Abstract
النانوية Plasmonic هي مادة جذابة للتطبيقات الحصاد الخفيفة بسبب من سطح تعديلها بسهولة، مساحة عالية ومعامل الانقراض الكبيرة التي يمكن ضبطها عبر الطيف المرئي. كما أن البحوث في تعزيز plasmonic من التحولات البصرية شعبية، نظرا لإمكانية تغيير، وفي بعض الحالات تحسين الصور امتصاص أو انبعاث خصائص حاملات القريبة مثل الأصباغ الجزيئية أو النقاط الكمومية. المجال الكهربائي من العلبة زوجين مأكل مع ثنائي القطب الإثارة من حامل اللون، إقلاق دول الإلكترونية تشارك في العملية الانتقالية ويؤدي إلى زيادة معدلات الامتصاص والانبعاث. ويمكن أيضا أن تبطل هذه التحسينات على مسافات قريبة من آلية نقل الطاقة، مما يجعل الترتيب المكاني اثنين من الأنواع الهامة. في نهاية المطاف، يمكن تعزيز كفاءة الحصاد ضوء في الخلايا الشمسية plasmonic يؤدي إلى أرق، وبالتالي أجهزة أقل تكلفة. وdevelopmوالأنف والحنجرة من الجسيمات الأساسية / قذيفة الهجينة يمكن أن يقدم حلا لهذه المسألة. إضافة فاصل عازل بين جزيئات الذهب وحامل اللون هي الطريقة المقترحة للسيطرة على الأكسيتون قوة مأكل اقتران وبالتالي موازنة الخسائر مع المكاسب plasmonic. إجراء مفصل لطلاء الذهب النانوية مع الأقراص المدمجة وقذائف أشباه الموصلات ZnS يرد. تظهر النانوية التوحيد عالية مع التحكم في حجم كل من جزيئات الذهب الأساسية والأنواع قذيفة السماح لإجراء تحقيق أكثر دقة في تعزيز plasmonic من حاملات الخارجية.
Introduction
الذهب والفضة النانوية لها القدرة على التقدم التكنولوجي في المستقبل في مجموعة متنوعة من التطبيقات بما في ذلك الضوئيات (1)، والخلايا الكهروضوئية، 2 الحفز، 3 الكيميائية / الاستشعار البيولوجي، 4 التصوير البيولوجي و 5 و العلاج الضوئي. 6 تحت الإثارة مرئية، يمكن للإلكترونات سطح التأرجح ل تشكيل الرنين المعروفة باسم المترجمة بالرنين مأكل مثل الطحين السطحية (SPR)، والتي يمكن استخدامها لتركيز الإشعاع الحادث في الطيف المرئي. مؤخرا، تم الجمع بين المعادن النانوية النبيلة مع أشباه الموصلات أو المغناطيسية النانوية لإنتاج الجسيمات النانوية الهجينة مع تعزيز والانضباطي وظيفة. 7،8 الأدبيات الحديثة، مثل الدراسة التي أجرتها اويانغ وآخرون. 9 أو تشن وآخرون. 10، أظهرت إمكانية لتركيب هذه الجزيئات، ولكن سيطرة محدودة فقط في التوحيد من الأنواع الهجينة ممكنة نظرا لتوزيع أحجام جسيمات متناهية الصغر من الذهب وتفاقمت بسبب عدم وجود توصيف البصرية إلى جانب الخصائص الفيزيائية في كل مرحلة من مراحل النمو. أظهرت Zamkov آخرون التوحيد مماثل في تشكيل قذيفة ولكن تم استخدام واحد سمك قذيفة فقط مع أحجام الأساسية المختلفة، مع بعض القذائف لم يتم تشكيلها بالكامل حول الجسيمات النانوية. من أجل الاستفادة بشكل فعال هذه الجسيمات النانوية، واستجابة بصرية دقيقة يجب أن يكون معروفا وتتميز لمجموعة متنوعة من سمك قذيفة. أعلى دقة في سمك القشرة ويمكن تحقيق ذلك من خلال استخدام جزيئات الذهب monodisperse، المائية كقالب، مما أدى إلى سيطرة أكبر على الأنواع الهجينة النهائية. التفاعل بين جوهر وقذيفة قد تظهر تعزيز محدود في معدلات امتصاص أو انبعاث نظرا لكمية صغيرة من مادة شبه موصلة وقربها من جوهر الذهب. بدلا من التفاعل بين أشباه الموصلات وجدت في وعاء والجسيمات الذهب، قد تكون قذيفة استخدامد كفاصل للحد من المسافة بين حامل اللون الخارجي. 11 وهذا سيسمح للسيطرة على ارتفاع خلال فصل المكاني بين حين مأكل، يلغي عواقب اتصال مباشر مع سطح المعدن.
مدى التفاعل الالكتروني بين الرنين مأكل السطح والأكسيتون المنتجة في حامل اللون، ويرتبط مباشرة لبعد المسافة بين الأنواع المعدنية وأشباه الموصلات، والبيئة السطحية وقوة التفاعل. 12 عندما يتم فصل الأنواع من مسافات أكبر من 25 نانومتر، لا تزال الدول الإلكترونية اثنين رابط الجأش ويبقى استجابة البصرية دون تغيير. 13 نظام الترابط القوي هو المهيمن عندما تكون الجزيئات أكثر قربا ويمكن أن يؤدي إلى إخماد أي طاقة الإثارة عن طريق تعزيز معدل nonradiative أو نقل فورستر الرنين الطاقة ( الحنق). 14،15 التلاعب في قوة اقتران، من خلال ال ضبطالبريد التباعد بين حامل اللون والمعادن جسيمات متناهية الصغر، يمكن أن يؤدي إلى آثار إيجابية كذلك. معامل جسيمات متناهية الصغر الانقراض يمكن أن تكون أوامر من حجم أكبر من معظم حاملات، والسماح للالنانوية على التركيز على ضوء الحادث بشكل أكثر فعالية. يمكن الاستفادة من زيادة الكفاءة الإثارة من جسيمات متناهية الصغر يؤدي إلى ارتفاع معدلات الإثارة في حامل اللون. 12 اقتران من ثنائي القطب الإثارة ويمكن أيضا زيادة معدل انبعاث حامل اللون الذي يمكن أن يؤدي إلى زيادة في الغلة الكم إذا كانت معدلات nonradiative تتأثر. 12 هؤلاء آثار يمكن أن يؤدي إلى الخلايا الشمسية أو الأفلام مع زيادة الامتصاصية، والكفاءة الضوئية، وبتسهيل من المقطع العرضي زيادة امتصاص الذهب وسهولة استخراج تهمة من طبقة أشباه الموصلات بسبب وجود دول سطح المترجمة. 12،16 هذا والدراسة أيضا أن توفر معلومات مفيدة عن قوة اقتران من مأكل كما بالعربيةمرهم من مسافة بعيدة.
وعلى نطاق واسع استخدمت البلازمونات السطحية المحلية في الاستشعار عن بعد 17 والكشف عن 18 طلبا نظرا لحساسية صدى مأكل مع البيئة المحلية. كرونين وآخرون، أظهرت كفاءة الحفاز تيو 2 أفلام يمكن تحسينها مع إضافة جزيئات الذهب. وأظهرت التحليلات أن هذه الزيادة في النشاط ومن المقرر أن اقتران المجال الكهربائي مأكل مع excitons إنشاؤها في تيو 2، مما يزيد في وقت لاحق معدلات توليد الأكسيتون 19 Schmuttenmaer وآخرون، أظهرت أن كفاءة صبغ توعية (DSSC) الخلايا الشمسية يمكن تحسينها مع إدراج المجاميع الاتحاد الافريقي / شافي 2/2 تيو. المجاميع تعزيز امتصاص من خلال إنشاء وسائط مأكل سطح محلية واسعة والتي تزيد من امتصاص البصرية على نطاق أوسع من الترددات. (20) وفي غيره من المنشورات لي وآخرون مراقبةوقد لوحظ انخفاض كبير في اليوم في عمر مضان، وكذلك المسافة تعتمد في تعزيز مطردة كثافة مضان الدولة من خلال اقتران مباشر من سيلينيد الكادميوم واحد / ZnS الكم نقطة وجسيمات متناهية الصغر من الذهب واحدة. 21 من أجل الاستفادة الكاملة من هذا التعزيز plasmonic، هناك الحاجة إلى اقتران البدني مع تحديد المسافات بين النوعين.
