Summary
제어 치수와 솔루션 suspendable 금 나노 튜브는 소수성 고분자 코어를 사용하여 다공성 양극 산화 알루미늄 (AAO) 멤브레인의 전기 증착에 의해 합성 할 수 있습니다. 골드 나노 튜브와 나노 튜브 배열 plasmonic biosensing, 표면 강화 라만 분광법, 사진 열 난방, 이온, 분자 운송, microfluidics, 촉매 및 전기 감지의 응용 프로그램에 대한 약속을 누르고 있습니다.
Abstract
구멍의 거의 평행 배열은 산성 환경 1, 2에서 알루미늄 포일을 양극 처리에 의해 생성 될 수 있습니다. 양극 산화 알루미늄 (AAO) 멤브레인의 응용 프로그램은 1990 년대부터 개발이 진행되었습니다 및 템플릿 주로 전기의 성장이나 기공 - 으러하여 고 종횡비 nanostructures의 합성에 일반적인 방법이되었다. 최근,이 멤브레인은 AAO의 멤브레인에서 합성되는 기능 nanostructures의 광범위한 라이브러리로 이어지는, 기공 크기와 밀도의 광범위한 상업적으로 사용할 수 있습니다. 이러한 복합 nanorods, 나노 와이어 및 금속, 무기 재료 또는 고분자 3-10으로 만든 나노 튜브가 포함되어 있습니다. Nanoporous 멤브레인가 잘 굴절률 센서, plasmonic 바이오 센서, 또는 표면 강화 라만 분광법 (SERS) 기판 11-16,뿐만 아니라 사진 열 등 다른 분야의 폭 넓은 범위로 수행 nanoparticle과 나노 튜브 배열을 합성하는 데 사용 된난방 17 permselective 교통 18, 19, 촉매 20, microfluidics 21 및 전기 감지 22, 23. 여기, 우리는 AAO의 멤브레인에 금 나노 튜브를 준비 할 수있는 새로운 절차를보고합니다. 중공 nanostructures는 plasmonic과 SERS 감지 잠재적 인 응용 프로그램이, 우리는 이러한 금 나노 튜브가 15 댐퍼 닝 감소 물질에서 발생하는 높은 감도 및 강력한 plasmon 신호를 허용합니다 기대하고 있습니다.
Introduction
자신의 크기가 침투 빛의 깊이 접근 할 때 (~ 50 나노 미터, nanoscale), 귀금속, 그리고 가장 중요한 금을, 절묘한 크기, 모양 및 환경에 의존 광학 특성 24, 25을 나타냅니다. 이 규모에서 직접 조명이 표면 plasmon 공명 (SPR)로 알려진 전도 전자의 코 히어 런트 진동이 발생합니다. SPR은 나노 구조의 크기, 모양, 및 주변 매체의 유전 특성에 크게 의존합니다. SPR 기반 장치 하위 파장 광학, SERS 기판, 그리고 매우 민감한 광학 센서 11-16, 26-29에 사용 신흥하기 때문에, 새로운 자료에 SPR 속성을 특성화에 큰 관심이 있습니다. 따라서,에 대한 계산 방법을 개발하는 것은 더 정확하게 크기와 구조가 plasmonic 응답 주요 목표 남아 다를 수있는 방법을 예측하고있다. AAO의 멤브레인의 사용은 입자 직경 또는 길이를 다양하게하는 편리한 방법을 갖게하고, 몇 가지 중요한 연구 나 신원을 확인하도록이 기능을 사용하여asured 및 입자의 직경, 길이, 가로 세로 비율 30, 31 변화와 plasmonic 응답을 계산. 아마도 plasmonic 재료의 가장 공부하고 성공적인 사용은 굴절률 기반의 바이오 센서로합니다. 이를 위해 근처에 적외선 (NIR) 범위 (~ 800 - 1300 nm의)에 빨간색의 resonances들은 굴절률 변화에 더 민감하며, "물 창"에 거짓말 때문에 바람직들은 물과 모두를 통해 전송되는 등 인간의 조직. 생체 plasmonic의 biosensing에서이 범위를 개방 흥미로운 가능성을 SPR 피크와 솔루션 suspendable nanostructures.
