Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Chemistry

تقنية لFunctionalize وتجميع الذاتي عياني الجسيمات النانوية يجند أحادي الطبقة أفلام على ركائز خالية من قالب

Published: May 9, 2014 doi: 10.3791/51282

Summary

يوصف تقنية بسيطة وقوية وقابلة لfunctionalize وتجميع الذاتي العيانية الأفلام أحادي الطبقة جسيمات متناهية الصغر يجند على ركائز خالية من القالب في هذا البروتوكول.

Abstract

يصف هذا البروتوكول تقنية التجميع الذاتي لخلق افلام أحادي الطبقة العيانية يتألف من يجند النانوية المغلفة 1، 2. تقنية بسيطة وقوية وقابلة للتطوير functionalizes بكفاءة الجسيمات النانوية المعدنية مع ثيول-بروابط غير قابلة للامتزاج في خليط الماء / المذيبات العضوية السماح للتطعيم السريع للجماعات ثيول على سطح جسيمات متناهية الصغر من الذهب. وبروابط مسعور على النانوية ثم سرعان مرحلة فصل الجسيمات النانوية من تعليق مائي ومقرها حصر لهم واجهة الهواء السائل. هذا يدفع النانوية المغطاة يجند لتشكيل أحادي الطبقة المجالات في واجهة الهواء السائل. استخدام المذيبات العضوية غير قابلة للامتزاج في الماء مهم لأنه يمكن نقل النانوية من واجهة على ركائز خالية من القالب. وتتوسط تدفق من خلال سطح التوتر التدرج 3 و 4 و يخلق العيانية، عالية الكثافة، أحادي الطبقة nanopأفلام المادة يجند. يمكن تعميم هذه التقنية التجميع الذاتي لتشمل استخدام جزيئات من المؤلفات مختلفة، وحجم، وشكل، وربما يؤدي إلى أسلوب التجميع كفاءة لإنتاج الأفلام ذات التكلفة المنخفضة، العيانية، عالية الكثافة، أحادي الطبقة جسيمات متناهية الصغر للتطبيقات واسعة الانتشار .

Introduction

وقد اجتذب التجميع الذاتي للجزيئات النانو الأفلام العيانية اهتماما كبيرا لخصائص فريدة من نوعها مصممة من الهندسة وتكوين عناصر 5 وربما يؤدي إلى مجموعة واسعة من التطبيقات البصرية والالكترونية والكيميائية 6-14. لتجميع الذاتي مثل هذه الأفلام يجب أن تكون معبأة الجسيمات النانوية المعدنية توج مع بروابط إلى عالية الكثافة، الطبقات الوحيدة. ولكن العديد من القضايا التجمع تحتاج إلى معالجة للمضي قدما في تطوير مثل هذه المواد.

الأولى، استقرت السطحي عادة يتم تخليق جزيئات معدنية بالطرق الرطب الكيمياء في تعليق تمييع 15. لمنع التجميع والسيطرة على التباعد بين الجسيمات النانوية في الأفلام، وتحتاج النانوية أن توج مع قذائف يجند. بعد أن تم بين functionalized النانوية مع بروابط تبقى النانوية عادة في تعليق المخففة نسبيا. وهناك تقنية ومن ثم شمال شرقeded في تقرير المصير، تجميع الجسيمات النانوية إلى العيانية، عالية الكثافة، والأفلام أحادي الطبقة 16، 17.

تشنغ وآخرون 18 مرحلة نقل nanorods الذهب باستخدام البوليسترين thiolated في تعليق رباعي هيدرو الفوران للماء. ونانواعواد حيث ثم إعادة علقت في الكلوروفورم وضعت قطرة في واجهة بين الهواء والماء وتبخرت ببطء، وتشكيل الأفلام أحادي الطبقة. Bigioni وآخرون 17 خلق الطبقات الوحيدة العيانية من dodecanethiol توج nanospheres الذهب باستخدام يجند الزائدة وتبخر المذيبات السريع، ولكن nanospheres بحاجة إلى أن تكون مرحلة نقل قبل تجميع الذاتي.

