Abstract
플라즈몬 나노 인해 가시 스펙트럼에 걸쳐 동조 될 수있는 그들의 쉽게 수정할 표면 높은 표면적과 큰 흡광 계수를 광 수확 애플리케이션 매력적인 재료이다. 광학 천이 플라즈몬 향상에 대한 연구로 인해 변화시키는 가능성 및 분자 염료 또는 양자점 인근 발색단의 광 흡수 또는 방출 특성을 향상 경우에 인기를 끌고있다. 전자 상태 전이에 관여 증가 흡수 및 방출 속도 선도를 교란 발색단의 여기 쌍극자와 플라즈몬 캔 부부의 전기장. 이러한 개선은 중요한 두 종의 공간 배열을, 에너지 전달기구에 의해 가까운 거리에서 무효화 될 수있다. 궁극적으로, 플라즈몬 태양 전지의 광 수확 효율의 향상, 따라서 낮은 비용의 장치를 얇게로 이어질 수 있습니다. developm하이브리드 코어 / 쉘 입자의 엔트는이 문제에 대한 해결책을 제공 할 수 있습니다. 금 나노 입자와 발색단 사이에 유전체 스페이서를 추가 여기자 플라즈몬 결합 강도를 제어함으로써 플라즈몬 이익과 손실의 균형을 제안하는 방법이다. 금의 코팅에 대한 자세한 절차는 제시 CD와의 ZnS 반도체 껍질 나노 입자. 나노 입자는 코어 금 입자 및 외부 발색단의 플라즈몬 강화에 더 정확한 조사 있도록 쉘 종 모두 사이즈 제어와 높은 균일 성을 나타낸다.
Introduction
금과은 나노 입자가 포토닉스, 1 태양 전지, 2 촉매, 3 화학 / 생물 감지, 4 생체 이미징, 5, 광 역학 치료를 포함하여 응용 프로그램의 다양한 미래 기술 진보에 대한 가능성. 6 표시 여기에서 있고, 표면 전자에 진동 할 수 있습니다 가시 스펙트럼에서 입사 방사선을 집중하기 위해 이용 될 수있는 국소 표면 플라즈몬 공명 (SPR)으로 알려진 공진을 형성한다. 최근, 귀금속 나노 입자 강화 및 조정 가능한 기능으로 하이브리드 나노 입자를 생산하는 반도체 자성 나노 입자와 결합되어있다. 이러한 Ouyang 등. 9 Chen 등. (10)에 의해 수행 된 연구로 7,8 최근 문학을, 보여 주었다 하이브리드 종의 균일 성이 입자의 합성 만 제한 제어 가능성으로 인해 가능금 나노 입자의 크기 분포 및 성장의 각 단계에서의 물리적 특성과 결합 된 광학 특성의 부족으로 배합. Zamkov 등은. 쉘 형성에 비슷한 균일 성을 보여하지만, 단 하나의 쉘 두께는 완전히 나노 입자 주위에 형성되지 않는 몇 가지 껍질, 다른 코어 크기로 사용 하였다. 이들 나노 입자를 효과적으로 활용하기 위해, 정확한 광학 응답이 알려 져야 쉘 두께의 다양한 특징으로한다. 쉘의 두께보다 정밀 최종 하이브리드 종 이상 높은 제어 결과를 주형으로 단 분산, 수용성 금 입자의 사용을 통해 달성 될 수있다. 코어와 쉘 사이의 상호 작용으로 인해 반도체 물질의 소량과 골드 코어에 근접에 흡수 또는 방출 속도에 제한 강화를 표시 할 수 있습니다. 대신 쉘과 금 입자에있는 반도체 사이의 상호 작용, 쉘은 사용 될 수 있습니다스페이서 (D)는 외부 발색단 사이의 거리를 한정한다. 이는 11 플라즈몬 동안의 공간적 분리를 통해 상위 제어 있도록, 금속 표면에 직접 접촉의 결과를 무효화.
표면 플라스 몬 공명 및 발색단 제조 여기자 간의 전자적 상호 작용의 정도는 직접 상호 작용의 금속과 반도체의 종 사이의 거리는 표면 환경 강도 상관된다. 12 종보다 더 먼 거리로 분리 될 때 25 나노는 두 개의 전자 상태가 교란을 유지하고 광학 응답은 변경되지 않습니다. 입자가 더 친밀한 접촉을하고 (비 방사성 속도 향상 또는 삼림 공명 에너지 전송을 통해 모든 여기 에너지의 담금질이 발생할 수 있습니다 때 13 강한 커플 링 정권이 지배 FRET). 결합 강도 14,15 조작 튜닝 일까지발색단 금속 나노 입자 사이의 전자 간격뿐만 긍정적 인 효과가 발생할 수있다. 나노 흡광 계수는 나노 입자가 훨씬 더 효과적으로 입사광을 집중할 수 있도록, 대부분의 발색단보다 큰 크기 순서 일 수있다. 나노 입자의 증가 여기 효율을 활용하여 발색단 높은 여기 비율을 초래할 수있다. 여기 다이폴 12 커플 링과 같은 비 복사 속도가 영향을받지 않는 경우, 양자 수율을 증가시킬 수있는 발색단의 방출 속도를 증가시킬 수있다. (12) 이러한 효과 때문에 국소 표면 상태의 존재에 금과 상기 반도체 층으로부터 전하 추출의 용이성이 증가 흡수 단면적 용이 태양 전지 또는 증가 흡광도 필름, 태양 광 효율성을 초래할 수있다. 12,16 이것 연구는 또한 AF로 플라즈몬의 결합 강도에 대한 유용한 정보를 제공 할 것입니다거리의 기름 부음.
국소 표면 플라즈몬 널리 인해 로컬 환경 플라즈몬 공명의 감도 (17) 및 검출 (18) 감지 애플리케이션에서 사용되어왔다. 크로닌은 외., 금 나노 입자의 첨가로 개선 될 수있다 이산화 티탄 박막의 촉매 효율을 나타내었다. 시뮬레이션은 활성의 증가가 계속해서 여기자 생성 속도를 증가 티오 2에서 생성 된 여기자와 플라즈몬 전기장의 커플 링에 의한 것으로 나타났다. Schmuttenmaer이 외. 보였다 19하는 염료 감응 형 (DSSC)의 효율이 태양 전지 금 / SiO2를 / 이산화 티탄 집계의 결합으로 개선 될 수있다. 응집체는 넓은 주파수 범위에서 광 흡수를 증가 넓은 국부적 표면 플라즈몬 모드의 생성을 통해 흡수를 향상시킨다. 20을 리튬 등 다른 문헌한다. 관찰정상 상태의 형광 강도의 형광 수명 D 상당한 감소뿐만 아니라 거리 의존성 개선이 단일의 CdSe / 인 ZnS 양자점의 직접 결합과 단일 금 나노 입자를 통해 관찰 하였다. (21)이 플라즈몬 향상을 최대한 활용하기 위해 존재 두 종 사이의 일련의 거리와 물리적 결합을 위해 필요합니다.