다공성 AAO는 전기 합성 또는 템플릿 으러에 의해 고분자 나노 튜브 나 나노 와이어를 준비하는 데 사용하고, 재료의 다양한에 적용 할 입증되었습니다. AAO의 멤브레인은 이제 솔루션 suspendable 고 종횡비 nanorods 및 고성능 plasmonic 바이오 센서 또는 SER 역할 nanostructured 배열을 합성하는 데 사용되는S 기판. AAO의 멤브레인은 대부분 고체 봉을 합성에 대한 템플릿으로 사용되어 왔습니다 있지만, 일부 경우에 그것은 중공 될 수있는 구조 바람직 할 수있다. Plasmonic 및 SERS 감지 응용 프로그램, 예를 들어, 표면 기반 있으며, 대형 표면 면적 - 투 - 볼륨 비율과 중공 구조는 강한 신호 생성 및 높은 감도 14, 15, 32으로 이어질 수 있습니다. 이와 관련하여, 금 나노 튜브는 실버 nanorods 33, 무전 해 도금 34, 35, 템플릿 구멍 36 표면 수정, 37, 솔 - 젤 방법 38, 및 전착 39-41에 경련 교체 반응 등 다양한 방법이 합성되었습니다. 이 syntheses는 일반적으로 제대로 형성, 다공성 나노 튜브를 남기거나 크기와 형태 이상 약간의 제어 할 수 있습니다. 금속 쉘은 AAO 막 42, 43의 폴리머 코어 위에 증착된다 Syntheses도보고되었습니다. 이 합성은 금 nanot를 남겨ubes는 기판에 바인딩하기 때문에 그들이 솔루션에서 공부 할 수 없습니다 폴리머 주위에 금의 성장을 할 수 있도록 템플릿 에칭에 의존하고 있습니다. 또한, 템플릿 에칭 몇 가지 잠재적 인 단점을 가지고있다. 템플릿 벽을 따라 첫째, 비 균일 기공 에칭은 비 균일 금 쉘의 두께가 발생할 수 있습니다. 둘째, 중요한 에칭은 (즉, 매우 두꺼운 벽 관을 위해) 완전히 기공 벽을 분해 할 수 있습니다.
최근, 교량 외이 있습니다. (3-헥실) 매우 높은 굴절률 감도 15 thiophene 코어 및 수율 솔루션 suspendable 금 나노 튜브 희생 폴리를 사용 AAO의 멤브레인에 금 나노 튜브를 합성 할 수있는 에칭 무료로 방법을보고했다. 그 및 이후 작업에서, 그것은 화학적 에칭없이 폴리머 코어 주위에 금 껍질을 입금하기 위해, 폴리머가 붕괴 할 내부 공간이되도록 관해야하며, 폴리머 등 그 얘기가됩니다 소수성해야한다는 사실을 발견했습니다 안부자체에 경과가 아닌 템플릿 기공 벽 16 준수합니다. 친수성 폴리머가 사용되면, 부분적으로 폴리머 코어를 다루는 금 "집"은 금 증착 44시 템플릿의 벽 중 하나에 폴리머 코어 준수를 나타냅니다 관찰된다. 여기, 길이, 직경 제어를 허용 속이 빈 금 나노 튜브의 합성에 대한 자세한 프로토콜은 (그림 1) 설명되어 있습니다. 이 솔루션 suspendable 금 나노 튜브는 plasmonic biosensing 또는 SERS 기판을 포함한 응용 프로그램의 광범위한 자료를 가능성이 있습니다.
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Protocol
1. 실버 작업 전극을 형성
- 양면 접착제를 사용하여 유리 접시에 AAO 막 기판 상단 측을 고정합니다. 참고 : 접착제와 접촉 막 영역을 최소화은 모공을 방해하므로.
