Шаблон Направленный синтез Плазмонных нанотрубки золота с перестраиваемой поглощения ИК-

Решение-suspendable золота нанотрубок с контролируемым размеры могут быть синтезированы путем электрохимического осаждения в пористого анодного оксида алюминия (ААО) мембран использованием гидрофобного ядра полимера. Золото нанотрубки и нанотрубки массивов перспективны для применения в плазмонных биодатчиков, поверхностно-спектроскопии комбинационного расширения, фото-тепловой обогрев, ионного и молекулярного транспорта, микрофлюидики, катализа и электрохимических датчиков.

Общая цель этой процедуры заключается в синтезе суспензируемых в растворе плазмонных нанотрубок золота с перестраиваемыми инфракрасными поглощениями. Это достигается путем осаждения основными металлами в порах мембран Ao с помощью электродов, которые служат в качестве жертвенных подложек для поддержки золотых нанотрубок. Второй шаг заключается в электрополимеризации гидрофобного полимерного ядра, которое служит сердцевиной для осаждения золотой нанотрубки.

Затем золотая оболочка наносится электродом вокруг гидрофобного полимерного сердечника. Заключительным этапом является травление жертвенного полимерного ядра основных металлов и мембраны, высвобождая золотые нанотрубки в раствор золотых нанотрубок, демонстрирующих настраиваемые плазмонные поглощения в инфракрасном диапазоне, которые могут быть применены в различных областях, включая биосенсорику, фотовольтаику или оптику. Основное преимущество этой методики перед существующими методами, такими как реакции замещения авана и электропокрытие, заключается в том, что мы можем синтезировать непористые растворы, суспензируемые золотые нанотрубки с сильными поглощениями в видимой и инфракрасной областях.

С помощью нашей методики мы можем контролировать длину, а также внутренний и внешний диаметр нанотрубок, что позволяет нам настраивать поглощение инфракрасного излучения. Применение этого метода распространяется на оптическое биозондирование из-за чувствительности плазмонного абсорбента к преломляющемуся показателю, окружающему наноструктуру. Холодные нанотрубки также могут быть применены в качестве субстратов для микрофлюидики, перманентного селективного транспорта, фототермической терапии и фотоэлектрических элементов.

Синтез и изучение золотых нанотрубок может дать представление о том, как полые наноструктуры могут увеличить чувствительность плазмонных биосенсоров к показателю преломления. Визуальное представление этого метода имеет решающее значение, поскольку он является многопрофильным, включает в себя индивидуальное оборудование и ряд методов, которые не могут быть адекватно описаны в письменных инструкциях. Чтобы начать эту процедуру, закрепите подложку из анодной мембраны из оксида алюминия верхней стороной вверх на стеклянной пластине с помощью двустороннего клея.

Важно свести к минимуму площадь контакта мембраны с клеем, так как он будет закупоривать поры. Далее поместите стеклянную пластину в держатель подложки металлического испарителя. Закройте камеру и откачайте ее до температуры ниже 1,0 E минус шесть тор Используя резистивный источник, испаряйте серебряные гранулы на подложке со скоростью 0,8 ангстрема в секунду до тех пор, пока не будет достигнута толщина слоя в 100 нанометров.

Затем увеличьте скорость испарения до 1,5 ангстрем в секунду до тех пор, пока не будет достигнута конечная толщина в 250 нанометров. Закончив, извлеките образец из испарителя. Смочите ватный тампон дихлорметаном и с его помощью растворите клей, чтобы освободить мембрану.

Все этапы электроосаждения происходят в специальной двухкомпонентной тефлоновой электрохимической ячейке с открытой поверхностью, ячейке, описанной Баном Хольцером. Etal предназначен для удержания мембран в контакте с проводящей фольгой, которая служит рабочим электродом. Чтобы начать осаждение меди и никеля, очистите тефлоновую ячейку, промыв ее в течение 10 секунд, трижды ацетоновым этанолом.