하이브리드 나노 입자의 합성
Jiatiao 외., 유니폼 가변 쉘 두께를 생성하기 위해 양이온 교환을 통해 금 나노 입자로 코팅 된 반도체 물질로하는 방법을 설명했다. 쉘 두께가 균일했지만 금 템플릿은 매우 단 분산하지 않았다. 이 입자에 입자 따라서 결합력에서 금 비율 반도체 변경된다. 이러한 코어 쉘 나노 입자의 광학 특성에 9 심층 연구 reprod을 개발하기 위해 수행되었다ucible 합성 방법. 이전 방법에 의한 금 나노 입자의 크기가 불균일로 확장 플라즈몬 공명과 샘플을 생성 할 수 유기계 나노 입자 합성에 의존한다. 금 나노 입자의 합성은 변형 된 수성 장기간 안정성 및 재현성 단 분산 금 나노 입자 템플릿을 제공 할 수있다. 수용성 계면 활성제, 세틸 트리메틸 암모늄 클로라이드 인해 주변 세틸 트리메틸 암모늄 클로라이드 분자의 긴 탄소 사슬 사이의 상호 작용으로 나노 입자 표면에 이중층을 형성한다. (22)이 두께 표면층 나노 입자 표면에 대한 액세스를 과잉 계면 활성제를 제거 할 수 있도록주의 세정이 필요 하지만, 나노 입자의 크기 및 형태를 통해 더 높은 제어를 제공 할 수있다. (23)은 쉘의 수성 첨가 쉘 두께 및 광학 특성들 사이의 더욱 친밀한 관계 선도 높은 정밀도로 제어 할 수있다. (23) 아스코르브 AC 통해 느리게 감소ID는 용액에은 나노 입자의 형성을 방지하기 위해 매우 정밀한 것으로 은염의 첨가를 필요로 금 표면에은을 증착하는데 이용된다. 세 번째 단계는 황 과량은 유기상에 첨가되어야하고, 수성 나노 입자의 상 전이가 발생할 필요로한다. 캡 핑제 및 나노 입자 균일 상전이에 처치 모두로서 작용할 수있는 유기 캡핑 화제 및 올레산과 같은 올레 일 아민을 첨가 비정질 황화은 쉘 나노 입자 주위에 형성 할 수있다. 9,24 농도 이러한 분자들은이 단계에서 나노 입자의 응집을 방지하기에 충분히 높아야하지만, 너무 과잉의 정제를 어렵게 할 수있다. 트리 부틸 포스 핀 및 금속 질산염 (CD, 또는 납 아연)의 존재하에 설파이드 비정질 쉘 내부 양이온 교환을 행할 수있다. 반응 온도는 금속 (9)의 재 활성화를위한 다른 수정해야임의의 과잉의 황 개별 양자점의 형성을 감소시키기 위해 제거되어야한다. 합성의 각 단계는 나노 입자의 표면 환경의 변화에 따라서 플라즈몬의 변화로 인해 유전체 필드 주위에 플라즈몬 주파수 의존성을 관찰한다 대응한다. 투과 전자 현미경 (TEM) 특성의 함수로서 광 흡수 병렬 연구는 나노 입자의 특성을 이용 하였다. 이 합성 절차는 현미경 및 분광 데이터로부터 더 나은 상관 관계를 제공하고, 잘 조절하고 균일 한 샘플을 우리에게 제공 할 것입니다.
형광 발색단과 커플 링
금속 표면 플라즈몬과 형광 물질 사이에 간격이 유전체 층을 적용하는 것은, 금속으로 만들어진 여기자의 비 방사성 에너지 전달에 의한 손실을 감소시키는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 이격 층은 형광 물질과 사이의 거리 의존성의 연구에 도움이 될 수있다금속 표면 플라즈몬 공명. 우리는 유전체 이격 층으로서 하이브리드 나노 입자 반도체 쉘을 사용하는 것을 제안한다. 쉘 두께는 2 nm 내지 정확한 거리 관계 실험이 수행 될 수 있도록 20 nm의 범위의 두께로 나노 미터 정밀도로 조정될 수있다. 쉘은 거리 또한 유전율 대역 전자 장치에도 결정 격자 매개 변수뿐만 아니라 제어를 허용 카드뮴, 납 또는 아연 양이온 S, SE 및 테 음이온으로 조정될 수있다.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
금 나노 입자의 합성 (1)
- 글러브 박스에서 금 소금의 무게와 부피 플라스크에 물을 희석하기 전에 이전에 왕수로 세척 유리 병에 추가 할 수 있습니다. 금 스톡 용액 100 ㎖의 물에 1 mM의 금 (III) 클로라이드 트리 히드 레이트 (393.83 g / 몰)을 준비한다.
- 용해는 약 60 ° C로 25 ml의 물에 3.2 g의 고체 CTAC (320g / mol) 및 열을 단다. 실온으로 냉각시키고, 0.2 M 세틸 트리메틸 암모늄 클로라이드 (CTAC)을 제조 메스 플라스크에 물 50 ㎖의 혼합물로 희석.
- 1mM의 금 용액 20 ㎖, 60 ℃로 설정된 오일 욕에 플라스크 장소 끓는 환저 내부 CTAC 0.2 M 용액 20 mL를 섞는다. 10 분 동안 혼합 할 수 있습니다.
- 금 / CTAC 용액 (1 몰비 1) 고체 보란 t- 부틸 아민 (86.97 g / mol)을 30 분 동안 교반을 할 수 1.7 mg을 추가합니다.
참고 : 해결 방법은 진한 빨간색을 설정해야합니다. 생성 된 용액을 금 입자 concentrati있다약 5 μM의에 한번에 개월 동안 저장 될 수 있거나, 반응의 다음 단계에 바로 사용 하였다.