- 금속 증발기의 기판 홀더에 유리 판을 설치 챔버를 닫고, 아래 1.0 μTorr의 압력으로 피난한다.
- 100 nm의 층의 두께에 도달 할 때까지 저항 소스 사용 0.8 Å / 초의 속도로 기판에 은색 알약을 (> 99.99 % 순도) 증발 다음의 최종 두께까지 1.5 Å / 초에 증발 속도를 증가 250 나노 미터에 도달합니다.
- 접착제를 용해하는 dichloromethane으로 침수 면봉으로 접착제 층을 닦고하여 AAO 멤브레인을 뗍니다.
2. 구리와 니켈을 Electrodepositing
- 단계 2-3를 개최하도록 설계된 사용자 정의 두 부분으로 오픈 얼굴 테플론 전기 화학 셀을 사용하여작업 전극 (그림 2)와 같은 역할을하는 전도성 박막과 접촉 AAO의 멤브레인. 셀 설계의 내용은 다른 곳에서 45 찾을 수 있습니다. 다음 아세톤, 에탄올과 세에게 18.2 MΩ 탈 이온수를 X 10 초 린스하여 테플론 세포를 청소합니다. 주위 실험실 공기를 건조 할 수있는 셀을 허용합니다.
- Viton O-링 (그림 2)와 함께 작업 전극 영역을 밀봉, 테플론 전기 화학 셀에 부드러운 알루미늄 호일의 조각에 막 은색 측을 배치합니다.
- 테플론 셀 구리 도금 용액 (0.95 M CuSO 4 (5H 2 O) 0.21 MH 2 SO 4) 3.0 ML을 추가합니다. 백금 카운터 전극, 수성 참조 전극과 종래의 세 전극을 설정하여 potentiostat에 알루미늄 호일 작업 전극을 연결합니다. 15 분에 -90 뮤직 비디오 대 자세 / AgCl의 잠재력을 적용합니다.
- 분리 참조 및 보조 전극을 제거 두 작품 CE를 유지테니까 호일로 그대로 AAO 막 한 다음 18.2 MΩ 탈 이온수를 실행하는 아래의 셀을 씻어. 셀 구멍에서 초과 구리 도금 솔루션을 제거 할 5 ML 18.2 MΩ 탈 이온수에 30 분에 몸을 담그고 보자.
- 빈 셀, 상업 니켈 도금 솔루션의 3.0 ML (기술 주식회사에서 순수 와트의 니켈을.) 추가하고 카운터 참조를 연결하고 단계 2.3에 설명 된대로 작동 전극. 20 분에 -900 뮤직 비디오 대 자세 / AgCl의 잠재력을 적용합니다.
- 분리 및 두 개의 피스 전지 및 AAO 막과 그대로 호일을 유지 참조 및 보조 전극을 제거합니다. 18.2 MΩ 탈 이온수로 전지 3 개 10 초를 씻어 그때는 구멍에서 초과 도금 솔루션을 제거 할 5 ML 18.2 MΩ 탈 이온수에 30 분에 몸을 담그고 보자. 셀 철저하게 밤새 주변 실험실 공기를 건조 할 수 있습니다.
3. 고분자 코어를 Electropolymerizing
- 그대로 테플론 셀 assembl을 가져potentiostat 외부 연결 장치가 불활성 분위기 장갑 상자에 y를.
- 디 에틸 에테르 46 %의 붕소 trifluoride의 3.0 ML 30 MM 3 hexylthiophene의 솔루션을 준비하고 테플론 전기 화학 셀에 추가 할 수 있습니다.
- 단계 2.3에 설명 된대로 potentiostat에 카운터와 작업 전극을 연결합니다. 자세 / AgNO 3 아세토 니트릴 참조 전극을 추가하고 단계 2.3에 설명 된대로 연결합니다. 10 분에 1500 뮤직 비디오 대 자세 / AgNO 3의 잠재력을 적용합니다. 0.1 mA의 순서에 전류가 성공적으로 증착 (그림 3)을 나타냅니다.