مرة واحدة تتشكل الأفلام أحادي الطبقة التي يحتاجون إليها عادة ليتم نقلها على ركيزة. ترى مايا وآخرون. 3 nanospheres تقتصر على واجهة المياه التولوين ونقلتهم على ركائز خالية من قالب باستخدام التدرجات التوتر السطحي. وبالمثل، جونسون 4 nanospheres الفضة معلقة في يجند الزائدة ومن ثم ترجمتها النانوية فوق جدران القارورة باستخدام التدرجات التوتر السطحي من اثنين من سوائل قابلة للامتزاج. بينما توجد تقنيات التجميع لمعالجة كل هذه القضايا وهناك حاجة ضرورة لتقنيات أكثر كفاءة للمساعدة في تطوير الإنتاج السينمائي جسيمات متناهية الصغر على نطاق واسع.

نحن هنا يبرهن على وجود تقنية واضحة وقوية تجمع بين القضايا التجميع الذاتي الثلاث المذكورة أعلاه في ل'وعاء واحد "تقنية واحدة، كما هو موضح في الشكل رقم 1. A المياه المذيبات العضوية غير قابلة للامتزاج (مثل رباعي هيدرو الفوران، سلفوكسيد dimeythl)، ويستخدم ل الأولى بسرعة وكفاءة functionalize ثيول-بروابط (على سبيل المثال، ثيول ألكان، ثيول-إيني، ثيول فينول) على الجسيمات النانوية (على سبيل المثال nanospheres الذهب، نانواعواد، الخ). الخليط ثم يدفع التجميع الذاتي للجزيئات في العيانية، عالية الكثافة، monolaالأفلام ريال يمني في واجهة الهواء السائل باستخدام مرحلة الانفصال. أخيرا، والأفلام أحادي الطبقة النانوية تشكل على ركائز خالية من قالب باستخدام التدرجات التوتر السطحي من المياه / خليط المذيبات العضوية، الشكل 2 والشكل 3.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. الطبقات الوحيدة يجند-جسيمات متناهية الصغر تجميعها الذاتي

كمثال توضيحي للتقنية التجميع الذاتي، ويتم إنتاج العيانية، ثيول ألكان-توج nanosphere الذهب الأفلام أحادي الطبقة على النحو التالي:

  1. تركيز 15 نانومتر الذهب nanospheres (متوفرة تجاريا في مناطق ذات كثافة رقم: 10 12 الجسيمات / مل) إلى ~ 10 13 الجسيمات / مل في الماء.
    1. وضع 15 مل من الماء المخففة تعليق nanosphere إلى تصفية الطرد المركزي فائقة (100 K الاسمية حد الوزن الجزيئي).
    2. الطرد المركزي فلتر / قارورة في 4،500 x ج لمدة 2 دقيقة أو حتى يبقى سوى عدد قليل من مل في غرفة التصفية.
  2. resuspend وnanosphere في حوالي 1 مل من منزوع الأيونات (DI) المياه مثل أن تركيز جسيمات متناهية الصغر هي جسيمات 10 13 / مل. تعليق غير مستقرة لعدة ساعات معلق مرة واحدة في المياه DI.
    1. تحقق من كثافة عدد وتأكيد النانوية هكتارلقد لا تجميعها. يخفف من جسيمات متناهية الصغر التعليق المركزة بعامل 1:10 إلى تركيز الأصلي عن طريق وضع 0.150 مل من تعليق في كوفيت (1 سم طول المسار)، وهذه الإضافة 1.35 مل من الماء DI.
    2. وضع كفيت في مطياف وقياس الطيف الامتصاصية من التعليق والتعليق الأصلي. قارن بين موقف الذروة والعرض الكامل في نصف الحد الأقصى لضمان لم يحدث التجميع. يجب أن يكون حجم قمم الامتصاصية للعينات تقريبا نفس، وبالتالي ضمان عينة مركزة أكثر كثافة بعامل 10.
  3. في قارورة زجاجية نظيفة 20 مل البورسليكات منفصلة إضافة 1 مل من رباعي هيدرو الفوران (THF).
  4. إضافة بروابط-ثيول ألكان (مثلا 5 مل من 1،6-hexanedithiol و 5 مل من 1-dodecanethiol) إلى THF ويهز الحل لمزيج متجانس. وينبغي أن يضاف يجند ما يكفي لتغطية ما لا يقل عن مساحة كامل النانوية مع وقف التنفيذ. خدمة ممتازق ق يجند يزيد من سرعة وكفاءة التفاعل.
  5. في غطاء الدخان، صب محتويات القارورة التي تحتوي على nanospheres الذهب في قارورة من THF-بروابط.
  6. المسمار بسرعة على غطاء القارورة ويهز بقوة لمدة 15 ثانية.
  7. إزالة الغطاء وتعيين قنينة عليها في غطاء الدخان، الشكل 1 (أ). اعتمادا على بروابط المستخدمة، مجالات الأفلام جسيمات متناهية الصغر من الذهب تشكل بسرعة في واجهة الهواء السائل، والشكل 1 (ج). سوف تبدأ بعد ذلك الأفلام لترجمة ما يصل الجانبين من القارورة، الشكل (1) د. تقريبا وتوج كل النانوية مع ثيول يجند، وإزالتها من التعليق، ونقلها إلى جانبي القارورة في حدود 1 ساعة، الشكل 1 (ه).