И, наконец, 18,2 мега деионизированная вода. Дайте ячейке высохнуть в окружающем лабораторном воздухе. Далее поместите мембрану серебряной стороной вниз на кусок гладкой алюминиевой фольги, помещенный в тефлоновую электрохимическую ячейку, и запечатайте рабочую область электрода уплотнительным кольцом из витона.

Затем по 3,0 миллилитров омедненный раствор вносят в тефлоновую ячейку. Подсоедините рабочий электрод из алюминиевой фольги, платиновый счетчик электрода и водный электрод сравнения к потенциальному стату с помощью обычной трехэлектродной конфигурации. Примените потенциал отрицательных 90 милливольт против пары серебро, хлорид серебра в течение 15 минут после осаждения меди, мембрана будет казаться фиолетовой.

По завершении отсоедините и снимите электроды сравнения и вспомогательные электроды, сохранив при этом двухкомпонентную ячейку и мембрану. Затем промойте ячейку три раза в течение 10 секунд каждый с 18,2 мега деионизированной водой. Дайте клетке впитаться в течение 30 минут в пяти миллилитрах 18,2 мега деионизированной воды, чтобы удалить избыток медного раствора из пор.

Далее опустошите ячейку. Затем добавьте 3,0 миллиметра промышленного раствора для никелирования и снова подсоедините счетчик сравнения и рабочие электроды. Подайте потенциал отрицательного напряжения 900 милливольт против пары серебро, хлорид серебра в течение 20 минут во время осаждения никеля.

Шаблон будет медленно чернеть. После завершения осаждения никеля. Отсоедините и снимите электроды сравнения и вспомогательные электроды, сохранив двухкомпонентную ячейку и мембранный узел в целости.

Затем промойте ячейку три раза по 10 секунд каждой из них 18,2 мега деионизированной водой, прежде чем дать ей впитаться в воду на 30 минут. Чтобы удалить излишки гальванического раствора из пор, дайте ячейке тщательно высохнуть на окружающем воздухе лаборатории в течение ночи. Перенесите неповрежденный тефлоновый элемент в перчаточный ящик с инертной атмосферой, оснащенный внешними соединениями для потенциального стата.

Далее приготовьте раствор 30 миллимолярных трех хейл опина в 3,0 миллилитрах 46%-ного трифторида бора в диловом эфире, и добавьте его в тефлоновую электрохимическую ячейку. Затем подсоедините противоэлектрод, рабочий электрод и серебристый, нитрат серебра ацетилнитрильный электрод сравнения к потенциалам стата. Примените потенциал плюс 1500 милливольт против окислительно-восстановительного потенциала серебра, нитрата серебра.

Парочка на 10 минут. Токи порядка 0,1 миллиампера через 10 минут свидетельствуют об успешном осаждении. После электрополимеризации мембрана будет выглядеть темной, фиолетовой и глянцевой.

После завершения отсоедините и снимите электроды сравнения и вспомогательные электроды, сохранив двухкомпонентную ячейку, а также мембрану и фольгу. Далее промойте ячейку пятью миллилитрами ацетилнитрила в бардачке. Чтобы удалить излишки трифторида бора, выньте ячейку из бардачка и промойте пятью миллилитрами этанола.

Затем замочите ячейку в свежем этаноле на 20 минут. Еще раз промойте ячейку пятью миллилитрами 18,2 мега деионизированной воды и замочите в пресной воде на 20 минут. Дайте ячейке высохнуть в окружающем лабораторном воздухе.

Начните осаждение золотой оболочки с добавления 3,0 миллилитров коммерческого раствора для золотого покрытия в тефлоновый элемент. Аккуратно перемешайте раствор с помощью пипетки в течение двух минут, чтобы раствор для золотого покрытия полностью проник в поры и вызвал гидрофобный коллапс полимерного ядра. Затем подключите рабочий электрод, противоэлектрод и водный электрод сравнения к потенциальному стату и подайте отрицательное напряжение 920 милливольт против окислительно-восстановительной пары серебра и хлорида серебра.

Длина золотой нанотрубки определяется временем осаждения. Начальный ток около 0,5 миллиампер указывает на успешное осаждение. После осаждения промойте ячейку под струей 18,2 мега деионизированной воды и дайте ей высохнуть.