- 분리 및 두 개의 피스 셀 및 AAO 멤브레인을 유지 참조 및 보조 전극을 제거하고 그대로 돋보이게하고 초과 붕소 trifluoride를 제거하는 장갑 상자에 아세토 니트릴 5 ML로 세포를 씻어. 글러브 박스에서 셀을 제거하고 에탄올의 5 ML의 나누어지는과 헹굼 후 셀 20 분에 신선한 에탄올에 몸을 담그고 할 수 있습니다. 5 ML 마일을 다시 셀을 씻어 아프-Q 18.2이 MΩ 물을 deionized 한 다음 셀 20 분에 18.2 MΩ 탈 이온수에 몸을 담그고 할 수 있습니다. 그 주위 실험실 공기를 건조 할 수 있습니다.
4. 골드 쉘을 Electrodepositing
- 테플론 셀 상업적 금 도금 솔루션 (기술 주식회사에서 Orotemp 24 RTU)의 3.0 ML를 추가, 금 도금 솔루션은 완전히 모공에 침투 해 고분자 코어의 소수성 붕괴를 유도하도록 2 분의 피펫과 함께 섞는다.
- 작업 전극, 카운터 전극, 그리고 단계 2.3에서와 같이 potentiostat에 수성 참조 전극을 연결하고 다양한 시간에 대한 -920 뮤직 비디오 대 자세 / AgCl (5 분 ~ 5 시간)를 적용 할 수 있습니다. 0.5 mA의 순서에 전류가 성공적으로 증착 (그림 3)을 나타냅니다. 금 나노 튜브의 길이는 증착 시간 (그림 4)에 의해 결정됩니다.
- 18.2 MΩ 탈 이온수의 흐름에 따라 셀을 씻어하고 건조 할 수 있습니다.
- 테플론 셀 어셈블리에서 멤브레인을 제거하고, conc의 몇 방울과은, 동, 니켈을 용해. 실버 코팅면에 질산 (> 68%). 산을 제거하고 18.2 MΩ 탈 이온수와 멤브레인을 3 개 10 초를 헹굴.
- 황산 3시 1분 V / V 솔루션과 30 % 과산화수소 (Caution!이 솔루션은 강력한 산회 제이며, 유의해서 다루어 져야합니다)에 밤 멤브레인을 immersing하여 에칭 폴리머 코어.
- 산성 용액을 제거하고 18.2 MΩ 탈 이온수의 흐름에 따라 멤브레인을 씻어. 3.0 ML의 원심 분리기의 병에 작은 조각과 장소에 막 깨, 그리고 수성 3.0 M NaOH 용액의 2 ML를 추가합니다. 1000 rpm에서 40에서 온수 믹서 운영에 병을 선동 ° C 3 시간 또는 멤브레인이 해산 될 때까지.
- 21,000 XG에서 10 분 동안 혼합물을 원심 분리기, 표면에 뜨는 액체를 제거하고 replac18.2 MΩ 탈 이온수로 E. 이주기를 3 번씩 반복합니다. 유리 병이 지금 진정 sonication에 의해 일시 중지 될 수 금 나노 튜브가 포함되어 있습니다. sonication 및 정지시 솔루션은 빛 보라색을 나타납니다.
6. 골드 나노 튜브의 광 특성
- 광학 스펙트럼을 측정하기 위해 21,000 XG에서 10 분 동안 금 나노 튜브의 솔루션을 원심 분리기, 표면에 뜨는 액체를 제거하고 D 2 O.로 교체 이 과정을 3 번씩 반복합니다.
- 솔루션은 맑은 될 때까지 30 초 동안 혼합물을 Sonicate하고, 1 ML 석영 큐벳에 솔루션을 전송합니다.