2. نقل في الطبقات الوحيدة على ركائز القابل للإزالة

  1. لنقل الأفلام على الزجاج القابلة للإزالة السيليكون وركائز رقاقة: قطع ركائز في مساحة 12.5 مم × 25.4 مم باستخداميخدش القلم / عجلة.
    1. ركائز الزجاج: نظيفة باستخدام شطف الأسيتون، يعقبه شطف ايزوبروبيل، وأخيرا شطف المياه DI. السماح للركائز لتجف، انتقل إلى القسم 2.2.
    2. رقاقة السيليكون ركائز: في غطاء الدخان إعداد البيرانا حل (3 أجزاء يتركز حامض الكبريتيك إلى 1 جزء 30٪ بيروكسيد الهيدروجين، تنبيه: مؤكسد، أكالة). وضع 15 مل من حمض الكبريتيك إلى 20 مل زجاج البورسليكات قارورة. لهذه الإضافة ببطء 5 مل من 30٪ بيروكسيد الهيدروجين. لا سقف القارورة. توخي الحذر؛ الخليط هو الطاردة للحرارة العالية. انظر المرجع لمزيد من المعلومات سلامة 19.
    3. submerse بعناية ركائز رقاقة السيليكون في حل سمكة البيرانا لمدة 30 دقيقة، وإزالة، وشطف مع الماء DI والجافة مع النيتروجين.
    4. كخطوة اختيارية، القارورة تستخدم لتبادل جسيمات متناهية الصغر يجند والتجميع الذاتي يمكن الملحية لإجبار جميع الجسيمات النانوية على الركيزة الزجاج أو الاشتراكيةlicon يفر بدلا من جدران القارورة الزجاجية، انتقل إلى القسم 2.2 خلاف ذلك.
    5. ملء قارورة زجاجية مع حل سمكة البيرانا (تنبيه: مؤكسد، أكالة)، راجع القسم 2.1.2.
    6. تسمح القارورة لينقع لمدة 30 دقيقة. بعد 30 دقيقة شطف القارورة بالماء DI.
    7. ملء قارورة مع 1٪ ت / ت من hexamethyldisilazane في الأسيتون وقبعة.
    8. السماح للقارورة مختومة لينقع لمدة 24 ساعة، ثم يشطف بالماء DI والجافة مع النيتروجين.
  2. قبل الهز (القسم 1.6) إدراج الركيزة في القارورة. المسمار على الغطاء واهتزاز.
  3. بعد إزالة الغطاء والهز، وذلك باستخدام ملاقط، ضع الركيزة عمودي تقريبا ضد الجدار القارورة.
  4. استخدام ماصة لمعطف خليط التفاعل على الركيزة. يتوقف رد الفعل عندما تبخرت كل المذيبات العضوية أو تم إزالة كافة جسيمات متناهية الصغر من التعليق.