Снимите мембрану с тефлоновой ячейки и растворите серебро, медь и никель с несколькими каплями концентрированной азотной кислоты на стороне с серебряным покрытием. Затем удалите кислоту и промойте мембраны три раза в течение 10 секунд 18,2 мега деионизированной водой, затем протравите полимерное ядро, погрузив мембрану на ночь в объеме три к одному, объемный раствор серной кислоты и 30% перекиси водорода. После этого шага мембрана будет казаться фиолетовой и полупрозрачной.

На следующий день удалите раствор кислоты и промойте мембрану под струей 18,2 мега деионизированной воды. Затем разломайте мембрану на мелкие кусочки и поместите их в центрифугу объемом 3,0 миллилитров. Флакон. Добавьте в флакон два миллилитра водного молярного раствора гидроксида натрия 3,0 и перемешайте в нагретом миксере, работающем при 1000 об/мин и 40 градусах Цельсия, в течение трех часов или до растворения мембраны.

После растворения центрифугируйте смесь в течение 10 минут при давлении в 21 000 раз. Наконец, удалите надосадочную жидкость и замените ее 18,2 мега деионизированной водой. Повторите этот цикл три раза.

Флакон теперь содержит золотые нанотрубки, которые можно мягко подвешивать от сына к сыну и подвешивать. Раствор будет выглядеть как фиолетовый. Чтобы измерить оптические спектры золотых нанотрубок, центрифугируйте их в растворе в течение 10 минут при силе тяжести, в 21 000 раз.

Затем удалите надосадочную жидкость и замените ее на D two O. Повторите этот процесс три раза. Далее обрабатывайте смесь ультразвуком в течение 30 секунд, пока раствор не станет прозрачным, и перелейте раствор в один миллилитр кварца. Получение спектров затухания от 200 до 2000 нанометров в спектрофотометре, работающем в режиме двойного луча.

Будут присутствовать поглощения второго режима, соответствующие поперечной и продольной модам плазмина. Затем измерьте спектры твердого тела, поместив неповрежденную мембрану на предметное стекло и смочив ее D two O для повышения прозрачности. Затем установите предметное стекло на держатель образца из тонкой пленки и поместите его в спектрофотометр, способный работать в режиме двойного луча.

Получите спектр экстинкции от 200 нанометров до 1 300 нанометров, используя в качестве эталона предметное стекло. Показанное здесь измерение спектров экстинкции от 500 до 800 нанометров отражает диаметр 55 нанометров образованных золотых нанотрубок. Продолжительность может варьироваться в зависимости от времени осаждения, и здесь показаны три различных испытания.

Каждый из них представляет собой отдельное осаждение, сканирование времени и просвечивающую электронную микроскопию также можно использовать для измерения физических характеристик золотых нанотрубок. Здесь показано изображение поперечного сечения золотой нанотрубки с помощью сканирующего электронного микроскопа, полученное с использованием пропускания 55-нанометрового шаблона PO. Электронная микроскопия дает столь же высокое разрешение при измерении физических размеров, таких как диаметр и длина различных золотых нанотрубок.

На этом графике 100 нанотрубок были измерены для семи различных времен осаждения. Это привело к линейной корреляции времени и продолжительности осаждения. После этой процедуры золотые нанотрубки могут быть функционализированы с аналитами, такими как ДНК или другие биомолекулы, а их полезность в качестве биосенсоров может быть исследована путем измерения сдвига в плазменном резонансе, вызванного событиями связывания аналита.

Этот метод позволит исследователям в области плазмы и нанотехнологий глубже изучить, как форма может влиять на оптические свойства. Золотые нанотрубки также могут действовать как датчики показателя преломления, которые могут более точно обнаруживать события молекулярного связывания. Посмотрев это видео, вы должны хорошо понимать, как насаждать металлы и полимеры электродами в порах анодных мембран из оксида алюминия, синтезировать как композитные, так и однокомпонентные нанотрубки и измерять их оптические свойства.