- 참조 셀로 D 2 O로 큐벳을 사용하여 듀얼 빔 모드에서 작동, 200 nm의에서 UV / VIS 분광 광도계에서 2,000 나노 미터로 흡광 스펙트럼을 구합니다. 두 absorbances은 가로 및 세로 방향 plasmon 모드 (그림 5)에 해당하는 존재해야합니다.
- 솔리드 스테이트 스펙트럼, procee을 측정하는d는 5.2 단계입니다. 중지 유리 슬라이드에 그대로 막 배치합니다.
- 막과 투명성을 높이기 위해 D 2 O와 유리 슬라이드에 오줌.
- 유리 슬라이드에 고정 멤브레인을 부착하고 UV / VIS 분광 광도계를위한 박막 샘플 홀더에 장착합니다. 듀얼 빔 모드에서 작동, 200 nm의에 대한 참조로 유리 슬라이드를 사용하여 1,300 nm의에서 흡광 스펙트럼을 얻습니다.
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Representative Results
각 단계 후, 하나는 가시적 합성은 멤브레인의 색을 관찰하여 성공 여부를 확인할 수 있습니다. 구리 증착 후 (단계 2.3) 템플릿은 보라색 표시됩니다. 니켈 증착 동안 (단계 2.5) 템플릿은 서서히 검은 색으로 바뀝니다. 폴리머 증착 (단계 3.3) 후 템플릿 (그림 2) 어두운 보라색 / 검정색보다 광택 나타납니다. 성공 폴리머과 금색의 전형적인 chronoapmerograms는 (그림 3)가 포함되어 있습니다. 최종 에칭 단계 (5.2) 동안, 템플릿 인해 금 나노 튜브 SPR에 (그림 2) 보라색과 불투명 나타납니다. 막이 (단계 5.4) 해산 후, 금 나노 튜브는 전자 현미경 (그림 6)을 사용하여 시각화 할 수 있습니다. 금 나노 튜브는 두 템플릿 disso에 구리 TEM 그리드에 드롭 주조에 의해 솔루션에서 이미징, 또는 정렬 배열은 사전 SEM 무대에 샘플을 장착하여 금 기지를 성장으로 할 수 있습니다 lution. 막 기공 크기는 제조업체의 사양에 따라 10 ~ 250 나노 미터 다릅니다 직경을 결정합니다. 금 나노 튜브의 길이는 150 nm의에서 몇 미크론로 조정 할 수있는 증착 시간에 따라 달라집니다. 길이의 표준 편차가 15 % (그림 4)이 될 것으로 예상된다.
55 나노 미터 직경 구조의 대표 광학 스펙트럼 (그림 5) 포함되어 있습니다. 보이는 지역 (520 nm 정도)과 가까운 IR 지역 (~ 1200 nm의)에 누워 세로 방향 모드에 누워 가로 모드 : 55 nm의 직경 구조는 솔루션의 두 plasmon 모드를 나타냅니다. 가로 모드의 위치는 나노 튜브의 길이에 따라 달라집니다. 200 nm의 기공 크기 템플릿에 합성 Nanostructures는 솔루션에 흐린 갈색 표시, 모든 파장에 걸쳐 많이 산란됩니다.
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그림 1. 계획은 금 나노 튜브를 준비하기위한 절차를 묘사. AAO 막 중 한 쪽은 구멍 내의 구리와 니켈 층의 전착 (A) 다음에,은으로 코팅되어 있습니다. 폴리머 코어는 (B) 입금됩니다. 물 (C)에 노출되면 폴리머 코어는 축소. 골드 쉘은 (D) 입금됩니다. 모든 희생 자료는 속이 빈 금 나노 튜브 (E)를 항복 새겨 져 있습니다. 더 큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오 .
은색 코팅 AAO membra와 테플론 전기 화학 셀의 그림 2. 디지털 사진NE는 (A)과 후 (B) 조립하기 전에 알루미늄 호일에 내려 마주하고 있습니다. 희생 금속 및 고분자 후 구리 증착 한 후 AAO 멤브레인 (C), 니켈 증착 (D), 폴리머 증착 (E)과 금 나노 튜브 증착의 이미지 (F) 에칭되었습니다.