실버 2. 코팅
- 실버 쉘 코트에 나노 입자를 정확한 시약의 양을 사용합니다. 쉘은 반도체 쉘의 크기와 모양에 대한 템플릿을 제공합니다. 정확한 시약 금액은은 입자의 핵을 방지하는 데 도움이 될 것입니다.
- 제 cm 3에서, 코어의 볼륨을 산출하고, 금의 농도를 이용하여 입자 당 질량으로 변환한다. 예를 들어, 코어의 볼륨을 산출하는, 1767.15 내지 (3)의 용적을 15 nm의 직경을 갖는 구형의 나노 입자를 가정하고 3 (1.77 × 10 -18 cm 3) 형상으로 변환. 입자 당 질량 (3.41 × 10 17)를 계산하기 위해 금 (19.3 cm 3)의 밀도 볼륨을 곱하십시오.
- 5.3 μM 금 나노 입자 용액 10 ㎖, P는 5.30 X 10-8 몰 사용기사는 존재한다. 몰 질량 곱하기 용액 (1.04 X 10-5 g) 금의 존재 질량을 계산하기 위해 제공한다. (3.06 × 106 (11)) 본 금 입자의 개수를 발견 입자 당 질량 용액 금의 질량을 나눈다.
- (6.41을 cm 3 (8.18 × 10 18cm 3)에, 5 nm의 쉘 두께를 갖는 나노 입자의 체적을 계산하고 코어 나노 입자 (1.77 × 10 -18 cm 3) 쉘 양을 결정하기 위해 볼륨으로부터이를 빼기 × 10 -18). 금 입자의 수와 실버의 밀도 (2.33 × 10 -4)을 곱하여은 질량이 볼륨을 변환합니다. 1-10 nm 범위 내의 셀 두께가 본 연구에 사용한다.
- 5 나노 쉘 반경 (2.33 × 10 -4)에 필요한 은의 몰 실버의 질량을 변환합니다. 이 값으로부터, 4.0 mM의 질산은 540 μL) 용액 (F)의 필요한 양을 계산금의 양은 출발 용액 (10 ㎖)에 이용.
- 4.0 mM의 AGNO 3 (169.87 g / mol)을 5 ml의 물에 솔루션을 준비합니다. 70 ℃ 오일 욕에 20 mM의 용액을 만들기 위해 아스코르브 산 스톡 금 나노 입자를 10 ml의 혼합.
- 드롭 현명한 금과 아스 코르 빈산 용액은 용액을 추가하고 반응이 2 시간 동안 교반 할 수 있습니다.
참고 : 반응은 반응의 과정을 통해 어두운 오렌지 (두꺼운 껍질) 빛 오렌지 (얇은 껍질)을 설정합니다. - 10 분 동안 21,130 XG에서 나노 입자를 원심 분리기와 깨끗한 물에 재 분산. 베어 금 나노 입자 또는 형성되었을 수 있습니다 실버 나노 입자의 제거에 도움 펠렛 나노 입자에서 뜨는을 가만히 따르다.
실버 황화물에 쉘 3. 변환
- 실험에 사용 된 전단은 1 몰비 : 200 원소 황을 단다. 금 /의 Ag 코어 쉘 10 ㎖를 들어입자는 5nm 쉘, 올레 일 아민 3 ㎖를 10 ㎖의 톨루엔에 올레산 1.5 ml에 용해.
- 10 분 동안 21,130 XG에서 원심 분리를 통해, 실버 콜로이드를 집중하고 1 ml의 물에 분산.
주의 :이 단계는 실버 쉘 형성시 유기층을 수층으로부터 추출의 효율을 높일 수.
- 10 분 동안 21,130 XG에서 원심 분리를 통해, 실버 콜로이드를 집중하고 1 ml의 물에 분산.
- , 콜로이드 추가 드롭 현명한 황 용액에 1 시간 동안 교반.
참고 : 황화 완성에 간다이 솔루션은 보라색 (두꺼운 껍질)에 진한 파란색 (얇은 껍질)을 설정합니다. - 반응 액으로부터 물과 미 반응의 황을 제거하기 위해 2 시간 동안 교반 한 후 10 분 동안 4,000 XG에 콜로이드 용액을 원심 분리기. 필요한 경우, 초음파 깨끗 톨루엔으로하는 나노 입자를 재 분산.
- 톨루엔에 분산하기 위해 30 초 분 1을위한 목욕 초음파기의 나노 입자를 초음파 처리.
참고 : 초과 올레 일 아민 또는 올레산산성 용액으로부터 떨어질 수 있고, 백색 고체의 용액을 경사 분리하여이 단계 후에 제거 될 수있다.
- 톨루엔에 분산하기 위해 30 초 분 1을위한 목욕 초음파기의 나노 입자를 초음파 처리.
4. 양이온 교환
- 카드뮴의 0.2 M 용액을 제조하는 1 ml의 메탄올에 금속 질산염을 용해 시켜서 금속 전구체를 확인 (NO 3), 아연 (NO 3).
주 : 0.8 M 용액을 용액에 메탄올의 양을 감소시키는 두꺼운 껍질을 위해 사용될 수있다.- 실버 1 몰비 : 1 황화은 껍질 나노 입자 금속 용액을 혼합한다. 질소 분위기 하에서 아연 쉘에 대한 카드뮴 쉘 50 ° C, 65 ° C까지 가열한다.
- 금속 전구체 1 몰 비율 : 500 트리 부틸 포스 핀을 추가한다. 반응 시간은 카드뮴에 대한 2 시간, 아연 20 시간이다.
- 형성되었을 수있는 절연 CD 나의 ZnS 나노 입자를 제거하기 위해 10 분 동안 21,130 × g으로 원심 분리로 정제 하였다. 펠렛 nanopart 분산이러한 헥산, 톨루엔, 클로로포름 등 깨끗한 비극성 용매에 icles.
올레 일 아민 5. 리간드 교환
- 원심 분리 튜브에서 톨루엔 콜로이드 용액에 1.5 배량의 비율로 에탄올 나노 입자 용액을 혼합한다. 10 분 동안 4,000 XG에 원심 분리기는 나노 입자를 펠렛합니다.
- 에탄올과 고체 입자를 수집 한 번 더 원심 분리기로 나노 입자를 씻으십시오.
주 : 입자는이 단계에서 저장된 있지만 에탄올 제거하여 응집을 방지 할 필요가 될 수있다. - 쉘에 언 바운드 양이온 사이트를 통해 표면에 친 핵성 결합 그룹과 리간드 바인딩. 11 mercaptoundecanoic 산 및 3,4- 디아 미노 산성 나노 입자의 수용성을두고 해당 분자이다.
- 큰 초과 네이티브 올레산 분자보다 약 10 배 더 높은 농도의 리간드 용액에 나노 입자를 분산. 실온에서 O 입자를 교반vernight 잔류 올레산 분자의 변위를 허용합니다.
- 10 분 동안 4,000 XG에 용액을 원심 분리기. 고체 나노 입자를 수집하기 위해 10 분 한 번 이상 4,000 XG에 메탄올과 원심 분리기와 펠렛 입자를 씻으십시오.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
세 가지 다른 계면 활성제와 금 나노 입자의 흡수 스펙트럼 정규화는도 1에 도시되어있다. 이용 활성제 올레 일 아민, 테트라 데실 트리메틸 암모늄 클로라이드 (TTAC) 및 trimetyl 세틸 암모늄 클로라이드이다. CTAC 및 TTAC 활성제 좁은 플라즈몬 공명 흡수 피크를 나타낸다.
환원제의 양뿐만 아니라 FWHM하지만 생성 된 나노 입자 용액의 피크 위치에 영향을 미친다. 도 2의 조사는 환원제의 양을 축소 낮은 피크를 나타낸다.
흡광도 트레이스 (도 3)에 맞는 가우시안 있었다 FWHM 금 비율 환원제에 대해 그려졌다. 좁은 FWHM 시료는 금 나노 입자의 합성을 최적화하기 위해 사용 하였다. 이러한 데이터로부터, 1 : reduci 1 몰비금 NG 화제는 대부분 단 분산 입자를 생성한다. 플롯에서 오류가있는 데이터에 가우스 Fit의 편차를 산출한다.
계면 활성제를 사용 TTAC 금 나노 입자의 합성은 약 25 nm의 직경을 갖는 구형 입자를 생성한다. 도 4에 도시 된 영상이 약 2.3 Å의 격자 간격 (문헌 값 = 2.355 Å)을 단결정으로 입자를 찾는 ImageJ에 소프트웨어를 사용하여 분석 하였다. 22 나노 입자는 0.02 nm의 표준 편차를 보였다.
약 16 nm의 직경을 가지는 금 나노 입자, 계면 활성제 등의 CTAC과 합성에 의해 제조 하였다. 도 5의 영상은 대략 2.3 Å의 격자 간격 (문헌 값 = 2.355 Å)을 단결정으로 입자를 찾는 ImageJ에 소프트웨어를 사용하여 분석 하였다. 가변 두께 (도 6)의 껍질은 금 나노 입자의 흡수 스펙트럼은, 표면 커버리지 자연 플라즈몬 공명 상당한 의존성을 나타낸다. 흔적이 밝은 파랑으로 어두운에서 이동으로, 실버 쉘의 두께가 증가. 약 60 meV 인 스펙트럼의 청색 시프트가 두꺼운 쉘은 3.0 eV의 주위에, 2.38 eV의 특성에 금 피크에서 표면 플라스 몬 공명에 대해 관찰된다. 별도의 금 나노 입자를 함유하는 샘플은도 7의 비율을 변경할 때 제조 된 스펙트럼 참조. 나노 입자의 형성과 반대로,도 6에서 보이는 표면 플라즈몬 공명의 청색 시프트,은 코팅에 기인한다. 공진하지 않습니다실버 쉘 마찬가지로 이동 오히려 증가하거나 종 초과에 따라 강도가 감소한다. 실버 초과되면 금 나노 입자는 높은 농도의 경우 2.5 eV의 피크에 띄는 동안 공명은 약 3.0 eV에 더 현저하다. (3) 내지 (상), (5) 내지 (중간), 및도 7 내지 (아래) 반경은 포탄 금 나노 입자의 TEM 이미지를 ImageJ에 소프트웨어를 사용하여 분석 하였다. 도 8에서 입자는 FCC 실버 (2.5 Å) (25)뿐만 아니라 절연은 입자의 부재와 유사한 약 2.6-2.7 옹스트롬의 격자 간격을 가진 단결정이다. 내측 금 나노 입자는 간격 2 주변 값 베어 금 나노 입자보다 약간 작은 것을 찾아 분석 하였다. 쉘이 증착 될 때 나노 입자의 응력 장소 소량에 기인 할 수있다. 전체쉘 두께가 균일하고 몇 가지 샘플을 하나의 긴 끝이 약간 비대칭 쉘을 갖는 대부분 구형 보인다. 큰 쉘 두께가 균일 할 것 같은이 신장이 작은 쉘 크기에서 더 두드러진다. 황화은 셸 첨가 플라즈몬 피크의 진행을 나타낸다. 도 9의 스펙트럼의 분석은 플라즈몬 피크 인해 반도체 밴드 갭은 황화 기여 큰 굴절률의 영향은 황화 따르면 증가에 적색 편이 나타낸다. 은으로 코팅 된 금 나노 입자의 흡수 스펙트럼은 400 nm의 중심 플라즈몬 피크를 나타낸다. 그림 10의 분석은 보여줍니다 황화 나트륨을 첨가 한 후, 1 : 셸은 1 몰 당량, 어떤 플라즈몬 RESO의 실종보수가 발생합니다. 도 10과 유사한 특징이없는 스펙트럼을, 또한도 11에서 관찰된다.은 입자의 콜로이드 용액에 황화 나트륨 용액을 첨가한다. 반응 다른 황 공급원의 이용이 리드. 도 12에 도시 된 나노 입자의 TEM 이미지는 비정질 또는 다결정으로 입자를 찾는 ImageJ에 소프트웨어를 사용하여 분석 하였다. 나노 입자의 대부분에서, 어떤 결정 격자 무늬 인해 그러나, 결정의 몇 가지 작은 영역은 단사 실버 황화물에 대한 문헌 값과 일치 2.38 Å의 간격을 보였다 비정질 자연, 셸 등장하지 않는다. 일반적 황화은 쉘 1.8 표준 편차 조금 이전은 포탄보다 크지 만 매우 균일 구면되는 경향나노. 내부 금 나노 입자는 3.51 Å의 간격으로 자신의 단일 결정 성을 유지했다. 골드 격자이 계속 압축은 쉘에서 스트레스를 증가 이론은 금 입자의 압축을 일으키는 지원합니다. CD를 다른 두께로 코팅 된 금 나노 입자의 흡수 스펙트럼은도 13에서 얇은 CD의 플라즈몬 흡수는 넓은 피크가 2.25 eV의 중심 쉘 나타내고있다. 