3. تحليل أحادي الطبقة

  1. تقديرالتعبئة كفاءة nanospheres في أحادي الطبقة بسرعة من خلال مراقبة انتقال والخصائص الانعكاسية للفيلم. إلقاء الضوء على أحادي الطبقة على ركائز الزجاج من وراء مع مصدر الضوء الأبيض. مع مصدر الضوء الأبيض، وينبغي مراعاة فيلم الملونة موحدة لارتفاع الكثافة الأفلام جسيمات متناهية الصغر في نقل أحادي الطبقة وانعكاس مثل الذهب لوحظ في التفكير، والشكل 2.
  2. استخدام مطياف (انظر القسم 1.2.2) لقياس الطيف الامتصاصية العيانية من الطبقات الوحيدة، الرقم 4. تطبيع الطيف الامتصاصية مع شريحة زجاجية نظيفة. تحميل فيلم أحادي الطبقة، على ركيزة الزجاج، في مسار شعاع من مطياف وجمع الطيف الامتصاصية.
    ملاحظة: يجب أن يكون ذروة الامتصاصية الحمراء تحولت بشكل كبير عدة مئات نانومتر تبعا ليجند المستخدمة. يجب أن يكون عامل الجودة من ذروة الامتصاصية مماثلة لقيمة تمييع تعليق، ولكن قليلا فقط بroadened (الشكل 4). إذا الذروة الامتصاصية واسع جدا محددة أو غير محددة جيدا ثم الأفلام أحادي الطبقة هي على الأرجح من نوعية رديئة، انتقل إلى القسم 3.3 لمزيد من التوصيف.
  3. دراسة المنظمة نانوية من nanospheres باستخدام المسح الضوئي المجهر الإلكتروني (SEM) من الطبقات الوحيدة نقل على ركائز رقاقة السيليكون (انظر القسم 2.1.2) كما هو موضح في الشكل 3. إذا كانت الأفلام على الزجاج ركائز ربط الشريط الموصلة إلى زاوية واحدة من الفيلم وطحنه حتى صار قاعدة التمثال ووزارة شؤون المرأة لمنع شحن والسماح التصوير.

4. تقنيات نقل المرحلة كفاءة لعضوي قابل للذوبان النانوية

  1. لاستخدام هذه التقنية وسيلة فعالة لfunctionalize النانوية مع ثيول-بروابط، صب الحل المتبقية من الجزء السفلي من القارورة بعد رد الفعل كاملة، القسم 1.7، وتجفيف المواد في القارورة تحت النيتروجين.
  2. إضافة المذيبات العضوية (على سبيل المثالالكلوروفورم، والتولوين) لاعادة تعليق النانوية مع ما يقرب من 100٪ نقل مرحلة الجسيمات والانتعاش.
  3. كرر القسم 1.2.1 لضمان لم تجميعها النانوية على اعادة تعليق في المذيبات العضوية. إذا الذروة الامتصاصية لائحة، نسبة إلى التعليق الأصلي، يصوتن العينة لمدة 15 دقيقة للمساعدة redisperse النانوية، الشكل 4.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

الشكل 1 (أ) يظهر تعليق nanospheres الذهب، بروابط-ثيول ألكان، رباعي هيدرو الفوران والماء في قارورة زجاجية فورا بعد الخلط. ويرد التخطيطي لمراحل التجميع الذاتي الثلاثة الرئيسية، ونقل المرحلة، مرحلة الانفصال، والتوتر السطحي التدرج بوساطة النقل الفيلم في الشكل 1 (ب) كما توسعت وجهة نظر في واجهة الهواء السائل بالقرب من الجانب من القارورة.

المجموعات ثيول على بروابط السندات بسرعة إلى nanospheres الذهب بعد الاختلاط، وتشريد بالسطح الأيونية، مما تسبب في nanospheres لتصبح أكثر مسعور وغير قابلة للامتزاج في THF. كثافة أقل من THF، نسبة إلى الماء، ويساعد في نقل nanospheres بسرعة إلى واجهة الهواء السائل حيث تصبح محصورة من قبل الحد من الطاقة الحرة، الشكل 1 (ج). تعليق بروابط في المذيبات العضوية غير قابلة للامتزاج في الماء أيضا يزيد من مساحة السطح المتاحة بين ثيول-بروابط ونان ospheres، وزيادة معدل نقل nanospheres المرحلة، بالمقارنة مع الأنظمة التي تستخدم اثنين من سوائل قابلة للامتزاج 3، 4.

تبدأ المجالات العيانية أحادي الطبقة من nanospheres عادة لتشكيل في واجهة الهواء السائل في غضون عدة دقائق بعد الاختلاط، ولكن هذه العملية هو يجند التابعة. اهتزاز القارورة أيضا معاطف جانبي القارورة مع طبقة رقيقة من التعليق. وTHF في طبقة رقيقة على جانبي القارورة يتبخر بشكل أسرع من الماء، وخلق التوتر الانحدار السطح بين رقيقة وتعليق السائبة. السائل ثم يتدفق من الأقل إلى المناطق العالية التوتر السطحي يحمل المجالات nanospheres من واجهة الهواء السائل حتى من جانب القارورة، الشكل 1 (د) 3. بعد أن تبخرت كل المذيبات العضوية أو تم إزالة كافة nanosphere من التعليق على رد فعل كاملة، الشكل 1 (ه).

