estado primitivo de um grafeno, mas a formação da camada de síntese de grafeno em grande escala ou grafeno na superfície com área ampla, foram considerados como uma limitação fundamental do métodos anteriores 3 Uma de solução possível para grande escala de síntese de R-GO será método sintético molhado-química que requer em primeiro lugar as reacções com agentes de oxidação fortes, extenso tratamento físico tal como sonicação para produzir VAI folha, e, finalmente, a redução de funcionalidades de oxigénio tal. como hidroxilo, epóxido e grupos carbonilo em GO é essencial, a fim de recuperar as suas propriedades físicas originais Principalmente 4., a redução de GO foi levada a cabo com qualquer método químico usando hidrazina ou dos seus derivados 5 ou por método de tratamento térmico (° 550-1,100 C) numa atmosfera inerte ou redutora. 6 jove_content &quot;&gt; Estes processos necessitam dos produtos químicos tóxicos, longo tempo de reação e temperatura elevada que o aumento da demanda total de energia para a síntese de r-GO. 7 Enquanto os processos de redução de irradiação de fotos, tais como, processo 8 foto-térmico induzido por UV usando um pulsada de xenônio flash, 9 pulsada a laser assistida 10 e fotoï¿½tï¿½rmica aquecimento com luzes de flash da câmara 11 também foram descritos para a preparação de R-GO. Em geral, a baixa eficiência de conversão dos métodos foto-induzidas propagada para o uso de UV ou pulsada irradiação laser que pode oferecer alta energia dos fótons. A energia do fóton baixo da luz visível limita o seu uso e não atraiu muito para a síntese de r-GO. Excelentes propriedades de absorção de luz de nanopartículas plasmonic nas regiões visíveis e / ou NIR pode melhorar significativamente as desvantagens atuais da utilização de luz visível para a síntese de R-GO. 12,13 condições de reacção suaves, curto tempo de reacção e utilização limitada de CH tóxicoemicals poderia fazer a luz visível plasmon induzida assistida redução fotocatalítica de GO como um método alternativo útil. No presente método, nós descrevemos o método sintético r-GO eficiente e simples, usando nanopartículas plasmonic e luz visível. O progresso da reacção foi encontrado para ser fortemente dependente das estruturas de nanopartículas plasmonic tais como as nanopartículas de ouro (esféricas AuNPs), ouro nanorods (AuNRs), e nanostars ouro (AuNSs). O uso de AuNPs mostrou a redução mais eficiente de GO e as nanopartículas são facilmente removíveis e reciclável para o uso repetido (Figura 1). A r-GO sintetizado usando a luz visível e AuNPs mostrou quase igual qualidade em comparação com o r-GO preparados por método químico conhecido (hidrazina) como demonstrado pelo uso de várias medições analíticas e do método de detecção de ADN com base extinção de fluorescência / recuperação.

<table><tbody><tr><td>Cy3 modifeid ssDNA</td><td>IDT (Iowa, EUA)</td><td></td> <td>HPLC purificado por</td></tr><tr><td>nanopartículas de ouro IDT (30&#160; nm)</td><td>Ted Pella, Inc(Redding, CA, EUA).</td><td>15706-20</td><td>solução coloidal</td></tr><tr><td>4-(2-hidroxietil)-1-piperazineetano ácido sulfônico (HEPES) (99,5%)</td><td>Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, EUA)</td><td>7365-45-9</td><td></td></tr><tr><td>Hidrato de Cloreto de Ouro(III) (99,999%)</td><td>Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, EUA)</td><td>&nbsp; 27988-77-8</td> borohidreto de sódio <td>fortemente higroscópico</td></tr><tr><td>(99,99%)</td><td>Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, EUA)</td><td>16940-66-2</td><td></td></tr><tr><td>brometo de hexadeciltrimetilamônio (&ge; 99%)</td><td>Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, EUA)</td><td>57-09-0</td><td></td></tr><tr><td>Ácido L-Ascórbico(&ge; 99,0%)</td><td>Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, EUA)</td><td>50-81-7</td><td></td></tr><tr><td>Cloreto de Sódio (99,5%)</td><td>Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, EUA)</td><td>7647-14-5</td><td></td></tr><tr><td>Nitrato de Prata&nbsp; (&ge; 99,0%)</td><td>Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, EUA)</td><td>7761-88-8</td><td></td></tr><tr><td>Grafite</td><td>Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, EUA)</td><td>7782-42-5</td><td></td></tr><tr><td>Ácido sulfúrico</td><td>Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, EUA)</td><td>7664-93-9</td><td></td></tr><tr><td>Ácido fórico</td><td>Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, EUA)</td><td>7664-38-2</td><td></td></tr><tr><td>Permanganato de potássio</td><td>Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, EUA)</td><td>7722-64-7</td><td></td></tr><tr><td>Peróxido de hidrogênio</td><td>JUNSEI</td><td>23150-0350</td><td></td></tr><tr><td>Hidróxido de amônio</td><td>Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, EUA)</td><td>1336-21-6</td><td></td></tr><tr><td>Xe-lamp</td><td>&nbsp; Cermax, Waltham, EUA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>NIR Laser</td><td>Classe-IV, Sanctity Laser, Xangai, China&nbsp;</td><td></td> Espectrofotômetro UV-Vis <td>de 6W (potência de saída</td></tr><tr><td>)</td><td>S-3100, SINCO, Coreia</td><td></td><td></td>do Sul</tr><tr><td>Microscopia Eletrônica de Transmissão</td><td>H-7650, Hitachi, Japão</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Spectro Fluorômetro</td><td>Jasco FP-6500, Tóquio, Japão</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Espectrômetro de Fotoelétrons de Raios-X</td><td>AXIS&ndash; NOVA, KRATOS Inc., Reino Unido</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

de luz visível redução induzida de óxido de grafeno usando nanopartículas plasmonic

Visible-light Induced Reduction of Graphene Oxide Using Plasmonic Nanoparticle

O presente trabalho demonstra a e método simples, química livre, rápido, eficiente da energia para produzir reduzida solução de óxido de grafeno (r-GO) à temperatura ambiente usando a luz visível irradiação com nanopartículas plasmonic. A nanopartícula plasmonic é utilizado para melhorar a eficiência de redução de GO. Leva apenas 30 min à temperatura ambiente, iluminando as soluções com Xe-lâmpada, as soluções de r-Go pode ser obtido por remoção completamente nanopartículas de ouro através de uma simples etapa de centrifugação. As nanopartículas de ouro esférico (AuNPs) em comparação com as outras nanoestruturas é a nanoestrutura plasmonic mais adequados para a preparação de R-GO. O óxido de grafeno reduzido preparados utilizando luz visível e AuNPs foi igualmente qualitativa como quimicamente reduzida óxido de grafeno, que foi apoiado por várias técnicas analíticas, tais como espectroscopia UV-Vis, espectroscopia Raman, pó de DRX e XPS. O óxido de grafeno reduzido preparado com luz visível mostra excelentes propriedades de têmpera sobre o fluormoléculas escent modificado em ADNcs e excelente recuperação de fluorescência para a detecção de ADN alvo. É encontrado o r-GO preparado por AuNPs reciclados para ser de mesma qualidade com que quimicamente reduzida de r-GO. A utilização de luz visível com nanopartículas plasmonic demonstra a boa método alternativo para a síntese de R-GO.

A Figura 1 mostra o esquema geral para a luz visível e reacção de redução à base de nanopartículas plasmonic R-GO. A Figura 2 mostra a configuração instrumental para as reacções. Depois da reacção, é necessário o passo de centrifugação para remover o fotocatalisador utilizado (AuNSs, AuNRs, ou AuNPs) como mostrado na Figura 3A. A análise HRTEM mostra a remoção completa das nanopartículas no sobrenadante (R-GO) (Figura 3B), que também é ...

Um protocolo simples para a preparação de óxido de grafeno reduzido utilizando luz visível e nanopartículas plasmonic é descrito.

De luz visível redução induzida de óxido de grafeno Usando nanopartículas plasmonic

Present work demonstrates the simple, chemical free, fast, and energy efficient method to produce reduced graphene oxide (r-GO) solution at RT using ...

O objetivo geral deste método sintético para produzir óxido de grafeno reduzido utilizando luz visível com nanopartículas plasmônicas à temperatura ambiente é fornecer um método simples, livre de produtos químicos e energeticamente eficiente para a preparação de óxido de grafeno reduzido. Este método pode ajudar a responder perguntas fundamentais no campo da redução fotocatalítica assistida por nanopartículas plasmônicas do óxido de grafeno, como a forma como o andamento da reação apresenta forte dependência com a estrutura das nanopartículas plasmônicas, incluindo nanopartículas de ouro cervicais, nanobastões de ouro e nanoestrelas de ouro. A principal vantagem desta técnica é o uso de luz visível com nanopartículas plasmônicas para a preparação de óxido de grafeno reduzido, demonstrando excelentes propriedades de extinção sobre moléculas fluorescentes modificadas no S-S-D-N-A e excelente recuperação da fluorescência.Liofilizamos a solução de óxido de grafeno para produzir um pó de óxido de grafeno aerado, para tornar a solução de óxido de grafeno em escala nanométrica, dissolva 20 miligramas do pó de óxido de grafeno em 40 mililitros de água triplamente destilada, em seguida, exf

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Pinças plasmonic e nanoestruturas de cristal fotônico são mostradas para produzir melhorias útil no controle da eficiência e orientação dos opticamente prendendo micro e nano-partículas.

Utilização de Nanoestruturas Cristal plasmônicos e Fotônica para Manipulação de Micro-e Nanopartículas melhorada

Nanotubos de solução-suspendable ouro com dimensões controladas podem ser sintetizados por deposição electroquimica em porosos anódica de óxido de alumínio (AAO) membranas utilizando um núcleo de polímero hidrofóbico. Nanotubos de ouro e matrizes de nanotubos de manter a promessa para aplicações em biosensoriamento plasmonic, superfície melhorada espectroscopia Raman, foto-térmico de aquecimento, transporte iônico e molecular, microfluídica, catálise e sensoriamento eletroquímica.

Dirigido modelo de síntese de nanotubos de Ouro plasmônicos com Absorbância IR Tunable

Os nanofios de prata podem transportar simultaneamente elétrons e informações ópticas na forma de plasmons de superfície. Um procedimento é descrito aqui para realizar esse circuito compartilhado e as limitações na propagação de ambas as portadoras de informações são avaliadas.

Avaliando plasmônicos Transporte em Prata atual de transporte de nanofios

Uma técnica simples, robusta e escalável para funcionalizar e auto-montar macroscópicas filmes monocamada de nanopartículas-ligante em substratos sem modelo descrito neste protocolo.

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

Espalhamento saturável e saturável reverso foram descobertos em partículas plasmônicas isoladas e adotados como um novo método de contraste sem branqueamento em microscopia de super-resolução. Aqui os procedimentos experimentais de detecção e extração de espalhamento não linear são explicados em detalhes, bem como como melhorar a resolução com o auxílio da microscopia de excitação saturada.

Medição da Dispersão Não-linearidades de um Nanoparticle plasmonic Individual

Descrevemos a síntese e as propriedades de nanopartículas multifuncionais de Fe2O3-Au produzidas por uma abordagem química úmida e investigamos suas propriedades fototérmicas usando irradiação a laser. As nanopartículas compostas de Fe2O3-Au retêm as propriedades de ambos os materiais, criando uma estrutura multifuncional com excelentes propriedades magnéticas e plasmônicas.

Híbrido multifuncional Fe<sub&gt; 2</sub&gt; ó<sub&gt; 3</sub&gt; -au Nanopartículas para Aquecimento plasmonic Eficiente

Aqui, apresentamos um protocolo para a in situ síntese de nanopartículas de ouro (AuNPs) dentro do espaço interlamelar de filmes de titanato de camadas sem a agregação de AuNPs. Nenhuma mudança foi observada espectral mesmo após 4 meses. O material sintetizado tem esperado aplicações em catálise, foto-catálise, e para o desenvolvimento de dispositivos plasmonic rentáveis.

In situ Síntese de Nanopartículas de Ouro sem agregação no espaço Interlayer de Layered titanato filmes transparentes

Demonstramos a fabricação de matrizes de periódicos nanocup ouro usando técnicas litográficas coloidais e discutir a importância dos filmes nanoplasmonic.

Fabricação de matrizes de periódicos Nanocup ouro usando litografia coloidal

Um protocolo para o photodeposição anisotrópica do paládio em Nanorods aqueously-suspendidos do au através da excitação localizada da superfície do Plasmon é apresentado.

Fotodeposição de PD em au Nanorods coloidal pela excitação de superfície Plasmon

Apresentado aqui é um protocolo para a síntese de nanopartículas de alossa de prata -paládio (Ag-Pd) suportadas no ZrO2 (Ag-Pd/ZrO2). Este sistema permite a colheita de energia da irradiação de luz visível para acelerar e controlar transformações moleculares. Isto é ilustrado pela redução de nitrobenzeno sob irradiação leve catalisada por Ag-Pd/ZrO2 NPs.

Preparação de Nanopartículas de Aliga de prata-paládio para catálise plasmônica sob iluminação de luz visível

Aqui, a síntese de sementes de ouro (Au) é descrita usando o método Turkevich. Essas sementes são então usadas para sintetizar nanopartículas de liga de ouro-estanho (Au-Sn) com propriedades plasmônicas ajustáveis.

Síntese aquosa de nanopartículas plasmônicas de liga de ouro-estanho

Aprenda a preparar óxido de grafeno reduzido usando luz visível e nanopartículas plasmônicas a temperatura ambiente. Este método químico livre e energeticamente eficiente oferece uma alternativa sustentável para aplicações em nanotecnologia.

De luz visível redução induzida de óxido de grafeno Usando nanopartículas plasmonic

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