흡광도는 약 2.5 eV의 형성 넓은 어깨와 두꺼운 껍질 주로 특색이된다. 이러한 변화는 굴절률 유전체 나노 입자의 환경과 높은 에너지 "돌기"의 변화에 기인 할 수있는, 반도체 쉘의 직접 흡수에 기인 할 수있다. TEM 이미지 ImageJ에 쉘이 인의 격자 간격에 영향을 미칠 수 있음을 표시하여 분석어 그림 14. 내부 금 입자에서 관찰 비슷한 추세 금 입자는 그 하나의 결정 성을 유지하지만 약 3.51 Å의 좁은 격자 간격을 보여줍니다. CD는 분석 껍질은 각각의 두께로 높은 단 분산을 표시하고 나노 입자의 응집이 관찰되지 평균 6.00 Å, 아연 아연광 결정 구조와 일치. (26)의 간격을 보여 주었다 쉘.에 보인다 경우 27 몇 나노 입자가 작은 지점을 보여 주었다 쉘 범위의 부족합니다. 이 인해 비정질 반대로 일부 지역에서 실버 황화물 인 결정에 양이온 교환은 해당 지역에서 발생 할 수 없기 때문일 수 있습니다. 몇 가지 입자는 아마도 세 쉘 종에서 큰 편차를했다 실버 황화 템플릿 후 구조 약간 큰 폭으로 구면 기하학에서 벗어날 것으로 보인다. 흡수 스펙트럼을 관찰 할 수있다금 나노 입자에 대한 d를의 ZnS의 10 나노로 코팅. 그림 15의 스펙트럼 분석, 공진이 CD는 쉘에 매우 비슷하지만 보여줍니다 블루 시프트 동일한 직경의의 CDS 쉘에서 100 meV 인입니다 2.15 eV의에서 플라즈몬 피크와 함께. 도 16에 도시 된 TEM 화상에서 볼 약 3.51 Å의 약간 더 좁은 간격의 흐름을 지속적.의 ZnS 쉘 분석은 평균 5.31 Å의 간격을 보였다의 ZnS 코팅 된 나노 입자 내부 금 입자는, 그 하나의 결정 성을 유지 이는 아연 아연광 결정 구조와 일치한다. 쉘 (26)은 약 10 나노 미터의 평균 직경이 균일하다. 쉘은 CD와 비교할 때 라이터 아연 내의 전자의 하부 양에 의한 쉘의 CDS보다 훨씬 얇다. 비균질성은 여전히 일에 기존의 결함 중 하나에 기인 할 수있는 몇 가지 입자 발생E 황화은 쉘 또는 긴 반응 시간은 ZnS 양이온 교환 반응에 필요한 고온. mercaptoundecanoic 산 및 3,4- 디아 미노 산 나노 입자의 FTIR 스펙트럼은도 17에서 관찰 될 수있다. 분자 mercaptoundecanoic 산 (청색) 및 3,4- 디아 미노 벤조산을위한 두 아민 기 (적색 티올기를 통해 바인딩 ). 스펙트럼은 다양한 표면 범위를 확인하기 올레 일 아민과 나노 입자에 비교된다. 올레 일 아민 덮인 입자 (검은 색)의 주요 기능 본은 3,450cm 주위에있는 매우 광범위한 NH 스트레칭 -1입니다. 이는 아민 질소에 양성자에 나노 입자의 근접에 불규칙한 스트레칭 모드로 인해 수 있습니다. 카르 보닐 스트레칭 mercaptoundecanoic 산 코팅 된 입자의 FTIR 스펙트럼에서 매우 유명하지만 주위 1,550cm에 위치해 -1. 3,4- 디아 미노 A의CID 덮인 나노 입자는 작은 카르 보닐 스트레칭 밴드로 분할하지만 주요 기능은 약 3,300cm -1 발생하는 특성 OH 스트레칭입니다이 관찰된다. 5 나노 미터 반경 CD를 가진 나노 입자는 쉘과 계면 활성제로서 올레 일 아민 (검은 색) 또는 mercaptoundecanoic 산 (빨간색) 중 하나는 그림 18에서 관찰된다. 나노 입자는 mercaptoundecanoic 산에 대한 올레 일 아민, 에탄올에 대한 톨루엔에 분산되어있다. 표면 플라즈몬 공명은 약간 넓어과 에탄올의 mercaptoundecanoic 산 덮인 나노 입자 관찰 적색 편이와 두 리간드 거의 동일하다. /53383fig9.jpg "/> p_upload / 53383 / 53383fig14.jpg "/> 
도 1 : 금 나노 입자의 흡광도 스펙트럼 CTAC 합성 금 나노 입자의 흡수 스펙트럼의 비교 (DAS.을 Hed 선), TTAC (실선) 및 올레 일 아민 (미세 점) 라인 계면 활성제. 
그림 2 : CTAC 및 금 전구체에 환원제 아민 부담 t- 부틸 다양한 비율로 합성 된 금 나노 입자의 흡광도 스펙트럼 비율이 23 범위 :. 1 내지 1 : 1. 1 골드 비 환원제의 양이 감소함에 따라 트레이스 라이터 어두운 청색으로 변경 : 블랙 트레이스 (23)를 나타낸다. 
도 3 :. 흡광도 라인 형상 스펙트럼 가우시안 적합 찍은 절반 최대의 전체 폭의 비교 X 축은 시료에 금 전구체의 몰에 대한 환원제의 비율과 y 축을 나타낸다는 FWHM이다 가우스 맞는흡광도 추적합니다. 
도 4 :. TTAC 합성 금 나노 입자의 TEM 이미지는 TEM 이미지 200 kV의 가속 전압에서 획득되고 스케일 바는 100 ㎚이다. 
그림 5 :. CTAC와 합성 된 금 나노 입자의 TEM 이미지는 TEM 이미지는 200 KV 인수 전압에서 촬영과 스케일 바는 10 ㎚이다. 
그림 6 : 물 (검은 오른쪽)과 다양한 실버 쉘 두께에 분산 된 금 나노 입자의 정규화 흡수 스펙트럼. 왼쪽 (즐 오른쪽에서 실버 두께 증가 밝은 파란색에 CK). 
도 7 :. 다양한 비율의 금 나노 입자의 혼합물의 흡광도 스펙트럼은 입자의 가장 양이면 곡선과 금 입자의 양이 증가로 표시되어 추적 라이터 블루된다. 