توليف النانوية الهجينة
Jiatiao وآخرون، وصفت طريقة لمعطف المواد أشباه الموصلات على جزيئات الذهب عن طريق تبادل الموجبة من أجل إنتاج سمك قذيفة موحدة والانضباطي. وكانت قذائف موحدة في السمك، ولكن كانت قوالب الذهب لا monodisperse جدا. وهذا يغير من أشباه الموصلات إلى نسبة الذهب من الجسيمات إلى الجسيمات، وبالتالي فإن قوة اقتران. وقد أجريت الدراسة 9 متعمق على الخصائص البصرية من هذه الجسيمات النانوية الأساسية قذيفة، من أجل تطوير reprodطريقة الاصطناعية ucible. الطرق السابقة تعتمد على تخليق جسيمات متناهية الصغر القائمة على العضوية، والتي يمكن أن تنتج العينات مع الرنين مأكل واسعة بسبب عدم التجانس في حجم الذهب جسيمات متناهية الصغر. تجميع مائي معدلة من جزيئات الذهب يمكن أن توفر قالب الذهب جسيمات متناهية الصغر استنساخه وmonodisperse مع الاستقرار لفترات طويلة من الزمن. بالسطح سيتيل كلوريد ثلاثي الأمونيوم مائي يشكل طبقة مزدوجة على سطح جسيمات متناهية الصغر نظرا للتفاعل بين سلاسل الكربون طويلة من جزيئات كلوريد الأمونيوم سيتيل ثلاثي المجاورة. 22 هذه الطبقة السطحية سميكة تتطلب غسل حريصا على إزالة التوتر السطحي الزائدة والسماح بالوصول إلى سطح جسيمات متناهية الصغر ، ولكن يمكن أن توفر السيطرة العليا على حجم جسيمات متناهية الصغر والشكل. 23 يمكن التحكم بالإضافة المائية من قذيفة الفضة مع دقة عالية مما يؤدي إلى وجود علاقة أكثر حميمية بين سمك قذيفة والخصائص البصرية. 23 وأبطأ تخفيض عبر ميلان الاسكوربيكويستخدم معرف لإيداع الفضة على سطح الذهب، الأمر الذي يتطلب إضافة الملح الفضة أن تكون دقيقة جدا للحيلولة دون تشكيل الفضة النانوية في الحل. تتطلب الخطوة الثالثة فائض كبير من الكبريت التي يمكن ان تضاف الى مرحلة العضوية، ويجب أن يحدث نقل مرحلة من الجسيمات النانوية المائية. مع إضافة oleylamine كوكيل السد العضوية وحمض الأوليك، والتي قد تكون بمثابة كلا من وكيل السد والمساعدة في نقل مرحلة من الجسيمات النانوية، موحدة، والفضة غير متبلور كبريتيد قذيفة يمكن أن تتشكل حول الجسيمات النانوية. 9،24 تركيز يجب أن تكون هذه الجزيئات عالية بما فيه الكفاية لمنع تجميع الجسيمات النانوية في هذه الخطوة، ولكن الكثير من فائض يمكن أن تجعل من الصعب تنقية. في ظل وجود الفوسفين بوتيل ثلاثي ونترات معدن (الكادميوم، الزنك أو الرصاص)، تبادل الموجبة داخل قذيفة كبريتيد غير متبلور ويمكن إجراء. يجب أن يتم تعديل درجة حرارة التفاعل لينشط مختلفة من المعادن 9وأي الكبريت الزائد يجب القضاء للحد من تشكيل نقاط الكم الفردية. كل خطوة من التوليف يتوافق مع تغيير في بيئة سطح جسيمات متناهية الصغر، وبالتالي تغيير في مأكل ينبغي مراعاتها نظرا لاعتماد تردد مأكل على المحيطة المجال عازلة. تم استخدام دراسة موازية لامتصاص البصرية بوصفها وظيفة من نقل المجهر الإلكتروني (تيم) توصيف لتوصيف الجسيمات النانوية. وهذا الإجراء الاصطناعية توفر لنا العينات التي تسيطر عليها بشكل جيد وموحدة، وتوفير ارتباط أفضل من بيانات الفحص المجهري والتحليل الطيفي.
اقتران مع Fluorophores
يمكن تطبيق طبقة عازلة تباعد بين سطح معدني plasmonic وfluorophore تساعد على تقليل الخسائر الناجمة عن نقل الطاقة nonradiative من excitons تم إنشاؤها على شراء المعدن. يمكن هذه الطبقة التباعد أيضا تساعد في دراسة الاعتماد المسافة بين fluorophore وصدى مأكل على سطح المعدن. نقترح باستخدام قذيفة أشباه الموصلات النانوية الهجينة لدينا طبقة عازلة التباعد. سمك قذيفة يمكن ضبطها مع نانومتر الدقة مع سمك تتراوح من 2 نانومتر إلى 20 نانومتر السماح التجارب علاقة المسافة الدقيقة التي ستجرى. ويمكن أيضا أن قذيفة ضبطها مع الكادميوم، الرصاص أو الزنك الكاتيونات وS، SE و الأنيونات تي، والسماح للسيطرة على ليس فقط المسافة ولكن أيضا في ثابت العزل الكهربائي، ترتيب الفرقة الإلكترونية وحتى المعلمات شعرية الكريستال.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. توليف من الذهب النانوية
- وزن الملح الذهب في علبة القفازات وإضافة إلى قارورة تنظيف سابقا بالماء الملكي قبل تمييع مع الماء في قارورة حجمية. إعداد كلوريد هيدرات 1 ملم الذهب (III) (393.83 جم / مول) في 100 مل من الماء عن محلول المخزون الذهب.
- تزن من 3.2 غرام الصلبة CTAC (320 جم / مول) والحرارة، في 25 مل من الماء، إلى ما يقرب من 60 درجة مئوية لمدة حل. بارد لدرجة حرارة الغرفة وتمييع الخليط مع 50 مل مع الماء في قارورة حجمية لإعداد M سيتيلي كلوريد الأمونيوم ثلاثي 0.2 (CTAC).
- خلط 20 مل من 1 ملم حل الذهب و 20 مل من 0.2 حل M CTAC داخل قاع جولة المغلي قارورة وضعها في حمام الزيت مجموعة إلى 60 درجة مئوية. السماح لخلط لمدة 10 دقيقة.
- إضافة 1.7 ملغ (نسبة 1: 1 الخلد) Borane صلبة ثالثي بوتيل أمين (86.97 جم / مول) إلى / حل الذهب CTAC والسماح ضجة لمدة 30 دقيقة.
ملاحظة: الحل يجب أن تتحول أحمر عميق. الحل مما أدى لديه concentrati الذهب الجسيماتعلى نحو 5 ميكرومتر ويمكن تخزينها لمدة أشهر في المرة الواحدة أو استخدامها على الفور للمرحلة القادمة من رد الفعل.
2. طلاء مع الفضة
- استخدام كميات كاشف دقيقة لمعطف النانوية مع قذيفة الفضة. فإن قذيفة توفير قالب لحجم وشكل قذيفة أشباه الموصلات. وكميات كاشف دقيقة تساعد أيضا في منع التنوي من جزيئات الفضة.
- أولا حساب حجم الأساسية، في سم 3، وتحويله إلى كتلة الجسيمات في استخدام كثافة من الذهب. على سبيل المثال، لحساب حجم الأساسية، تحمل جسيمات متناهية الصغر الكروية التي يبلغ قطرها 15 نانومتر لإعطاء حجم 1767.15 نانومتر 3 ومن ثم تحويلها إلى سم 3 (1.77 × 10 -18 سم 3). مضاعفة حجم التداول بنسبة كثافة الذهب (19.3 سم 3) لحساب الكتلة في الجسيمات (3.41 × 10 17).
- باستخدام 10 مل من محلول جسيمات متناهية الصغر 5.3 ميكرومتر الذهب، 5.30 × 10 -8 مولات صمقالات موجودة. ضرب من قبل الكتلة المولية يعطي لحساب كتلة من الذهب موجودة في الحل (1.04 × 10 -5 ز). تقسيم كتلة من الذهب في حل من قبل الكتلة في الجسيمات إلى العثور على عدد من جزيئات الذهب الحالية (3.06 × 10 11).
- حساب حجم الجسيمات النانوية مع 5 نانومتر سمك القشرة، في سم 3 (8.18 × 10 18 سم 3) وطرح هذا من حجم جسيمات متناهية الصغر الأساسية (1.77 × 10 -18 سم 3) لتحديد حجم قذيفة (6.41 × 10 -18). تحويل هذا الكتاب إلى كتلة من الفضة بضرب من قبل عدد من جزيئات الذهب وكثافة من الفضة (2.33 × 10 -4). ستستخدم سمك قذيفة في حدود 1-10 نانومتر في هذه الدراسة.