그림 3. -920에서 금 나노 튜브 전착의 Chronoamperograms 뮤직 비디오 (빨간색)와 1500 뮤직 비디오 (파란색)에서 폴리머 핵심 electropolymerization.
그림 4. Grap200 나노 미터의 금 나노 튜브에 대한 뮤직 비디오 -920에서 금 나노 튜브의 길이 대 전착 시간의 H. 길이와 시간 사이의 선형 상관 관계가 관찰된다. 오류 막대는 100 측정에서 기준 길이 1 표준 편차를 나타냅니다.
그림 5. 55 나노 미터 직경의 금 나노 튜브 (A)의 정렬 배열의 대표 흡광 스펙트럼. 솔루션의 대표 흡광 스펙트럼의 길이로 금 나노 튜브 (L) 증가 (B) 일시 중지되었습니다.
그림 6. (A) 55 나노 기공 템플릿에 준비 금 기판을 성장 금 나노 튜브의 정렬 배열의 SEM 이미지 <> / STRONG. 55 나노 기공 템플릿 (B)에서 조리 금 나노 튜브의 TEM 이미지. 200 nm의 기공 템플릿 (C)에서 조리 금 나노 튜브의 TEM 단면. 200 nm의 기공 템플릿 (D)에서 조리 금 나노 튜브의 TEM 이미지. 빨간색 화살표는 캐비티 크기를 나타내는 나노 튜브의 밝은 대비 영역을 강조 표시합니다.
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Discussion
AAO의 멤브레인에 nanorods의 템플릿 지시 합성이 점점 더 인기를 끌고있다, 그러나 nanorods의 syntheses는 자료 및 합성 조건의 사소한 변경에 대한 매우 민감한 경향이 있습니다. 여기 장점과 AAO의 멤브레인을 사용하는 제한의 포괄적 인 이해뿐만 아니라 nanostructures의 전기 합성을위한 AAO의 세포막을 사용하기위한 일반적인 지침으로, 설명되어 있습니다.
비대칭과 대칭 : AAO의 세포막을 구입하면 두 개의 일반적인 종류의 제공이 있습니다. 비대칭 멤브레인은 위로부터 아래로 다양 구멍 지름 있습니다. 템플릿의 하단은 일반적으로 결국 정렬, 병렬 배열로 연결 구멍의 분지 네트워크로 구성되어 있습니다. 대칭 멤브레인도 가능하며, 멤브레인의 전체 두께를 따라 균일 정렬 기공 직경과 함께 일반적으로 높은 품질입니다. 목표는 도착지를 만들 경우 이런 종류의 멤브레인이 선호됩니다기판에 바인딩 nanostructures의 불안.
구입 한 바와 같이, AAO의 멤브레인은 각 끝 부분에 개방되어 있습니다. 증발은 층의 목적은 멤브레인의 바다 표범 한쪽 끝 작동 전극을 형성하는 것입니다. 이 각각의 구멍은 합성시 개인 전기 화학 셀의 역할을 할 수 있습니다. 다음 단계는 금속의 전착이며, 비 균일 기공 직경과 멤브레인의 분지 지역에서 작성 비대칭 멤브레인이 필요합니다. 그것없이, 분지 및 불규칙 nanostructures이 형성되기 때문에이 단계는 중요합니다. 금속의 선택은 중요하지 않다하여 원하는 에칭 조건에 따라 달라집니다. 구리 때문에 높은 전도성, 낮은 비용, 및 제거의 용이성으로 사용되었다, 그러나 실버, 니켈, 금도 사용할 수 있습니다.