그림 8 : 반경 3 나노 실버 쉘 두께 (위)로 코팅 된 합성 된 금 나노 입자의 TEM 이미지; 반경 (가운데) 5 nm의, 7 나노 미터 반경 (아래)가. TEM 이미지는 200 kV의 가속 전압에서 획득되고, 스케일 바는 20 나노 미터 (위)와 10 나노 미터 (가운데 아래)입니다
그림 9 :. (녹색, 빨강, 파랑)은 황화물의 껍질 금 나노 입자 (검은 색)의 정규화 흡수 스펙트럼 두꺼운 실버 낮은 플라즈몬 공명을 황화물. 
그림 10 :. 1 몰 : 실버 쉘과 유황 첨가 한 후 금 나노 입자의 정규화 흡수 스펙트럼 검은 추적 금 나노 입자를 나타내고, 블루 실버의 쉘과 빨간색 추적 골드는 2 황화 나트륨을 첨가 한 후입니다 쉘 실버의 비율. 
도 11 : 정규화 된 흡광도 은나노 입자의 전 스펙트럼 (적색)과 황화 나트륨 (블랙) 첨가 후. 옹> 나노 입자의 흡수 실험을 위해 물에 분산된다. 
도 12 :. (5) (상위 두 이미지) 및 15 nm의 두께 (바닥 이미지)와 황화은 쉘 피복 합성 금 나노 입자의 TEM 이미지 TEM 이미지 200 kV의 가속 전압에서 획득되고, 스케일 막대가 50nm이다 (위) 5 나노 미터 (아래). 
그림 13 : 금 / CdS와 나노 입자의 정규화 흡수 스펙트럼. CdS와없는 금 나노 입자가 빨간색으로 표시되어있다. 얇은 쉘의 CDS (1 nm의 반경)은 검은 색으로 표시되고, 두께가 증가함에 따라, 트레이스 밝은 청색 간다.
그림 14 :. CdS를 코팅 합성 된 금 나노 입자의 TEM 이미지는 3 nm의 반경 (위), 5 나노 미터 반경 (가운데), 7 나노 미터 반경 (아래)의 두께는 TEM 이미지는 200 kV의 가속 전압과 규모에 취득 쉘을 막대는 100 nm의 (위), 20 나노 미터 (가운데)와 5 nm의 (아래)입니다. 
그림 15 :. 5 나노 미터 반경의 ZnS 쉘 (빨간색 추적)와 금 나노 입자의 정규화 흡수 스펙트럼은 쉘이없는 금 나노 입자는 검은 색으로 표시됩니다. 파란색 곡선은 동일한 두께의 코팅 된 CD 같은 금 나노 입자 샘플이다. 
도표 16 : 합성 골드 nanopartic의 TEM 이미지레 5 nm의 반경 두께의 ZnS 쉘 코팅. TEM 이미지 200 kV의 가속 전압에서 획득되고, 스케일 바는 100 나노 미터 (상), (10) 내지 (하부)이다. 
그림 17 :. 올레 일 아민 (검은 색)과 나노 입자의 FTIR 스펙트럼, mercaptoundecanoic 산 (파란색), 및 3,4- 디아 미노 산 (빨간색)가 표시됩니다 FTIR 스펙트럼은 건조 나노 입자의 고체 시료에 가져옵니다. 
그림 18 :. 적색 스펙트럼의 검은 색과 mercaptoundecanoic 산의 CD는 쉘 5 나노 미터 반경과 다른 표면 리간드, 올레 일 아민과 금 나노 입자의 정규화 흡수 스펙트럼은 각각 톨루엔 (올레 일 아민)과 에탄올 (mercaptoundecanoic 산) 용매에 취득.이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
금 나노 입자
고품질 코어 쉘 나노 입자를 보장하기 위하여, 금 나노 입자의 단 분산 샘플 먼저 주형으로 합성되어야한다. 28,29,30 우리 대신 올레 일 아민 출장의 장쇄 급 아민 출장하는 나노 입자를 생성하는 금 나노 입자 합성 개질 나노 입자. 올레 일 아민 캡핑 된 나노 입자는 단 분산의 크기 범위를 나타내는 다소 좁은 플라즈몬 공명을 보여 주지만, 입자는 tert- 부틸 아민을 사용하여 환원을 통해 합성 생산 장쇄 급 아민 캡핑 된 나노 입자의 존재 하에서 훨씬 더 좁은 공명 피크를 보여 . 크기의 변동은 쉘 물질 계산 전구체 권 부정확성을 제공 할 수있다. 상기 시작 금 템플릿 콜로이드 골드 용액의 흡수 스펙트럼의 FWHM 골드 비율 환원제의 효과에 대한 연구를 최적화하기 위해. 또한 환원제 량생성 된 나노 입자의 크기에 영향을주는 것, 가장 긴 파장의 솔루션은 큰 크기 분포를 나타내는 큰 FWHM을 나타낸다. 최단 폭을 나타내는 1 : FWHM 1의 비율로, 환원제의 비율에 직접적으로 의존한다. 보다 안정된 감소율을 제공 좁은 크기 분포와 핵이 생성 될 수 보란 t- 부틸 아민 HAuCl 4 화학량 론적 당량이 보장된다. 작은 관측 크기 또는 형상 변형 CTAC 또는 짧은 탄소 쇄 TTAC 합성 샘플에서 볼 수 있지만, TTAC 입자 CTAC 피복 입자 (16 ㎚) 화상을 이용하여 분석 하였다 비해 약간 큰 직경 (25 나노 미터)가 ImageJ에 소프트웨어는 약 2.3 Å (문학 값 = 4.07 Å)의 격자 간격 단결정로 입자를 찾을 수 있습니다. 입자 TTAC 샘플과 slightl 0.02 nm의 평균 직경의 표준 편차를 갖는 단 분산 아르CTAC 샘플 0.4 nm 인 Y 높은 편. 일부 입자가 중첩하지만, 전체적으로 거의 응집이 관찰 될 수있다. 이 방법으로 가능한 문제는 환원제를 측정하는데 필요한 정밀도 거짓말. 환원제 너무 높은 농도를 사용하는 경우, 다 분산 샘플이 형성되고 너무 낮은 농도는 반응 수율이 저하된다. 금 나노 입자의 제조이 방법은 합성 된 탄소 사슬 길이를 변화의 효과에 대한 연구로 확장 될 수있다. 우리의 데이타는 쇄 길이에 상당한 크기의 의존성을 보여준다. 제조 된 나노 입자의 직경이 10 nm의 차가 두 개의 탄소에 의해 탄소 쇄를 변경함으로써 알 수있다.