-together.within صفحة = "دائما"> الشكل 1
. الرقم 1 تقنية التجميع الذاتي (أ) تعليق 15 nanospheres الذهب نانومتر، بروابط-ثيول ألكان، رباعي هيدرو الفوران والماء في قارورة زجاجية (ب) تخطيطي للمراحل التجميع الذاتي الثلاثة الرئيسية.؛ نقل المرحلة، مرحلة الانفصال، ونقل الفيلم. (ج) نقل المرحلة وفصل الجسيمات النانوية في واجهة الهواء السائل. (د) التوتر السطحي التدرج بوساطة النقل من المجالات أحادي الطبقة جسيمات متناهية الصغر. (ه) رد فعل مكتمل.

(~ سم) وأظهرت العيانية الأفلام أحادي الطبقة جسيمات متناهية الصغر يجند باستخدام هذه التقنية دون متعددة الطبقات أو كبيرة التدرجات كثافة الجسيمات على ركيزة خالية من القالب. الشكل 2 هو صورة لتوج 15 نانومتر الذهب nanosphere monol رايتس-ثيول ألكان فيلم آير على ركيزة الزجاج يعكس جزئيا ضوء (الجانب الأيمن)، مما يدل على جزء ارتفاع حجم nanospheres ونقل الضوء (الجانب الأيسر)، مما يدل على الحفاظ على الأصداء مأكل، والتوحيد والوضوح البصري. إذا أكثر من طبقة واحدة موجودا فإنه يمكن بسهولة أن ينظر بالعين المجردة 1. الحافة اليمنى من الفيلم لديه بالسطح الزائدة موجودة على السطح العلوي مما أدى إلى تلون طفيف في الضوء المنعكس. الصور أحادي الطبقة إضافية يمكن العثور عليها في المراجع 1 و 2.

الرقم 2
الشكل 2. عياني الطبقات الوحيدة nanosphere الذهب. ألكان-ثيول توج nanosphere الذهب أحادي الطبقة الفيلم على ركيزة الزجاج يحيل جزئيا ضوء (الجانب الأيسر) والتي تعكس الضوء (الجانب الأيمن).

الآثار البيئية-together.within صفحة = "دائما"> الشكل 3 يعرض الصور SEM كاذبة اللون من توج 15 نانومتر nanosphere الذهب أحادي الطبقة فيلم ثيول ألكان على ركيزة رقاقة السيليكون. الشكل 3 (أ) يبين حافة الفيلم، مما يدل على الأفلام هي الطبقات الوحيدة وحزمة nanospheres في المجالات غير متبلور في جداول طول المجهرية. في طول نانوية ميزان الأفلام تحتوي على سداسي المجالات وثيقة معبأة كما يتضح من تحويل فورييه للصورة في الشكل 3 (ب) (الشكل).

الرقم 3
الرقم 3. الصور SEM كاذبة اللون. ثيول ألكان توج-15 نانومتر الأفلام nanosphere الذهب أحادي الطبقة. أقحم في الزاوية العلوية اليمنى من (ب) وتحويل فورييه من الصورة.

الامتصاصية التجريبية تطبيع ومدمج يظهر فيلم أحادي الطبقة التي تتكون من توج nanospheres الذهب 15 نانومتر ثيول ألكان على ركيزة الزجاج (خط أحمر)، وتعليق 15 نانومتر nanospheres الذهب في الماء (الخط الأزرق) ونقلها إلى مرحلة الكلوروفورم (الخط الأخضر) في الشكل 4. على الرغم من تحول ووسع قليلا، نسبة إلى تعليق مائي، بسبب الجسيمات الجسيمات اقتران 20 والتغيرات في المتوسط ​​المضيفة، والحفاظ على الأصداء مأكل جيدا للفيلم أحادي الطبقة نظرا لكثافة nanospheres.

الرقم 4
الشكل 4. تطبيع التجريبية الامتصاصية الأطياف. الامتصاصية عياني من 15 nanospheres الذهب نانومتر في تعليق المياه (الخط الأزرق)، ونقلها إلى مرحلة تعليق الكلوروفورم (الخط الأخضر) وكفيلم أحادي الطبقة (خط أحمر).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

يصف هذا البروتوكول واحد 'وعاء واحد "تقنية التجميع الذاتي لخلق العيانية الأفلام أحادي الطبقة جسيمات متناهية الصغر باستخدام يجند نقل المرحلة، مرحلة الانفصال والتدرجات التوتر السطحي. وميزة هذا الأسلوب هو أنه يجمع بين ثلاث عمليات التجميع الذاتي في عملية منخفضة التكلفة واحدة؛ من قبل بسرعة وكفاءة تخلص نقل النانوية، وتجميع الجزيئات في الطبقات الوحيدة في واجهة الهواء السائل ونقل الأفلام أحادي الطبقة على ركائز خالية من القالب.