- تحويل كتلة من الفضة إلى مولات من الفضة اللازمة ل5 نانومتر قذيفة دائرة نصف قطرها (2.33 × 10 -4). من هذه القيمة، وحساب حجم 4.0 ملي نترات الفضة 540 ميكرولتر) الحل اللازمة وأو كمية من الذهب استخدمت في حل البداية (10 مل).
- إعداد 4.0 ملي AGNO 3 (169.87 جم / مول) حل في 5 مل من الماء. في حمام الزيت 70 درجة مئوية، وخلط 10 مل من الجسيمات النانوية مخزون الذهب مع حمض الأسكوربيك لجعل حل 20 ملم.
- إضافة محلول الفضة قطرة من الحكمة في حل الذهب وحمض الاسكوربيك والسماح للرد فعل لإثارة لمدة 2 ساعة.
ملاحظة: إن رد فعل تتحول برتقالي فاتح (أرق شل) إلى اللون البرتقالي الداكن (سمكا شل) على مدى رد فعل. - أجهزة الطرد المركزي النانوية في 21130 x ج لمدة 10 دقيقة وredisperse إلى المياه النظيفة. صب طاف من الجسيمات النانوية مكعبات للمساعدة في إزالة جزيئات الذهب العارية أو الفضة النانوية التي قد تم تشكيلها.
3. التحويل من شركة شل الفضة كبريتيد
- تزن الكبريت في 200: 1 نسبة المولي على الميدالية الفضية المستخدمة في المرحلة السابقة من هذه التجربة. لمدة 10 مل من الاتحاد الافريقي / حج الأساسية قذيفةالجسيمات وقذيفة 5 نانومتر، تذوب 3 مل من oleylamine و 1.5 مل من حمض الأوليك إلى 10 مل التولوين.
- تركيز الغرويات الفضة، عن طريق الطرد المركزي في 21130 x ج لمدة 10 دقيقة وتفريق في 1 مل من الماء.
ملاحظة: هذه الخطوة تساعد زيادة كفاءة الاستخراج من الطبقة المائية إلى الطبقة العضوية على تشكيل قذيفة الفضة.
- تركيز الغرويات الفضة، عن طريق الطرد المركزي في 21130 x ج لمدة 10 دقيقة وتفريق في 1 مل من الماء.
- إضافة الغروية، قطرة من الحكمة في حل الكبريت مع التحريك لمدة 1 ساعة.
ملاحظة: إن حل تتحول الأزرق الداكن (قذائف أرق) إلى الأرجواني (قذائف سمكا) كما يذهب إلى الانتهاء من معالجة بالكبريت. - أجهزة الطرد المركزي في حل الغروية في 4000 x ج لمدة 10 دقيقة بعد رد الفعل أثارت 2 ساعة لإزالة الماء والكبريت غير المتفاعل من الحل. إعادة تفريق النانوية في التولوين نظيفة مع صوتنة، إذا لزم الأمر.
- يصوتن النانوية في sonicator الحمام لمدة 30 ثانية إلى 1 دقيقة من أجل تفريق في التولوين.
ملاحظة: oleylamine فائض أو الأوليكحامض قد تسقط من الحل، ويمكن إزالتها بعد هذه الخطوة من قبل الصب الحل من بيضاء صلبة.
- يصوتن النانوية في sonicator الحمام لمدة 30 ثانية إلى 1 دقيقة من أجل تفريق في التولوين.
4. تبادل الأيونات الموجبة
- جعل مقدمة المعادن عن طريق إذابة نترات معدنية في 1 مل من الميثانول، إلى جعل حل 0.2 M من الكادميوم (NO 3) أو الزنك (NO 3).
ملاحظة: يمكن استخدام محلول 0.8 M لقذائف سمكا لتقليل كمية من الميثانول في الحل.- مزيج الحل معدنية مع النانوية قصفت كبريتيد الفضة في نسبة 1: 1 المولي مع الفضة. الحرارة إلى 50 درجة مئوية لمدة قذيفة الكادميوم و 65 درجة مئوية لمدة قذائف الزنك في ظل جو النيتروجين.
- إضافة ثلاثي بوتيل الفوسفين في 500: 1 نسبة المولي لمقدمة المعادن. في أوقات رد الفعل هي 2 ساعة لالكادميوم و 20 ساعة لالزنك.
- تنقية عن طريق الطرد المركزي في 21130 x ج لمدة 10 دقيقة من أجل إزالة أي أقراص مدمجة معزولة أو النانوية ZnS التي قد تم تشكيلها. تفريق nanopart مكعباتicles إلى مذيب اقطبي نظيفة مثل hexanes، التولوين، أو الكلوروفورم.
5. يجند Exchange من Oleylamine
- مزيج الحل جسيمات متناهية الصغر مع حجم 1.5 مرة نسبة الإيثانول إلى حل الغروية في التولوين في أنبوب الطرد المركزي. أجهزة الطرد المركزي في 4000 x ج لمدة 10 دقيقة لتكوير النانوية.
- غسل النانوية مع الإيثانول وأجهزة الطرد المركزي مرة أخرى لجمع الجسيمات الصلبة.
ملاحظة: الجسيمات يمكن تخزينها في هذه المرحلة ولكن إزالة الإيثانول ضروري لمنع تجميع. - ربط الليجندات مع مجموعة ملزمة أليفة النواة إلى السطح عبر مواقع الموجبة غير منضم على قذيفة. حمض 11 mercaptoundecanoic وحمض 3،4-diaminobenzoic هي عبارة عن جزيئات المناسبة التي تترك النانوية للذوبان في الماء.
- تفريق النانوية في حل يجند في فائض كبير، تركيز أعلى ما يقرب من 10 مرات من جزيئات أوليات الأم. تحريك الجزيئات في درجة حرارة الغرفة سvernight للسماح تشريد أي جزيئات أوليات المتبقية.
- أجهزة الطرد المركزي الحل في 4000 x ج لمدة 10 دقيقة. غسل الجسيمات مكعبات مع الميثانول وأجهزة الطرد المركزي في 4000 x ج لمدة 10 دقيقة مرة أخرى لجمع جزيئات صلبة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
وترد تطبيع أطياف امتصاص جزيئات الذهب مع ثلاثة السطحي مختلفة في الشكل 1. والسطحي المستخدمة هي oleylamine، ثلاثي tetradecyl الأمونيوم كلوريد (تك)، وسيتيل trimetyl كلوريد الأمونيوم. تظهر CTAC وتك السطحي أضيق نطاق امتصاص مأكل الرنين.
كمية الحد من وكيل لا يؤثر فقط على FWHM ولكن الموقف ذروة الحلول جسيمات متناهية الصغر الناتجة عن ذلك. التحقيق في الشكل 2 يوضح ذروة تضييق مع كمية أقل من الحد من وكيل.
وكانت آثار الامتصاصية (الشكل 3) تناسب مع التمويه وتآمر FWHM مقابل عامل مختزل إلى نسبة الذهب. تم استخدام عينة مع أضيق FWHM لتحسين التوليف الذهب جسيمات متناهية الصغر. من هذه البيانات، ونسبة 1: 1 المولي من reduciوكيل نانوغرام إلى الذهب تنتج الجزيئات الأكثر monodisperse. يتم احتساب الخطأ في مؤامرة من الانحراف في نوبة الضبابي للبيانات.
تخليق جزيئات الذهب باستخدام تك مثل السطحي، وتنتج جسيمات كروية يبلغ قطرها حوالي 25 نانومتر. وقد تم تحليل الصور هو مبين في الشكل 4 باستخدام برنامج ImageJ للعثور على جسيمات أن يكون بلوري واحد مع تباعد شعرية من Å حوالي 2.3 (قيمة الأدب = 2.355 Å). وأظهرت 22 النانوية انحراف معياري 0.02 نانومتر.
جزيئات الذهب التي يبلغ قطرها حوالي 16 نانومتر وأنتجت، من خلال التوليف مع CTAC باسم السطحي. وقد تم تحليل الصور في الشكل (5) باستخدام برنامج ImageJ للعثور على جسيمات أن يكون بلوري واحد مع تباعد شعرية من Å حوالي 2.3 (قيمة الأدب = 2.355 Å). أطياف امتصاص جزيئات الذهب مع قذائف الفضة متفاوتة سمك (الشكل 6)، تظهر الاعتماد كبيرا من صدى مأكل مع طبيعة تغطية السطح. كما تذهب آثار من قتامة إلى أخف الأزرق، وسمك الزيادات قذيفة الفضة. ويلاحظ وجود تحول الأزرق في الطيف من حوالي 60 إلكترون فولت لسطح مأكل الرنين، من ذروة الذهب مميزة في 2.38 فولت إلى حوالي 3.0 فولت مع سمكا قذيفة الفضة. ونحن نرى أطياف تنتج عندما العينات التي تحتوي على الذهب والفضة النانوية منفصلة في تختلف النسب في الشكل 7. إن التحول الزرقاء من الرنين مأكل السطح، وينظر في الشكل (6)، ويرجع ذلك إلى طلاء الفضة بدلا من تشكيل الفضة النانوية. صدى لاتحول كما هو الحال بالنسبة للقذيفة الفضة بل يزيد أو ينقص في كثافة اعتمادا على الأنواع في الزائدة. عندما الفضة ما يزيد صدى حول 3.0 فولت هو أكثر بروزا في حين الذروة عند 2.5 فولت بارزة عندما جزيئات الذهب هي في التركيز العالي. وقد تم تحليل الصور TEM جزيئات الذهب مع 3 نانومتر (أعلى)، و 5 نانومتر (وسط)، و 7 نانومتر (القاع) قذائف الفضة دائرة نصف قطرها باستخدام برنامج ImageJ. الجسيمات، في الشكل 8 هي بلوري واحد مع تباعد شعرية من حوالي 2،6-2،7 انغستروم مماثلة لتلك التي من لجنة الاتصالات الفدرالية الفضة (2.5 Å) 25، فضلا عن عدم وجود جزيئات الفضة معزولة. وقد تم تحليل جزيئات الذهب الداخلية أيضا أن نجد أن التباعد كان أصغر قليلا من جزيئات الذهب العارية مع القيم حوالي 2 Å. هذا قد يكون عائدا لكمية صغيرة من مكان الضغط على النانوية عند إيداع وقذيفة. عموماسمك القشرة يبدو موحد ومعظمها كروية مع بعض العينات جود قذيفة غير المتماثلة قليلا مع نهاية ممدود واحد. هذا استطالة أكثر وضوحا في أحجام قذيفة أصغر، كما يبدو أن سمك القشرة أكبر ليكون أكثر اتساقا. يظهر تطور ذروة plasmonic مع إضافة قذيفة الفضة كبريتيد. تحليل الطيف في الشكل 9، يظهر ذروة مأكل أحمر يتحول مع زيادة التغطية من كبريتيد الفضة بسبب تأثير معامل الانكسار أكبر من كبريتيد الفضة ومساهمة من فجوة أشباه الموصلات. الطيف امتصاص جزيئات الذهب المطلي بالفضة يظهر ذروة plasmonic تتمحور حول 400 نانومتر. تحليل الشكل 10 يبين أنه بعد إضافة كبريتيد الصوديوم، في 1: 1 أي ما يعادل الرحى على الميدالية الفضية في وعاء، واختفاء أي قرار يتخذ مأكليحدث نانس. لوحظ وهناك طائفة من المعالم، على غرار الشكل 10 أيضا، في الشكل 11. إضافة إلى حل كبريتيد الصوديوم إلى حل الغروية من جزيئات الفضة. هذا يؤدي إلى استخدام مصدر الكبريت مختلفة للتفاعل. وقد تم تحليل الصور تيم النانوية هو مبين في الشكل (12)، وذلك باستخدام برنامج ImageJ للعثور على جسيمات أن يكون غير متبلور أو الكريستالات. في الغالبية العظمى من الجسيمات النانوية، أنه لا يوجد هامش شعرية وضوح الشمس في وعاء نظرا لطبيعة غير متبلور، ومع ذلك، شوهد عدد قليل من المناطق صغيرة من التبلور مع تباعد 2.38 Å، وهو ما يتسق مع القيم الأدب لكبريتيد الفضة أحادي. في عام قذيفة الفضة كبريتيد تميل إلى أن تكون أكبر قليلا من قذائف الفضة السابقة ولكن موحدة جدا والكروية مع انحراف معياري 1.8نانومتر. الإبقاء على جزيئات الذهب الداخلية أيضا التبلور على واحد مع المباعدة بين الولادات 3.51 Å. هذا الضغط المستمر للشعرية الذهب يدعم النظرية القائلة بأن زيادة الضغوط من قذيفة يسبب ضغط للجسيمات الذهب. الطيف امتصاص جزيئات الذهب المطلي مع سمك مختلفة من الأقراص المدمجة، في الشكل 13، يظهر الامتصاصية plasmonic للأقراص مدمجة رقيقة قذيفة تمت الذروة واسعة تتمحور حول 2.25 فولت. الامتصاصية يصبح من المعالم أساسا للقذائف سمكا مع أكتاف عريضة تشكيل حوالي 2.5 فولت. ويمكن أن يعزى هذه التحولات إلى تغيير في معامل الانكسار والبيئة عازلة للجسيمات متناهية الصغر، وارتفاع الطاقة "مطبات" قد يكون راجعا إلى امتصاص مباشرة من قذيفة أشباه الموصلات. تحليل الصور تيم باستخدام يماغيج تبين أن القذيفة قد تؤثر على تباعد شعرية نزلإيه الجسيمات الذهب مع اتجاه مماثل لاحظ في الشكل 14. الجسيمات الذهب الداخلي، احتفظ التبلور في واحد ولكن تظهر تباعد شعرية أضيق من حوالي 3.51 Å. الأقراص المدمجة قذيفة أظهر تحليل المباعدة بين الولادات 6.00 Å في المتوسط، بما يتفق مع هيكل الكريستال الزنك Blende 26 تظهر قذائف monodispersity عالية في كل سمك ويتم احترام أي تجميع للجسيمات متناهية الصغر. وأظهرت 27 عدد قليل من الجسيمات النانوية بقعة صغيرة حيث يبدو أن هناك يكون عدم وجود تغطية قذيفة. يمكن أن يكون سبب ذلك عدم القدرة على تبادل الأيونات الموجبة للتحدث في تلك المنطقة بسبب كبريتيد الفضة يجري البلورية في بعض المناطق في مقابل غير متبلور. ويبدو أن هناك عدد قليل من الجسيمات إلى الانحراف من الهندسة الكروية مع عرض أكبر قليلا، وربما منظم بعد القالب الفضة كبريتيد الذي كان الانحراف أكبر من الأنواع الثلاثة الصدفة. الامتصاصية الطيف يمكن أن يلاحظد لجزيئات الذهب المطلي مع 10 نانومتر من ZnS. تحليل الأطياف في الشكل 15، يظهر صدى مشابه جدا للأقراص مدمجة قذيفة ولكن مع ذروة plasmonic عند 2.15 إلكترون فولت والتي الأزرق تحول بنسبة 100 إلكترون فولت من قذيفة أقراص مدمجة من نفس القطر. الجسيمات الذهب الداخلي من الجسيمات النانوية ZnS المغلفة الاحتفاظ التبلور لها واحدة مع الاستمرار في اتجاه التباعد قليلا أكثر ضيقا من حوالي 3.51 Å، وينظر في الصور تيم هو مبين في الشكل (16). وأظهر التحليل قذيفة ZnS المباعدة بين الولادات 5.31 Å في المتوسط، وهو ما يتفق مع هيكل الكريستال الزنك Blende 26 قذائف موحدة مع متوسط قطرها حوالي 10 نانومتر. القذائف هي أرق بكثير من قذائف أقراص مدمجة والذي يرجع إلى كمية أقل من الإلكترونات في الزنك أخف وزنا بالمقارنة مع الكادميوم. عدم تجانس لا تزال تحدث على عدد قليل من الجزيئات التي يمكن أن تكون إما بسبب عيوب موجودة مسبقا في الالبريد الفضة قذيفة كبريتيد أو وقت رد الفعل أطول وارتفاع درجات الحرارة اللازمة لZnS رد فعل تبادل الأيونات الموجبة. FTIR الطيف النانوية مع حمض mercaptoundecanoic وحمض 3،4-diaminobenzoic يمكن ملاحظتها في الشكل (17). إن جزيئات ربط عبر مجموعة ثيول للحمض mercaptoundecanoic (الأزرق) ومجموعتي أمين لحمض البنزويك 3،4-diamino (أحمر ). تتم مقارنة الأطياف لالنانوية مع oleylamine لتأكيد تغطية سطح متفاوتة. ميزة الحاضر الرئيسي للجسيمات المغطاة oleylamine (الأسود) هو امتداد NH اسع جدا تقع على بعد حوالى 3450 سم -1. هذا قد يكون عائدا إلى وضع تمتد غير منتظم نظرا لقربها من الجسيمات النانوية إلى البروتونات على النيتروجين أمين. تمتد الكربونيل هو بارز جدا في الطيف FTIR للجسيمات حمض mercaptoundecanoic المغلفة ولكن يقع حوالي 1550 سم -1. في 3،4-diaminobenzoic لالنانوية المغطاة إدارة البحث الجنائي، لوحظ الكربونيل تمتد الصغيرة التي تنقسم إلى أن العصابات ولكن الميزة الرئيسية هي امتداد OH المميز الذي يحدث في جميع أنحاء 3300 سم -1. النانوية مع 5 أقراص مدمجة نانومتر دائرة نصف قطرها قذيفة ولوحظ إما oleylamine (أسود) أو حامض mercaptoundecanoic (الحمراء) كما السطحي في الشكل (18). وفرقت النانوية في التولوين لoleylamine والإيثانول لحامض mercaptoundecanoic. صدى مأكل سطح مطابق تقريبا لكلا بروابط مع توسيع طفيف وتحول الأحمر لوحظ لجزيئات حمض mercaptoundecanoic توج في الإيثانول. /53383fig9.jpg "/> p_upload / 53383 / 53383fig14.jpg "/> 
الشكل 1: أطياف امتصاص جزيئات الذهب مقارنة بين أطياف امتصاص جزيئات الذهب توليفها مع CTAC (داس.خط [هد])، تك (خط الصلبة) وoleylamine (غرامة المنقطة) السطحي خط. 
الشكل 2: أطياف امتصاص جزيئات الذهب توليفها مع CTAC ونسب متفاوتة من تحملها ثالثي بوتيل أمين الحد من وكيل لالسلائف الذهب وتتراوح نسب من 23: 1 إلى 1: 1. يمثل أثر السوداء 23: نسبة الذهب (1) وكما كمية الحد من وكيل يقلل من آثار تغير من قتامة إلى اللون الأزرق أخف وزنا. 
الرقم 3: مقارنة بين العرض الكامل في نصف الحد الأقصى مأخوذة من نوبة الضبابي لشكل الطيف خط الامتصاصية يمثل محور س نسبة عامل مختزل لالشامات السلائف الذهب في العينة والمحور الصادي هو FWHM من نوبة الضبابيلتتبع الامتصاصية. 
الرقم 4: صور تيم من جزيئات الذهب توليفها مع تك يتم الحصول على الصور تيم في 200 كيلو فولت تسريع الجهد وشريط المقياس هو 100 نانومتر. 
الرقم 5: صور تيم من جزيئات الذهب توليفها مع CTAC تؤخذ الصور تيم في 200 KV الجهد المكتسبة وشريط النطاق هو 10 نانومتر. 
الشكل 6: تطبيع امتصاص الأطياف من جزيئات الذهب فرقت في الماء (اليمين المتطرف أسود) ومختلف السماكات قذيفة الفضة. زيادة سمك الفضة من اليمين إلى اليسار (بلوخ المسيخ إلى اللون الأزرق الفاتح). 
الرقم 7: يمثل أطياف الامتصاص من خليط من الذهب والفضة النانوية في نسب مختلفة أعلى كمية من جزيئات الفضة التي كتبها منحنى الظهر وكما زادت كمية جزيئات الذهب، وآثار تصبح أخف وزنا الزرقاء. 
الرقم 8: صور تيم من جزيئات الذهب توليفها المغلفة مع سمك الفضة قذيفة من 3 نانومتر في دائرة نصف قطرها (أعلى)؛ 5 نانومتر في دائرة نصف قطرها (وسط)، و 7 دائرة نصف قطرها نانومتر (القاع). يتم الحصول على الصور تيم في 200 كيلو فولت تسريع الجهد والحانات على نطاق و20 نانومتر (أعلى) و 10 نانومتر (وسط وأسفل)
الرقم 9: تطبيع أطياف امتصاص جزيئات الذهب (الأسود) مع قذائف من كبريتيد الفضة (الأزرق والأخضر والأحمر) وأكثر سمكا الفضة كبريتيد أقل صدى مأكل. 
الرقم 10: تطبيع أطياف امتصاص جزيئات الذهب مع الفضة قذيفة وبعد إضافة الكبريت يمثل تتبع الأسود النانوية الذهبية، واللون الأزرق هو الذهب مع قذيفة من الفضة والتتبع الأحمر بعد إضافة كبريتيد الصوديوم في 2: الخلد 1 نسبة إلى الفضة في وعاء. 
الرقم 11: تطبيع الأطياف الامتصاصية من الفضة النانوية قبل (الأحمر) وبعد (أسود) إضافة كبريتيد الصوديوم. أونج> وفرقت النانوية في الماء لاستيعاب التجارب. 
الرقم 12: صور تيم من جزيئات الذهب توليفها المغلفة مع شركة شل الفضة كبريتيد مع 5 (اثنين من كبار صور) و 15 سمك نانومتر (الصورة السفلى) يتم الحصول على الصور تيم في 200 كيلو فولت تسريع الجهد والحانات على نطاق و50 نانومتر (أعلى) و 5 نانومتر (القاع). 
الرقم 13: تطبيع الأطياف الامتصاصية من الذهب / أقراص مدمجة النانوية. وتظهر جزيئات الذهب دون أقراص مدمجة باللون الأحمر. ويظهر أنحف أقراص مدمجة قذيفة (1 نانومتر نصف القطر) بالأسود وكلما زاد سمك، وآثار الذهاب إلى زرقاء أخف وزنا.
الرقم 14: صور تيم من جزيئات الذهب توليفها المغلفة مع أقراص مدمجة قذيفة سمك 3 نصف قطرها نانومتر (أعلى)، و 5 نانومتر دائرة نصف قطرها (وسط)، و 7 دائرة نصف قطرها نانومتر (القاع) يتم الحصول على الصور تيم في 200 كيلو فولت تسريع الجهد وسلم الحانات هي 100 نانومتر (أعلى)، 20 نانومتر (وسط) و 5 نانومتر (القاع). 
الرقم 15: تطبيع أطياف امتصاص جزيئات الذهب مع 5 نانومتر دائرة نصف قطرها ZnS قذيفة (تتبع الأحمر) وتظهر جزيئات الذهب دون أي قذيفة في الأسود. المنحنى الأزرق هو نفس العينة الذهب جسيمات متناهية الصغر مغطاة أقراص مدمجة من نفس السمك. 
الرقم 16: صور تيم من nanopartic الذهب توليفهاليه المغلفة مع قذيفة ZnS بسماكة 5 نانومتر دائرة نصف قطرها. يتم الحصول على الصور تيم في 200 كيلو فولت تسريع الجهد والحانات نطاق 100 نانومتر (أعلى)، 10 نانومتر (القاع). 
الرقم 17: FTIR أطياف النانوية مع oleylamine (أسود)، وحمض mercaptoundecanoic (الأزرق)، وترد حمض 3،4-diaminobenzoic (الأحمر) وتؤخذ أطياف FTIR على العينات الصلبة النانوية المجففة. 
يتم الحصول على تطبيع أطياف امتصاص جزيئات الذهب مع دائرة نصف قطرها 5 نانومتر أقراص مدمجة قذيفة وبروابط سطح مختلفة، oleylamine في حمض الأسود وmercaptoundecanoic في الحمراء والأطياف في التولوين (oleylamine) والايثانول (حمض mercaptoundecanoic) المذيبات على التوالي: الرقم 18.الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
جزيئات الذهب
من أجل ضمان جودة عالية النانوية قذيفة الأساسية، يجب أولا توليفها عينة monodisperse من جزيئات الذهب كقالب. 28،29،30 نحن تعديل التوليف الذهب جسيمات متناهية الصغر لإنتاج سلسلة طويلة العالي النانوية توج الأمينات بدلا من توج oleylamine- النانوية. تظهر النانوية المغطاة Oleylamine صدى مأكل الضيق، مما يدل على مدى حجم monodisperse، لكن الجزئيات تصنيعه عن طريق الحد من استخدام ثالثي بوتيل أمين وفي وجود جسيمات متناهية الصغر توج الأمينات والغذائية طويلة سلسلة من الدرجة الثالثة تظهر ذروة الرنين بشكل ملحوظ أكثر الضيقة . تباين أحجام قد توفر معلومات غير دقيقة في حجم السلائف يحسب للمواد قذيفة. من أجل مزيد من تحسين قالب الذهب ابتداء، دراسة حول تأثير الحد من وكيل إلى نسبة الذهب في FWHM من الغروية حل الذهب امتصاص الطيف. كمية عامل مختزل أيضايبدو أن تؤثر على حجم الجسيمات النانوية الناتجة، وهي أطول حلول الطول الموجي تظهر أيضا FWHM أكبر دليل على توزيع حجم كبير. وFWHM تعتمد بشكل مباشر على نسبة عامل مختزل، مع نسبة 1: 1 تظهر أصغر عرض. ضمان عدم وحكمه متكافئة من borane أمين ثالثي بوتيل وHAuCl 4 قد توفر نسبة التخفيض أكثر استقرارا وإنتاج nucleates مع توزيع حجم الضيق. وينظر بعض حجم ملاحظتها أو الاختلاف الهندسي داخل عينات توليفها مع CTAC أو أقصر سلسلة الكربون تك، لكن الجزئيات تك يكون قطره أكبر قليلا (25 نانومتر) بالمقارنة مع الجزيئات CTAC المغلفة (16 نانومتر) وقد تم تحليل الصور باستخدام برنامج ImageJ للعثور على جسيمات أن يكون بلوري واحد مع تباعد شعرية ما يقرب من 2.3 Å (قيمة الأدب = 4.07 A). الجسيمات هي monodisperse مع انحراف معياري من قطر يعني من 0.02 نانومتر لعينات تك وslightlذ الانحراف أعلى من 0.4 نانومتر لعينات CTAC. هناك بعض التداخل الجسيمات ولكن عموما، تجميع القليل جدا يمكن ملاحظتها. مشاكل محتملة مع هذه الطريقة تكمن في دقة المطلوبة في قياس عامل مختزل. إذا تم استخدام تركيز عالية جدا من الحد من وكيل، وسيتم تشكيل عينة polydisperse وسوف منخفض جدا أقل تركيز العائد رد فعل. ويمكن تمديد هذه الطريقة الاصطناعية لإنتاج جزيئات الذهب إلى دراسات حول آثار التغير في طول سلسلة الكربون. وتشير البيانات المتوفرة لدينا الاعتماد الكبير الحجم على طول السلسلة. وينظر الى فارق 10 نانومتر في القطر جسيمات متناهية الصغر تنتج فقط عن طريق تغيير سلسلة الكربون من قبل اثنين من الكربون.
قذيفة الفضة
منذ يجب أيضا أن تتحول قذائف الفضة قذيفة كبريتيد الفضة غير متبلور في خطوة لاحقة، يجب أن تكون طريقة تركيب كلا قوية وقابلة للتكرار. وقد تبين أن الجزيئات المغلفة مع CTAC يمكن أن توفر templaالشركة المصرية للاتصالات للنمو موحد من nanocubes الفضة ويرجع ذلك إلى تشكيل جزيئات الذهب مع كل من {100} والتوجه الطائرة {111} وضوح الشمس والنمو تفضيلية على {111} الأوجه. وتظهر جزيئات الذهب أساسا {111} الأوجه. وهذا يسمح لمعدلات النمو المتسارع لترسب الفضة. هنا، وقد استخدمت هذه الطريقة لإنتاج الانضباطي، وقذائف كروية من الفضة على الذهب النوى جسيمات متناهية الصغر. أولا، تم إنتاج سلسلة من قذائف مع زيادة سماكة من أجل رصد التحول من صدى مأكل السطح. ويلاحظ وجود تحول الأزرق في الطيف من حوالي 60 إلكترون فولت لسطح مأكل الرنين، من ذروة الذهب مميزة في 2.38 فولت إلى حوالي 3.0 فولت مع سمكا قذيفة الفضة. للتأكد من أن هذا التحول لا يعود إلى تشكيل الفضة النانوية صغيرة، يتم إنشاء حلول مع نسب متفاوتة من جزيئات الذهب والفضة ورصدها باستخدام أطياف أشعة فوق البنفسجية فيس. مراقبة التحول مأكل مع خليط من الذهب وجسيمات متناهية الصغر من الفضة شالدودة الحلزونية أن مأكل لا يتحول تدريجيا إلى أعلى الطاقات، وإنما يقلل أو يزيد في شدة عندما يتم تبديل نسبة إما جسيمات متناهية الصغر. إذا النانوية غالبية الفضة موجودة في الخليط، من الذروة التي بلغها في 3.06 فولت هو أكثر وضوحا، ولكن أي تغيير في موقف بلازمون الذهب يحدث. عندما ترسب الفضة على سطح الذهب يحدث، والتحولات الذهب الأحمر بلازمون ويوسع، حتى يتم تشكيل ذروة الفضة الثانية. وأخيرا مع تغطية سميكة فضية، يتم التخلص من مأكل الذهب ويلاحظ فقط ذروة مأكل في 3.06 فولت. وقد تم تحليل الصور تيم باستخدام برنامج ImageJ للعثور على جسيمات أن يكون بلوري واحد مع تباعد شعرية من حوالي 4،13 حتي 4،3 Å مماثلة لتلك التي من لجنة الاتصالات الفدرالية الفضة، 31 وكذلك عدم وجود جزيئات الفضة معزولة. وقد تم تحليل جزيئات الذهب الداخلية أيضا أن نجد أن التباعد كان أصغر قليلا من جزيئات الذهب العارية مع القيم 3،6-4 Å. هذا قد يكون عائدا لكمية صغيرة من مكان الضغط على النانوية عند إيداع وقذيفة. عموما سمك قذيفة يبدو موحد ومعظمها كروية مع بعض العينات جود قذيفة غير المتماثلة قليلا مع نهاية ممدود واحد. هذا استطالة أكثر وضوحا في أحجام قذيفة أصغر، كما يبدو أن سمك القشرة أكبر ليكون أكثر اتساقا. هذا الإجراء هو بسيط ولكنه يحتاج الكثير من الرعاية التي يجب اتخاذها لضمان الدقة العالية في كميات المتفاعلة. تشكيل الفضة النانوية معزولة ممكن إذا تركيز عالية جدا عامل مختزل يستخدم أو مرتفعة جدا تركيز أيونات الفضة. لا يبدو أن التوتر السطحي على جزيئات الذهب يؤثر على تشكيل قذائف الفضة، ولكن إذا كان قد تم تحريكها في حل الغروية الفضة يمكن أن تصبح المحاصرين في فقاعات التي تشكل على الجزء العلوي من الحل، وتخفيض دقة المبالغ أضاف . Nanocubes والأشكال الأخرى يمكن أن تشكل أيضا إذا ارتفعت درجة الحرارة من الحل كذلك.
فضيقذيفة كبريتيد
مرة واحدة وقد تم تجميع الحلول الغروية من الاتحاد الافريقي / حج النانوية الأساسية قذيفة وقذيفة جسيمات متناهية الصغر يمكن بعد ذلك تحويلها إلى حج 2 س. تمت دراسة ثلاث طرق منفصلة لتحويل الفضة، لكبريتيد الفضة، وتميزت عن طريق أشعة فوق البنفسجية فيس طيف الامتصاص، من أجل ضمان تحويل استنساخه وقوي لقذيفة الفضة كبريتيد غير متبلور. وقد تم الإبلاغ عن الرنين مأكل من الجسيمات النانوية إلى التحول الأحمر مع زيادة سمك القشرة بسبب التغير في معامل الانكسار من حج إلى حج 2 S والفجوة الفرقة من كبريتيد الفضة، والتي هي في حدود 1.1 فولت لالسائبة. كان الأسلوب الأول يستخدم إسقاط بالإضافة الحكيمة لكبريتيد الصوديوم المائي إلى خليط الغروية الغرويات الاتحاد الافريقي / حج. كبريتيد الصوديوم هو مصدر الكبريت الرخيصة التي من شأنها أن تسمح للتفاعل تجرى دون تغيير المرحلة. ذروة مأكل التحولات الحمراء مع زيادة تغطية كبريتيد الفضة بسبب تأثير ط الانكسار أكبرndex من كبريتيد الفضة ومساهمة من فجوة أشباه الموصلات. يتم احتساب مبلغ من كبريتيد الفضة المستخدمة على أساس عدد مولات الحاضر الفضة في وعاء. تحدث ظاهرة مثيرة للاهتمام عندما كمية كبيرة من أيونات الكبريت، التي من شأنها أن تكون ضرورية لقذائف سمكا، وتترك في حل مع جزيئات الذهب الفضة. يبدو أن الجسيمات النانوية إلى حل، لاحظ باعتباره القضاء على أي امتصاص بلازمون. مرة واحدة يتم إضافة محلول الكبريت إلى الغروية، لوحظ طيف ملامح واسع. لمزيد من دراسة هذه الظاهرة كبريتيد الصوديوم المائي ويضاف أيضا إلى حل من الفضة النانوية. السلائف الكبريت البديل thioacetamide، والتي تم الاستفادة منها كمصدر أيون الكبريت في التفاعلات العضوية المختلفة. قد توفر هذا مصدر الكبريت المائي وأقل نشاطا توفير أكثر دقة التحكم في قذيفة، والقضاء على حل النانوية في حل. تحويل الغرويات الاتحاد الافريقي / حج إلى الاتحاد الافريقي / حج 2 S ثبت نجاحهاولكن لوحظ أن نفس الظاهرة باستخدام thioacetamide كما السلائف الكبريت. ويمكن تجنب هذه المشكلة مع الاهتمام الدقيق لكميات رد فعل ولكن لم تستخدم أسلوب بديل التي عرضت السيطرة متساوية على مدى بالكبريت من قذيفة الفضة. وعندما حلت الكبريت في حل التولوين مع oleylamine وحمض الأوليك، وقذيفة الفضة يمكن تحويلها إلى كبريتيد الفضة مع التخميل أوليات. ويمكن بعد ذلك النانوية الناتجة تكون معزولة عن طريق الطرد المركزي وredispersed إلى hexanes أو التولوين. كان طيف الامتصاص مماثلة لتلك التي تظهر في الشكل 9 ثم تم تحليل النانوية عبر تيم. في عام قذيفة الفضة كبريتيد تميل إلى أن تكون أكبر قليلا من قذائف الفضة السابقة ولكن موحدة جدا والكروية مع انحراف معياري 1.8 نانومتر. الإبقاء على جزيئات الذهب الداخلية أيضا التبلور على واحد مع المباعدة بين الولادات 3.51 Å. هذا الضغط المستمر للشعرية الذهب يدعم نظريةأن زيادة الضغوط من قذيفة يسبب ضغط للجسيمات الذهب.
الكادميوم كبريتيد الزنك وكبريتيد قصف عن طريق تبادل الأيونات الموجبة
تم تحويل كبريتيد الفضة في وقت لاحق إلى كبريتيد الكادميوم عبر منهج أدب 9 الامتصاصية يصبح من المعالم أساسا للقذائف سمكا مع أكتاف عريضة تشكيل حوالي 2.5 فولت. ويمكن أن يعزى هذه التحولات إلى تغيير في معامل الانكسار والبيئة عازلة للجسيمات متناهية الصغر، وارتفاع الطاقة "مطبات" قد يكون راجعا إلى امتصاص مباشرة من قذيفة أشباه الموصلات. هذه التغيرات الطيفية يمكن أن تستخدم لتقدير تقريبا تنتج سمك قذيفة. تمت دراسة الجسيمات النانوية مزيد عبر تيم. الأقراص المدمجة قذيفة أظهر تحليل المباعدة بين الولادات 6.00 Å في المتوسط، بما يتفق مع هيكل الكريستال الزنك Blende. تظهر قذائف monodispersity عالية في كل سمك ويتم احترام أي تجميع للجسيمات متناهية الصغر. وهناك عدد قليل غأظهرت noparticles بقعة صغيرة حيث يبدو أن هناك عدم وجود تغطية قذيفة. يمكن أن يكون سبب ذلك عدم القدرة على تبادل الأيونات الموجبة للتحدث في تلك المنطقة بسبب كبريتيد الفضة يجري البلورية في بعض المناطق في مقابل غير متبلور. ويبدو أن هناك عدد قليل من الجسيمات إلى الانحراف من الهندسة الكروية مع عرض أكبر قليلا، وربما منظم بعد القالب الفضة كبريتيد الذي كان الانحراف أكبر من الأنواع الثلاثة الصدفة. ولوحظت تغييرات كبيرة في امتصاص بعد تبادل الأيونات الموجبة. ذيول كلا طيف الامتصاص يبدأ تزيد أضعافا مضاعفة في الطاقات أعلى من 2.5 فولت مع شركة شل ZnS تظهر ضعف امتصاص قذائف أقراص مدمجة. وقد تم تحليل النانوية باستخدام مزيد من تيم. أظهر تحليل قذيفة ZnS المباعدة بين الولادات 5.31 Å في المتوسط، وهو ما يتسق مع هيكل الكريستال الزنك Blende. قذائف موحدة مع متوسط قطرها حوالي 10 نانومتر. القذائف هي أرق بكثير من قذائف أقراص مدمجة وهي دوالبريد لكمية أقل من الإلكترونات في الزنك أخف وزنا بالمقارنة مع الكادميوم. عدم تجانس لا تزال تحدث على عدد قليل من الجزيئات التي يمكن أن تكون إما بسبب موجودة مسبقا عيوب في الفضة كبريتيد قذيفة أو وقت رد الفعل أطول وارتفاع درجات الحرارة اللازمة لZnS رد فعل تبادل الأيونات الموجبة. قذائف يمكن تغيير إلى أي مجموعة أشباه الموصلات الثاني إلى الرابع، والسماح لتحقيق أكثر شمولا من الخصائص الفيزيائية والبصرية بوصفها وظيفة للبيئة عازلة المحلية.
يجند تبادل
ويتم إنجاز Functionalization من السطح الخارجي للقشرة عبر التبادل يجند. خدم FTIR مثل تقنية توصيف الرئيسية، لتحديد ما نوع كيميائي موجود على السطح. استخدام المجموعات ملزمة أليفة النواة يضمن رابطة قوية إلى السطح القذيفة التي لن تسقط مع مرور الوقت. وضعت نوعين مختلفين من المجموعات الوظيفية على الجزيئات، إما حمض الكربوكسيلية أو أمين.تم غسلها النانوية مع الميثانول لإزالة أي يجند الزائد الحالي في نهاية البورصة. كانت النانوية مع oleylamine كما يجند سطح القابلة للذوبان في المذيبات غير القطبية مثل الكلوروفورم، hexanes أو التولوين. ويمكن التأكد من صحة الصرف يجند كاملة من خلال التغيير في الذوبان في المذيبات القطبية مثل الماء أو الإيثانول. يظهر طيف الامتصاص أن الجسيمات الحفاظ بالرنين مأكل، وحوالي 550 نانومتر لالنانوية مع قذيفة 5 نانومتر من الأقراص المدمجة. ويمكن إجراء هذا التبادل يجند مع الأصباغ أو غيرها من حامل اللون مع وظائف أليفة النواة مماثلة. كما هو الحال مع جميع إجراءات الصرف يجند، التجميع لا رجعة فيه احتمال وارد دائما، ويمكن منعها عن طريق الحد من عدد من الخطوات الغسيل وsupersaturating الحل مع يجند المطلوب. يجب أن يكون يجند الذي أراد أن تكون ملزمة لسطح أيضا تقارب أعلى لسطح جسيمات متناهية الصغر من oleylamine مواطن.
هذه التقنيهيوفر البريد تعديل بسيط من إجراء سبق وضعها من أجل إنتاج الجسيمات النانوية الهجينة ذات جودة عالية. وقد ناقش طريقة سابقا، ومع ذلك، والقضايا التي يمكن أن تمنع التكاثر والاستقرار الجسيمات وmonodispersity، لا تزال. وتكشف هذه الدراسة المتأنية التي عينة جيدا اتسم وmonodisperse من الذهب يجب أولا أن تستخدم من أجل ضمان عينات عالية الجودة. باستخدام CTAC كما السطحي لجزيئات الذهب يوفر monodispersity عالية في الوقت الذي تسمح أيضا ترسب سهل من الفضة مع نانومتر الدقة. الفضة يمكن أن تودع على الذهب لتشكيل قذائف كروية مع نطاقات من 1 إلى> 20 نانومتر في القطر، وارتفاع الاستقرار في المحاليل المائية. قذيفة الفضة هي نموذج لتحويل لكبريتيد الفضة غير متبلور. ويمكن بعد ذلك نقل الجسيمات النانوية إلى المرحلة العضوية بعد بالكبريت من الفضة قذيفة في وجود السطحي أوليات لإنتاج قذيفة غير متبلور من الصورة أكبر قليلاإيزي من الفضة قذيفة السابقة. توصيف عبر أشعة فوق البنفسجية فيس الطيفي الامتصاصية وتيم يسمح للارتباط من ذروة بلازمون مع المعلمات حجم المادية. كما يمكن تمديد هذا الإجراء قوي لأنواع قذيفة أخرى مثل الرصاص أو الحديد أيضا. هذا الإجراء يمكن أن توفر منصة لجيل جديد من الأجهزة حيث بدلا من الاضطرار إلى إضافة أنواع متعددة لتحسين الأداء، والأنواع الأساسية قذيفة يمكن أن تكون مصممة بدلا مما يسمح لتصميم الجهاز أكثر سطحي من خلال خفض كمية المواد اللازمة. وهذه الجسيمات أيضا منبرا لربط المواد الأخرى لدراسات تعتمد على المسافة تعزيز plasmonic مع التمثيل طبقة أشباه الموصلات كفاصل بين حامل اللون والسطح الذهب.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
وتستند هذه المواد على العمل بدعم من مؤسسة العلوم الوطنية تحت سويسرا - 1352507.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| MilliQ Water | Millipore | Millipore water purification system | water with 18 MΩ resistivity was utilized in all experiments |
| Gold(II) chloride trihydrate | Sigma Aldrich | 520918 | used as gold precursor for nanoparticle synthesis |
| Cetyl trimethyl ammonium chloride (CTAC) | TCI America | H0082 | used as surfactant for gold nanoparticles |
| Borane tert butyl amine | Sigma Aldrich | 180211 | used as reducing agent for gold nanoparticles |
| Silver nitrate | Sigma Aldrich | 204390 | used as silver source for shell application |
| Ascorbic acid | Sigma Aldrich | A0278 | used as reducing agent for silver shell application |
| Sulfur powder | Acros | 199930500 | used as sulfur source for silver sulfide shell conversion |
| Oleylamine | Sigma Aldrich | O7805 | used as surfactant for silver sulfide shell conversion |
| Oleylamine | Sigma Aldrich | 364525 | used as surfactant for silver sulfide shell conversion |
| cadmium nitrate tetrahydrate | Sigma Aldrich | 642405 | used as cadmium source for cation exchange |
| zinc nitrate hexahydrate | Fisher Scientific | Z45 | used as zinc source for cation exchange |
| 11-Mercaptoundecanoic acid | Sigma Aldrich | 450561 | used as water soluable ligand during ligand exchange |
| 3,4-diaminobenzoic acid | Sigma Aldrich | D12600 | used as water soluable ligand during ligand exchange |
| UV-Vis absorption spectrophotometer | Cary | 50 Bio | used to monitor absorption spectrum of colloidal solutions |
| JEOL TEM 2100 | JEOL | 2100 | used to analyze size of synthesized nanoparticles. TEM grids were purchased from tedpella |
| FTIR spectrophotometer | Perkin Elmer | Spec 100 | used to monitor chemical compostion of nanoparticle surface after ligand exchange. |
References
- Pyayt, A. L., Wiley, B., Xia, Y., Chen, A., Dalton, L. Integration of photonic and silver nanowire plasmonic waveguides. Nature nanotechology. 3, 660-665 (2008).
- Chuang, M. -K., Lin, S. -W., Chen, F. -C., Chu, C. -W., Hsu, C. -S. Gold nanoparticle-decorated graphene oxides for plasmonic-enhanced polymer photovoltaic devices. Nanoscale. 6, 1573-1579 (2014).
- Ide, M. S., Davis, R. J. The Important Role of Hydroxyl on Oxidation Catalysis by Gold Nanoparticles. Accounts of chemical research. , (2013).
- Saha, K., Agasti, S. S., Kim, C., Li, X., Rotello, V. M. Gold Nanoparticles in Chemical and Biological Sensing. Chemical Reviews. 112, 2739-2779 (2012).
- Wang, H., et al. Computed tomography imaging of cancer cells using acetylated dendrimer-entrapped gold nanoparticles. Biomaterials. 32, 2979-2988 (2011).
- Huang, X., Jain, P. K., El-Sayed, I. H., El-Sayed, M. A. Plasmonic photothermal therapy (PPTT) using gold nanoparticles. Lasers in medical science. 23, 217-228 (2008).
- Costi, R., Saunders, A. E., Banin, U. Colloidal hybrid nanostructures: a new type of functional materials. Angewandte Chemie International Edition. 49, 4878-4897 (2010).
- Xu, X., et al. Near-Field Enhanced Plasmonic-Magnetic Bifunctional Nanotubes for Single Cell Bioanalysis. Advanced Functional Materials. 23, 4332-4338 (2013).
- Zhang, J., Tang, Y., Lee, K., Ouyang, M. Nonepitaxial growth of hybrid core-shell nanostructures with large lattice mismatches. Science. 327, 1634-1638 (2010).
- Sun, H., et al. Investigating the Multiple Roles of Polyvinylpyrrolidone for a General Methodology of Oxide Encapsulation. Journal of the American Chemical Society. 135, 9099-9110 (2013).
- Khatua, S., et al. Resonant Plasmonic Enhancement of Single-Molecule Fluorescence by Individual Gold Nanorods. ACS Nano. 8, 4440-4449 (2014).
- Lakowicz, J. R., et al. Plasmon-controlled fluorescence: a new paradigm in fluorescence spectroscopy. Analyst. 133, 1308-1346 (2008).
- Tam, F., Goodrich, G. P., Johnson, B. R., Halas, N. J. Plasmonic enhancement of molecular fluorescence. Nano Letters. 7, 496-501 (2007).
- Achermann, M. Exciton-Plasmon Interactions in Metal-Semiconductor Nanostructures. The Journal of Physical Chemistry Letters. 1, 2837-2843 (2010).
- Zhang, X., et al. Experimental and Theoretical Investigation of the Distance Dependence of Localized Surface Plasmon Coupled Förster Resonance Energy Transfer. ACS Nano. 8, 1273-1283 (2014).
- Kamat, P. V. Quantum Dot Solar Cells. Semiconductor Nanocrystals as Light Harvesters. The Journal of Physical Chemistry C. 112, 18737-18753 (2008).
- Nagraj, N., et al. Selective sensing of vapors of similar dielectric constants using peptide-capped gold nanoparticles on individual multivariable transducers. Analyst. 138, 4334-4339 (2013).
- Nossier, A. I., Eissa, S., Ismail, M. F., Hamdy, M. A., Azzazy, H. M. E. -S. Direct detection of hyaluronidase in urine using cationic gold nanoparticles: A potential diagnostic test for bladder cancer. Biosensors and Bioelectronics. 54, 7-14 (2014).
- Hou, W., Liu, Z., Pavaskar, P., Hung, W. H., Cronin, S. B. Plasmonic enhancement of photocatalytic decomposition of methyl orange under visible light. Journal of Catalysis. 277, 149-153 (2011).
- Sheehan, S. W., Noh, H., Brudvig, G. W., Cao, H., Schmuttenmaer, C. A. Plasmonic enhancement of dye-sensitized solar cells using core-shell-shell nanostructures. The Journal of Physical Chemistry C. 117, 927-934 (2013).
- Ratchford, D., Shafiei, F., Kim, S., Gray, S. K., Li, X. Manipulating Coupling between a Single Semiconductor Quantum Dot and Single Gold Nanoparticle. Nano Letters. 11, 1049-1054 (2011).
- Sau, T. K., Murphy, C. J. Self-Assembly Patterns Formed upon Solvent Evaporation of Aqueous Cetyltrimethylammonium Bromide-Coated Gold Nanoparticles of Various Shapes. Langmuir. 21, 2923-2929 (2005).
- Ma, Y., et al. Au@Ag Core-Shell Nanocubes with Finely Tuned and Well-Controlled Sizes, Shell Thicknesses, and Optical Properties. ACS Nano. 4, 6725-6734 (2010).
- Park, G., Lee, C., Seo, D., Song, H. Full-Color Tuning of Surface Plasmon Resonance by Compositional Variation of Au@Ag Core-Shell Nanocubes with Sulfides. Langmuir. 28, 9003-9009 (2012).
- Germain, V., Li, J., Ingert, D., Wang, Z. L., Pileni, M. P. Stacking Faults in Formation of Silver Nanodisks. The Journal of Physical Chemistry B. 107, 8717-8720 (2003).
- Reiss, P., Protière, M., Li, L. Core/Shell Semiconductor Nanocrystals. Small. 5, 154-168 (2009).
- Vossmeyer, T., et al. CdS nanoclusters: synthesis, characterization, size dependent oscillator strength, temperature shift of the excitonic transition energy, and reversible absorbance shift. The Journal of Physical Chemistry. 98, 7665-7673 (1994).
- Shore, M. S., Wang, J., Johnston-Peck, A. C., Oldenburg, A. L., Tracy, J. B. Synthesis of Au (Core)/Ag (Shell) nanoparticles and their conversion to AuAg alloy nanoparticles. Small. 7, 230-234 (2011).
- Liu, X., Atwater, M., Wang, J., Huo, Q. Extinction coefficient of gold nanoparticles with different sizes and different capping ligands. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 58, 3-7 (2007).
- Lambright, S., et al. Enhanced Lifetime of Excitons in Nonepitaxial Au/CdS Core/Shell Nanocrystals. ACS Nano. 8, 352-361 (2014).
- Srnová-Šloufová, I., Lednický, F., Gemperle, A., Gemperlová, J. Core-shell (Ag) Au bimetallic nanoparticles: analysis of transmission electron microscopy images. Langmuir. 16, 9928-9935 (2000).