니켈 층은 electropolymerization 단계에 중요합니다. 이 단계의 목표는 일에 층을 형성하기 위해 구리의 상단에 200-500 nm의 니켈 코팅을 형성하는 것입니다전자 폴리머는을 준수합니다. 만 금과 니켈은 산화 중합을 지원하는 적절한 높은 업무 기능을 가지고 있습니다. 골드하지만, 금을 사용하므로, (또한 금으로 구성) 나노 튜브는 별도로 에칭 할 수없는 하나의 말에 봉인 된 튜브 될 것입니다. 니켈은 양쪽에 열려있는 솔루션 suspendable 금 나노 튜브가 필요한 경우이 단계에서 사용할 수있는 유일한 금속이다.
폴리머는 금 나노 튜브 쉘의 희생 핵심 역할을하지만 폴리머와 나노 튜브 형태의 선택은 매우 중요합니다. 폴리머, 이건 수성 금 도금 솔루션의 추가보다는 템플릿 벽에 부착시 자체에 붕괴되는 등 소수성해야합니다. 이 소수성 붕괴는 폴리머 코어 및 템플릿 벽과 양식에 전체 골드 튜브를 허용하지 않는 같은 합성 조건을 받게 친수성 고분자 사이에 증착 될 수있는 금 나노 튜브에 대한 공간을 제공합니다. 폴리머도에서 형성해야합니다폴리머로드 코어 (소수성 또는 친수성)과 우베보다는로드는 축소되지 따라서 금 나노 튜브 쉘 증착을 허용 할 수 없습니다. 폴리머 코어의 형태도 또한 그 결과 금 나노 튜브의 벽 두께에 영향을 미치는 electropolymerization에 사용되는 용매 / 전해질에 의해 영향을받습니다. 핵심 붕괴와 결과 금 나노 튜브의 벽 두께를 제어하는 방법의 메커니즘에 대한 자세한 설명은 최근에 문학 16에 설명되어 있습니다. 본 연구에서는, 우리는 같은 디 에틸 에테르에있는 단량체 46 %의 붕소 trifluoride 등 3 hexylthiophene 선택 우리는 얇은 벽, 높은 소수성 폴리-3-hexylthiophene 나노 튜브 7, 10을 생산하는 것으로 알려져 있기 때문에 전해질 / 용매.
마지막 단계는 금 쉘을 electrodepositing 있습니다. 이 시점에서 그것은 멤브레인의 기공이 전착을 방지하는 막힌되지 않습니다 보장하기 위해 중요합니다. 이것은 EA 후 린스 철저하게, 부드럽게 의해 달성 될 수채널 단계, 그리고 완전히 잠재력을 적용하기 전에 멤브레인을 투과하는 금 도금 솔루션에게 몇 분을함으로써. 막이 막힌되는 것을 가장 쉬운 표시 (아래에 설명 멤브레인의 직경이 1 μamp / 초, 13 ㎜)가 낮은 전류이다. 금 나노 튜브의 길이는 증착 시간을 증가하여 다양한 수 있습니다.
기본 금속과 고분자 코어를 에칭 산 후, 금 나노 튜브는 막에 남아 있습니다. 이 시점에서의 광학 특성을 배열로 공부 할 수 있습니다, 또는 템플릿이 해산 할 수 있으며, 자신의 균일 한 솔루션 광학 특성을 관찰 할 수 있습니다. 광학 측정을 수행 할 때 물이 길이 plasmon 모드가 발생 스펙트럼의 가까운 IR 부분에 영향을하므로 물의 흔적은, 중수소 산화물을 제거하고 교체되도록하는 것이 중요합니다. 광학 측정을위한 또 다른 중요한 고려 사항은 솔루션에 금 나노 튜브의 집합입니다. 유nmodified 금 나노 튜브는 솔루션에 남아있는 경우 통합, 따라서 간단한 sonication 완전히 이러한 나노 튜브의 집계를 반전하고, 자유롭게 전에 멸종 측정 그들에게를 중지해야합니다. 이러한 금 나노 튜브의 솔루션은 더 sonication을 필요로하기 전에, 그들의 크기에 따라 시간 분의 기간 동안 안정적으로 남아있다.
요약하면, 솔루션 suspendable 금 나노 튜브는 AAO의 멤브레인에서 준비 할 수 있습니다. AAO의 멤브레인은 높은 종횡비 nanorods의 배열을 합성하는 데 유용합니다,하고 nanoparticle 크기를 제어 할 매우 쉽습니다 점에서 솔루션을 기반으로 syntheses 이상의 장점이 있습니다. 솔루션 기반의 syntheses 복잡한 복합 또는 속이 빈 나노 입자를 합성, 더 많은 자료를 얻을 수 있지만 더 많은 제어 AAO의 멤브레인을 사용하며, 주문 배열의 합성 할 수 있습니다.
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Acknowledgments
이 작품은 토론토 대학, 자연 과학 및 캐나다의 공학 연구 협의회, 혁신, 그리고 온타리오 연구 기금을위한 캐나다 재단에 의해 지원되었다. DSS는 조기 연구원 수상 온타리오 교육부 감사를드립니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Reagent/Material | |||
| UniKera Standard Membrane | Synkera Technologies Inc. | SM-X-Y-13 | Anodic aluminum oxide membranes are available from synkera in various pore sizes ranging from 13 - 150 nm, and thicknesses from 50 to 100 μm. We use the 50 μm ones. They are symmetric, meaning the pore size is uniform from top to bottom. |
| Anopore Inorganic Membranes | Whatman | 6809-7023 | 13 mm diameter, 200 nm pore size. These membranes are very fragile. The pore diameters are not uniform throughout, so it is important to always use the bottom of the membrane as the working electrode |
| Silver Pellets %99.99 | Kurt J. Lesker | EVMAG40EXE-D | |
| Copper(II) sulfate pentahydrate | Sigma-Aldrich | 209189 | |
| Sulfuric acid | ACP | S8780 | Caution: corrosive liquid |
| Hydrogen peroxide (30%) | ACP | H7000 | Caution: oxidizing liquid |
| Nitric Acid | ACP | N2800 | Caution: corrosive fuming liquid |
| Sodium Hydroxide | Fisher Scientific | S318-1 | Caution: caustic powder |
| Watts Nickel Pure | Technic Inc. | 130859 | Product is no longer available from Technic inc., however other commercial nickelplating solutions will work. |
| Techni-Gold 434HS | Technic Inc. | X6763600 | Contains cyanide, do not acidify |
| Boron trifluoride diethyl etherate | Sigma-Aldrich | 175501-100ML | Must be stored and used under inert atmosphere |
| 3-hexylthiophene | Sigma-Aldrich | 399051-5G | |
| Deuterium Oxide | Sigma-Aldrich | 151880-100G | |
| Acetonitrile (anhydrous) | Sigma-Aldrich | 271004 | |
| Ethanol (anhydrous) | Caledon Labs | 1500-1-05 | |
| Equipment | |||
| EC Epsilon potentiostat/galvanostat | BASi (Bioanalytical Systems, Inc.) | N/A | Reference electrodes and platinum wires were included with the potentiostat, and replacements can be purchaes from BASi http://www.basinc.com/products/ec/epsilon/features.html |
| Cary 5000 UV-Vis-NIR spectrophotometer | Agilent Technologies | N/A | http://www.chem.agilent.com/en-US/products-services/Instruments-Systems/Molecular-Spectroscopy/Cary-5000-UV-Vis-NIR/Pages/default.aspx |
| Thermomixer R | Eppendorf | N/A | http://www.eppendorf.com/int/index.php?action=products&contentid=1&catalognode=9832 |
| Branson 2510 Ultrasonic Cleaner | Bransonic | Z244810 (From Sigma Aldrich) | http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/Z244910?lang=en®ion=CA |
| Covap 2 thermal evaporator | Angstrom Engineering | N/A | http://www.angstromengineering.com/covap.html |
| Millipore Synergy water purification system | Millipore | N/A | http://www.millipore.com/catalogue/module/c9209 |
References
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