العناصر الأكثر أهمية لخلق الطبقات الوحيدة عالية الكثافة تستخدم سيترات توليفها حديثا استقرت جزيئات الذهب، واختيار مناسبة الركيزة / يجند / المذيبات، والسيطرة على معدل التبخر ودرجة الحرارة، وذلك باستخدام مواد خالية من الملوثات.

وقد لوحظ أن معدل نقل المرحلة nanosphere إلى الانخفاض مع زيادة سن النانوية، ويفترض من الفصلفي نفس الفئة في الكيمياء السطحية nanosphere 21. وعادة ما كان 'الحياة مرة' من جزيئات الذهب أقل من 3 أشهر من عندما تم تصنيعه فيه. في حالة شراء الذهب النانوية، ومعدل نقل المرحلة أيضا تقلص إلى حد كبير إذا كانت الشركة المصنعة استقرار الجسيمات النانوية في كميات مفرطة من السطحي 'غير معروف'. كان معدل نقل مرحلة يصعب قياسها كميا لnanospheres التجارية منذ كانت في سن والسطحي المجهولة. لأقطار nanosphere أكبر (> 30 نانومتر) حجم nanospheres يعيق تشكيل الفيلم كبيرة وانخفض المناطق الفيلم عادة ملليمتر مربع. ركائز مسعور، مثل تفلون، لا تشكل الأفلام الجيدة منذ-THF المياه لا يمكن أن تبلل السطح وبعد ذلك نقل الفيلم على سطح الركيزة.

كمية يجند المستخدمة يجب أن تكون كافية لتغطية مساحة كاملة من الجسيمات النانوية في تعليق رس مراقبة تشكيل الفيلم في واجهة الهواء السائل وتمكين لترجمة الأفلام من الناحية القارورة. مضيفا بروابط الزائدة زيادة كبيرة في السرعة والارتفاع النهائي الأفلام صلت على الركيزة 1. كثافة التعبئة من جسيمات متناهية الصغر في الأفلام أحادي الطبقة يعتمد أيضا على يجند محددة مختارة؛ تم اختبار thiol-alkane/ene/phenol وجميع عملت بشكل جيد إلى حد معقول، منفردة أو مجتمعة. الرقم الهيدروجيني للخليط التفاعل هو أيضا معلمة هامة وسيكون موضوع الدراسات المستقبلية.

هذه التقنية التجميع الذاتي، مع مزيد من الصقل، قد تمكن من تطوير مستقبل الإنتاجية العالية، الانضباطي هياكل جسيمات متناهية الصغر يجند.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

والكتاب ليس لديهم ما يكشف.

Acknowledgments

وأيد هذا العمل مع التمويل المقدم من مكتب البحوث البحرية. J. فونتانا يقر المجلس الوطني للبحوث ما بعد الدكتوراه لالزمالة.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1,6-hexanedithiol Sigma H12005-5G
1-dodecanethiol Sigma 471364-100ML
20 ml liquid scintillation vials Sigma Z253081-1PAK
Acetone Sigma 650501-1L
Amicon ultra-15 centrifugal filter Millipore 100K
Centrifuge Sorvall RC5B
Centrifuge Eppendorf 5810R
Deionized water In-house N/A
Glass slides Sigma CLS294875X25-72EA
15 nm gold nanospheres Ted Pella, Inc 15703-1
Hexamethyldisilazane Sigma 52619-50ML
Hydrogen peroxide (30%) Sigma 216763-100ML
Scanning electron microscope Carl Zeiss Model 55
Polished silicon wafer Sun Edison N/A
spectrometer OceanOptics USB4000-VIS-NIR
Sulfuric acid Fisher A300-212
Tetrahydrofuran Sigma 401757-100ML