실버 쉘
쉘은 또한 다음 단계에서 비정질 황화은 쉘로 변환되어야하기 때문에, 합성 방법은 강력하고 반복 모두 있어야한다. CTAC 피복 입자 templa을 제공 할 수 있다는 것이 알려져있다{111}면에 균일 인해 모두 {100}와 금 입자의 형성에 실버 나노 큐브의 성장과 {111} 결정면의 방향과 우선 성장을위한 테. 금 입자는 주로 {111}면을 보여줍니다. 이 실버 증착을위한 가속 성장률 수 있습니다. 여기서,이 메소드는 금 나노 입자 코어 상에 실버 동조 구형 쉘을 제조하는데 이용되어왔다. 우선, 두께가 증가하는 일련의 껍질 표면 플라즈몬 공명 변화를 모니터링하기 위해 제작 하였다. 약 60 meV 인 스펙트럼의 청색 시프트가 두꺼운 쉘은 3.0 eV의 주위에, 2.38 eV의 특성에 금 피크에서 표면 플라스 몬 공명에 대해 관찰된다. 이러한 변화가 작은 나노 입자의 형성으로 인해 아니라는 것을 확인하기 위해 금과은 나노 입자의 변화 비율이 솔루션은 생성과 UV-마주 스펙트럼을 사용하여 모니터링하고 있습니다. 금 나노 입자의 SH 혼합물 플라즈몬 시프트 관측플라즈몬은 점차 더 높은 에너지로 이동하지만, 중 나노 입자의 비율이 변경 될 때 오히려 강도가 감소 또는 증가하지 않는 OWS. 대다수의 나노 입자가 혼합물에 존재하는 경우에서 3.06 eV의 피크가 더욱 두드러이지만보다 금 플라즈몬의 위치에 변화가 발생하지 않는다. 금 표면에 은의 증착, 금 플라즈몬 적색 시프트를 발생하고, 제 실버 피크가 형성 될 때까지 넓어진 경우. 마지막으로 두꺼운은 정보에 따르면, 금 플라즈몬이 제거되고, 3.06 eV의에서 만 플라즈몬 피크가 관찰된다. TEM 이미지가 격자 간격을 가진 단결정으로 입자를 찾는 ImageJ에 소프트웨어를 사용하여 분석 하였다 약 4.13-4.3 FCC 실버 (31)뿐만 아니라 절연은 입자의 부재와 유사한. 내측 금 나노 입자는 간격 3.6-4 Å의 값으로 베어 금 나노 입자보다 약간 작은 것을 찾아 분석 하였다. 이 때문에 수나노 스트레스 장소 소량 쉘 증착 될 때. 전체 쉘 두께가 균일하고 몇 가지 샘플을 하나의 긴 끝이 약간 비대칭 쉘을 갖는 대부분 구형 보인다. 큰 쉘 두께가 균일 할 것 같은이 신장이 작은 쉘 크기에서 더 두드러진다. 이 과정은 간단하지만 매우주의 반응물의 양으로 높은 정밀도를 보장하기 위해 수행되어야한다. 너무 높은 환원제 농도가 사용 또는은 이온 농도가 너무 높으면 절연은 나노 입자의 형성이 가능하다. 금 입자의 계면은 쉘의 형성에 영향을주는 것은 아니지만 콜로이드 용액을 교반 한 경우 실버 첨가량의 정밀도 저하, 용액의 상부에 형성 거품 붙을 수 . 용액의 온도도 증가하면 나노 큐브와 다른 형상도 형성 할 수있다.
은황화 쉘
금 / 코어 쉘의 Ag 나노 입자의 콜로이드 용액이 합성되면, 나노 입자는 쉘의 Ag S. 2로 전환시킬 수있다 은의 황화,은 변환 세 개의 경로를 연구하고 비정질 황화은 쉘 재현성 강력한 변환을 보장하기 위하여, UV-비스 흡광로 특징되었다. 나노 입자의 플라즈몬 공명 인해의 Ag 2 S에 AG의 굴절률의 변화 및 벌크 용 약 1.1 eV의 인은 황화물의 밴드 갭에 증가 쉘 두께의 적색 이동에보고되었다. 사용되는 첫 번째 방법은 금 / 콜로이드의 Ag 콜로이드 혼합물에 수성 나트륨 황화 현명한 부가 드롭이었다. 황화 나트륨이 반응은 상 변화없이 수행 될 수 있도록 허용하는 저렴한 황 원이다. 인해 큰 굴절 I의 영향 황화은의 증가 커버리지 플라즈몬 피크 적색 시프트반도체 밴드 갭에서 실버 황화물과 기여의 ndex. 사용 황화은의 양 셸은 본의 몰수에 기초하여 계산된다. 두꺼운 껍질 필요한 것 유황 이온이 다량으로, 금 나노 입자와 용액의 방치하면 흥미로운 현상이 발생한다. 나노 입자는 플라즈몬 흡수 제거 관찰, 용해 보인다. 황 콜로이드 용액에 첨가되면, 다양한 특색 스펙트럼이 관찰된다. 또이 현상 수성 황화 나트륨을 연구하는 것도 나노 입자의 용액에 첨가한다. 다른 황 전구체는 다양한 유기 반응에서 황산 이온 공급원으로서 이용 된, 티오 아세트 아미드이다. 이것은보다 정확한 셀 제어를 제공 수성 덜 반응성 황 공급원을 제공하고 용액 중의 나노 입자를 용해 제거 할 수있다. 금 /의 Ag 2 S에 금 /의 Ag 콜로이드의 전환이 성공적으로 입증그러나 동일한 현상 황 전구체로 티오 아세트 아미드 관찰 하였다. 이 문제는 반응 양에주의 피할 수 있지만, 다른 방법은 쉘의 황화를 통해 동일한 제어를 제공하는 사용 하였다. 황 원소는 올레 일 아민 및 올레산과 톨루엔 용액에 용해 될 때,은 쉘 올레산 패시베이션 실버 황화물로 전환시킬 수있다. 생성 된 나노 입자는 원심 분리로 분리하고, 헥산, 톨루엔으로 재 분산 될 수있다. 흡수 스펙트럼은도 9에 도시 된 것과 유사 하였다. 나노 입자는 TEM을 통해 분석 하였다. 일반적 황화은 쉘 1.8 nm의 표준 편차를 조금 이전은 포탄보다 크지 만 매우 균일 구면 경향이있다. 내부 금 나노 입자는 3.51 Å의 간격으로 자신의 단일 결정 성을 유지했다. 골드 격자이 계속 압축 이론을 지원합니다쉘에서 증가 된 스트레스는 금 입자의 압축을 일으키는 원인이된다.
카드뮴 황화물과 아연 황화물은 양이온 교환을 통해 쉘
황화은이어서 문헌 방법을 통해 카드뮴 설파이드로 전환시켰다. 9 흡광도는 약 2.5 eV의 형성 넓은 어깨와 두꺼운 껍질 주로 특색이된다. 이러한 변화는 굴절률 유전체 나노 입자의 환경과 높은 에너지 "돌기"의 변화에 기인 할 수있는, 반도체 쉘의 직접 흡수에 기인 할 수있다. 이러한 광학적 변화는 거의 발생 쉘 두께를 추정하기 위해 사용될 수있다. 나노 입자는 또한 TEM을 통해 조사 하였다. CD는 분석 아연 아연광 결정 구조와 일치 평균 6.00 Å의 간격을 보였다 껍질. 쉘은 각각의 두께로 높은 단 분산을 표시하고 나노 입자의 응집이 관찰되지 않는다. NA 몇noparticles 쉘 범위의 부족있을 것 같습니다 작은 반점을 보여 주었다. 이 인해 비정질 반대로 일부 지역에서 실버 황화물 인 결정에 양이온 교환은 해당 지역에서 발생 할 수있는 무능력에 의해 발생 될 수 있습니다. 몇 가지 입자는 아마도 세 쉘 종에서 큰 편차를했다 실버 황화 템플릿 후 구조 약간 큰 폭으로 구면 기하학에서 벗어날 것으로 보인다. 흡수에 중요한 변화는 양이온 교환 후 관찰된다. 모두 흡수 스펙트럼의 꼬리가 기하 급수적으로의 CDS 쉘의 이중 흡수를 나타내는의 ZnS 쉘 2.5 eV의보다 높은 에너지에서 증가하기 시작한다. 나노 입자는 또한 TEM을 사용하여 분석 하였다. 쉘은 ZnS 분석 아연 아연광 결정 구조와 일치 평균 5.31 Å의 간격을 보였다. 쉘은 약 10 나노 미터의 평균 직경이 균일하다. 쉘은 뒤 인의 CDS 포탄보다 훨씬 얇다카드뮴에 비해 가볍고 아연 전자의 낮은 양의 전자. 비균질성은 여전히 황화은 쉘 기존 결함이나 이상 반응 시간은 ZnS 양이온 교환 반응에 필요한 높은 온도에 의한 하나가 될 수 몇 입자 발생. 쉘은 로컬 유전체 환경의 함수로서 물리적 및 광학 특성의 더 광범위한 조사를 허용하는 그룹 II-IV 반도체로 변경 될 수있다.
리간드 교환
쉘의 외부 표면의 기능화는 리간드 교환을 통해 수행된다. FTIR은 표면에 존재하는 어떤 화학 종 식별 메인 특성화 기술로서 제공. 핵성 결합기의 사용은 시간이 지남에 떨어지지 않을 것이다 쉘 표면에 강한 결합을 보장한다. 작용기의 두 가지 종류는 입자에 카르 복실 산 또는 아민를 넣었다.나노 입자는 과거의 단부에 잉여의 리간드 존재를 제거하는 메탄올로 세정 하였다. 표면 리간드 올레 일 아민 등의 나노 입자는, 클로로포름, 헥산, 톨루엔 등의 비극성 용매에 가용성이었다. 전체 리간드 교환은 예컨대 물 또는 에탄올과 같은 극성 용매에 대한 용해도의 변화를 통해 확인할 수있다. 흡수 스펙트럼은 입자의 CD는 5nm 쉘 550 nm의 나노 입자의 주위에, 그 플라즈몬 공명을 유지하는 것을 보여준다. 이 리간드 교환 염료 또는 유사한 친 핵성 작용기 기타 발색단과 함께 수행 될 수있다. 모든 리간드 교환 절차로, 비가역 응집 항상 가능성 및 세척 단계의 수를 제한하고 원하는 리간드 용액을 과포화 방지 할 수있다. 표면에 결합 될 수 싶어한다 리간드는 기본 올레 일 아민보다 나노 입자 표면에 대한 높은 친 화성을 가지고 있어야합니다.
이 techniqu즉 고품질 하이브리드 나노 입자를 생성하기 위해 이전에 개발 절차의 간단한 수정을 제공한다. 이 방법은 이전에 설명 된 그러나 재현성 입자 단 분산 안정성을 막을 수 문제는 여전히 남아 있었다. 이주의 연구 금 잘 특징으로 단 분산 샘플 제 고품질 샘플을 보장하기 위하여 사용되어야 함을 알 수있다. 또한 나노 미터 정밀도은 쉽게 침착을 허용하면서 금 나노 입자의 계면 활성제로 CTAC를 사용하여 높은 단 분산을 제공합니다. 실버 수용액 직경과 높은 안정성을 1 내지 20>까지의 범위 구형 쉘을 형성하는 금 상에 증착 될 수있다. 실버 쉘은 비정질 실버 황화물로 변환을위한 템플릿입니다. 나노 입자는보다 약간 큰 (S)의 비정질 쉘을 제조 올레산 활성제의 존재 하에서은 셸 황화 후 유기상을 전송할 수이전 실버 쉘보다이지는. UV-마주 흡수 분광법과 TEM을 통해 특성은 물리적 크기 매개 변수를 사용하여 플라즈몬 피크의 상관 관계 수 있습니다. 이것은 강력한 방법은 또한 다른 쉘 납 등의 종이나 철에 확장 될 수있다. 이 절차는 대신 성능을 최적화하기 위해 복수의 종을 추가 할 필요없이, 코어 쉘 종 필요한 재료의 양을 줄임으로써 더 용이 한 장치 설계를 허용하는 대신 맞출 수있는 장치의 새로운 세대 플랫폼을 제공 할 수있다. 이들 입자는 또한 발색단과 금 표면 사이의 스페이서로서 반도체 층으로 작용하는 거리 종속적 플라즈몬 증진 연구에 대한 다른 물질의 결합을위한 플랫폼을 제공한다.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
1352507 -이 물질은 CHE 아래에있는 국립 과학 재단 (National Science Foundation)에 의해 지원 작업에 기초한다.
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).
