Síntese de nanofios de Au substrato ligados através de um mecanismo de crescimento ativo de superfície

Desta vez, apresento o uso para gerar nanoestrutura unidimensional. A principal vantagem dessa técnica é que você pode traçar nanofios, uma temperatura longa sob condições amenas com operações simples de química úmida. Primeiro, em um frasco de quatro mililitros, dissolva 10 miligramas de trihidrato tetracloroáurico de hidrogênio em um mililitro de água deionizada.

Por PET 0,197 mililitros desta solução de estoque de ácido cloroáurico 2,5 milimolar em um balão de fundo redondo de 50 mililitros equipado com uma barra de agitação. Adicione 19,7 mililitros de água deionizada ao frasco e agite para obter uma solução de ácido cloroáurico 0,025 milimolar. Em seguida, em outro frasco de quatro mililitros, dissolva 10 miligramas de citrato trissódico di-hidratado em um mililitro de água deionizada.

Adicione 0,147 mililitros desta solução estoque de citrato de sódio de 0,1 grama por mililitro à solução diluída de ácido cloroáurico enquanto mexe. Em seguida, em um terceiro frasco de quatro mililitros, dissolva 2,3 miligramas de borohidreto de sódio e 0,6 mililitros de água deionizada para obter uma solução 0,1 molar, que deve ser usada em poucos minutos. Certifique-se de que a mistura de reação amarelo pálido esteja mexendo vigorosamente.

Pipetar rapidamente a solução de boro-hidreto de sódio para a mistura de agitação vigorosa, que se tornará imediatamente laranja brilhante. Continue mexendo a mistura por 10 minutos para obter as nanopartículas de ouro, conforme indicado por uma mudança gradual de cor para laranja-avermelhado. Os nano artigos podem ser armazenados por até uma semana.

Para sintetizar nanofios de ouro, primeiro corte um pedaço de cinco mililitros por cinco mililitros de um wafer de silício de 0,5 mililitro de espessura. Sonicar este substrato durante 15 minutos cada em água deionizada e etanol em sequência. Limpe o substrato limpo e deixe-o secar ao ar.

Em seguida, trate o substrato com plasma de oxigênio a 29,6 watts e 220 volts por 20 minutos. Durante o tratamento com plasma, em um frasco de 20 mililitros, dissolva 11,1 miligramas de APTES em 10 mililitros de uma mistura de um para um em volume de água deionizada e etanol para obter uma solução de 5 milimolares. Quando o tratamento com plasma terminar, mergulhe o substrato na solução de APTES por 30 minutos.

Em seguida, enxágue bem o substrato com cerca de 20 mililitros de etanol e água deionizada em sequência. Mergulhe o substrato na solução de nanopartículas de ouro por duas horas para permitir que as nanopartículas da semente sejam absorvidas em sua superfície. Em seguida, prepare 10 mililitros cada de uma solução de 1,65 milimolar de 4-MBA e etanol.

Adicione uma solução de 5,10 milimolares de ácido cloroáurico em uma mistura de um para um de água deionizada e etanol Adicione uma solução de 12,3 milimolares de ácido L-ascórbico em água deionizada. Combine 0,5 mililitros de cada uma das soluções de ácido cloroáurico e a solução de 4 MBA em um frasco de 10 mililitros. Agite o frasco para misturar as soluções.

Em seguida, pegue o substrato semeado com uma pinça e lave-o com 20 mililitros de água deionizada para remover nanopartículas de ouro não absorvidas. Mergulhe o substrato semeado na mistura de ácido cloroáurico em 4-MBA. Em seguida, adicione 0,5 mililitros da solução de ácido ascórbico à mistura.

Agite suavemente o frasco para injetáveis para misturar uniformemente as soluções. Deixe o substrato de molho na mistura sem mexer por 15 minutos. O ácido ascórbico do ar deve ser adicionado após a mistura de 4-MBA e ácido cloroáurico, caso contrário, causará nucleação homogênea imediata e os nanofios não crescerão.

Monitore a formação de bolhas durante o processo de crescimento. A superfície do substrato mudará de cinza brilhante para marrom-avermelhado na aparência. Em seguida, remova o substrato da mistura e enxágue com etanol e água deionizada.

Deixe secar ao ar depois. A superfície do substrato ficará com uma aparência dourada à medida que seca. Para sintetizar nanofios de ouro com segmentos alternados de diferentes espessuras, primeiro semeie nanopartículas de ouro em um substrato de silício, conforme descrito anteriormente.

Prepare também 10 mililitros de uma solução de 4 MBA de 1,65 milimolar, uma solução de ácido cloroáurico de 5,10 milimolares e uma solução de ácido ascórbico de 12,3 milimolares, conforme descrito anteriormente. Em seguida, dilua 0,1 mililitros da solução de 4 MBA de 1,6 milimolar, 20 vezes com etanol para fazer dois mililitros de uma solução de 4 MBA de 0,083 milimolar. Em um frasco de 10 mililitros, misture 0,5 mililitros cada uma da solução de 1,65 milimolar de 4-MBA, a solução de ácido cloroáurico e a solução ascórbica.

Vortex a mistura para formar solução de crescimento A.In outro frasco de 10 mililitros, combine 0,5 mililitros cada uma das soluções de 0,083 milimolares de 4-MBA, o ácido cloroáurico e a solução de ácido ascórbico. Vortex a mistura para obter a solução de crescimento B. Mergulhe o substrato semeado de nanopartículas de ouro e a solução de crescimento B por cerca de um minuto. Transferir rapidamente o substrato para o recipiente da solução de crescimento A e deixá-lo de molho durante dois minutos.

Repita a sequência de imersão uma vez, tomando cuidado para não deixar o substrato secar ao ser movido entre os frascos. Por fim, enxágue o substrato com 50 mililitros de etanol e 50 mililitros de água deionizada. Nanopartículas de ouro com diâmetros de três a cinco nanômetros, 15 nanômetros e 40 nanômetros foram semeadas com sucesso em substratos de wafer de silício.

Nanofios de ouro ligados ao substrato foram então cultivados a partir dessas sementes com 4-MBA como ligante. Os nanofios de ouro também foram cultivados com sucesso em superfícies de alumina, titanato de estrôncio, aluminato de lantânio, vidro, óxido de índio e estanho dopado com flúor. Nanofios com segmentos grossos e finos alternados foram cultivados por imersão alternada do substrato em soluções de crescimento com diferentes concentrações de ligantes.

E as nanoflores foram cultivadas secando rapidamente a solução de crescimento no substrato de silício. As estruturas dos nanofios também podem ser alteradas variando o ligante. Usando 4-MPAA, 2-naftalenotiol ou 3-MBA como ligante, produziram matrizes de nanofios ultrafinos.

O uso de misturas de 4-MBA e 3-MBA em várias proporções produziu nanofios cônicos. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como cultivar nanofios de crescimento a partir de um substrato estranho com mecanismo de crescimento na superfície.