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Fontana, J., Naciri, J., Rendell, R., Ratna, B. R. Macroscopic self-assembly and optical characterization of nanoparticle–ligand metamaterials. Advanced Optical Materials. 1, 100-106 (2013).
  2. Fontana, J., et al. Large surface-enhanced Raman scattering from self-assembled gold nanosphere monolayers. Applied Physics Letters. 102, (2013).
  3. Mayya, K. S., Sastry, M. A new technique for the spontaneous growth of colloidal nanoparticle superlattices. Langmuir. 15, 1902-1904 (1999).
  4. Spain, E. M., Johnson, D. D., Kang, B., Vigorita, J. L., Amram, A. Marangoni flow of Ag nanoparticles from the fluid-fluid interface. J Phys Chem A. 112, 9318-9323 (2008).
  5. Sihvola, A. Metamaterials: A Personal View. Radioengineering. 18, 90-94 (2009).
  6. Valentine, J., Li, J. S., Zentgraf, T., Bartal, G., Zhang, X. An optical cloak made of dielectrics. Nature Materials. 8, 568-571 (2009).
  7. Seo, E., et al. Double hydrophilic block copolymer templated Au nanoparticles with enhanced catalytic activity toward nitroarene reduction. The Journal of Physical Chemistry C. , (2013).
  8. Ward, D. R., et al. Simultaneous measurements of electronic conduction and Raman response in molecular junctions. Nano Letters. 8, 919-924 (2008).
  9. Perez-Gonzalez, O., et al. Optical Spectroscopy of Conductive Junctions in Plasmonic Cavities. Nano Letters. 10, 3090-3095 (2010).
  10. Xiao, S. M., Chettiar, U. K., Kildishev, A. V., Drachev, V. P., Shalaev, V. M. Yellow-light negative-index metamaterials. Optics Letters. 34, 3478-3480 (2009).
  11. Fang, N., Lee, H., Sun, C., Zhang, X. Sub-diffraction-limited optical imaging with a silver superlens. Science. 308, (2005).
  12. Liu, Z. W., Lee, H., Xiong, Y., Sun, C., Zhang, X. Far-field optical hyperlens magnifying sub-diffraction-limited objects. Science. 315, 1686-1686 (2007).
  13. Valentine, J., et al. Three-dimensional optical metamaterial with a negative refractive index. Nature. 455, (2008).
  14. Law, M., Greene, L. E., Johnson, J. C., Saykally, R., Yang, P. D. Nanowire dye-sensitized solar cells. Nature Materials. 4, 455-459 (2005).
  15. Frens, G. Controlled Nucleation for Regulation of Particle-Size in Monodisperse Gold Suspensions. Nature-Phys Sci. 241, 20-22 (1973).
  16. Ye, X., Chen, J., Diroll, B. T., Murray, C. B. Tunable Plasmonic Coupling in Self-Assembled Binary Nanocrystal Superlattices Studied by Correlated Optical Microspectrophotometry and Electron Microscopy. Nano Letters. 13, 1291-1297 (2013).
  17. Bigioni, T. P., et al. Kinetically driven self-assembly of highly ordered nanoparticle monolayers. Nature Materials. 5, (2006).
  18. Ng, K. C., et al. Free-Standing Plasmonic-Nanorod Super lattice Sheets. Acs Nano. 6, 925-934 (2012).
  19. Romero, I., Aizpurua, J., Bryant, G. W., de Abajo, F. J. G. Plasmons in nearly touching metallic nanoparticles: singular response in the limit of touching dimers. Optics Express. 14, 9988-9999 (2006).
  20. Caragheorgheopol, A., Chechik, V. Mechanistic aspects of ligand exchange in Au nanoparticles. Physical Chemistry Chemical Physics. 10, 5029-5041 (2008).

Tags

الكيمياء، العدد 87، ونقل المرحلة، جسيمات متناهية الصغر، التجميع الذاتي، من أسفل إلى أعلى، تلفيق، منخفضة التكلفة، وأحادي الطبقة، طبقة رقيقة، البنية النانوية، مجموعة، metamaterial
تقنية لFunctionalize وتجميع الذاتي عياني الجسيمات النانوية يجند أحادي الطبقة أفلام على ركائز خالية من قالب
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Fontana, J., Spillmann, C., Naciri,More

Fontana, J., Spillmann, C., Naciri, J., Ratna, B. R. A Technique to Functionalize and Self-assemble Macroscopic Nanoparticle-ligand Monolayer Films onto Template-free Substrates. J. Vis. Exp. (87), e51282, doi:10.3791/51282 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter