Abstract
plasmónico nanopartículas são um material atraente para aplicações de colheita de luz, devido à sua superfície facilmente modificada, área superficial elevada e grandes coeficientes de extinção que pode ser sintonizada em todo o espectro visível. A investigação sobre o reforço plasmonic de transições ópticas tornou-se popular, devido à possibilidade de alterar e, em alguns casos, melhorando foto-absorção ou emissão propriedades de cromóforos próximas, como corantes moleculares ou pontos quânticos. O campo elétrico do plasmon casal pode com o dipolo excitação de um cromóforo, perturbando os estados eletrônicos envolvidos na transição e que levam ao aumento das taxas de absorção e emissão. Essas melhorias também pode ser negada a curtas distâncias por mecanismo de transferência de energia, fazendo com que o arranjo espacial das duas espécies críticas. Em última análise, o aumento da eficiência de captura de luz em células solares plasmonic pode levar a mais fina e, por conseguinte, os dispositivos de baixo custo. o desenvolviment de partículas de núcleo / casca híbridos poderia oferecer uma solução para este problema. A adição de um espaçador dieléctrico entre um nanopartículas de ouro e um cromóforo é o método proposto para controlar a força de acoplamento de plasmão éxciton e desse modo equilibrar perdas com os ganhos plasmonic. Um procedimento detalhado para o revestimento de ouro nanopartículas com CDs e conchas semicondutores ZnS é apresentado. As nanopartículas mostram alta uniformidade com controle de tamanho em ambas as partículas de ouro principais e escudo espécie permitindo uma investigação mais acurada para a melhoria plasmonic de cromóforos externas.
Introduction
Ouro e prata nanopartículas têm potencial para futuros avanços tecnológicos em uma variedade de aplicações, incluindo a fotônica, 1 fotovoltaica, 2 catálise, 3 química / sensoriamento biológico, 4 imagiologia biológica, 5 e terapia fotodinâmica. 6 Sob excitação visível, os elétrons da superfície pode oscilar para formar uma ressonância conhecido como ressonância plasmónica de superfície localizada (SPR), que pode ser utilizada para concentrar a radiação incidente no espectro visível. Recentemente, as nanopartículas de metais nobres foram combinados com semicondutores magnéticos ou nanopartículas para produzir nanopartículas híbridas com uma funcionalidade melhorada e ajustável. 7,8 A literatura recente, como o estudo realizado por Ouyang et al. 9 ou Chen et al. 10, demonstrou a possibilidade para a síntese destas partículas, mas de controlo apenas limitado na uniformidade da espécie híbrida é possível devidouma distribuição de tamanhos de nanopartulas de ouro e agravado pela falta de caracterização óptica acoplada com a caracterização física em cada fase de crescimento. Zamkov et al. Mostrou uniformidade semelhante na formação da casca, mas apenas uma espessura da casca foi utilizado com diferentes tamanhos de núcleo, com algumas conchas não serem totalmente formadas em torno das nanopartículas. A fim de utilizar eficazmente estas nanopartículas, a resposta óptico preciso deve ser conhecida e caracteriza-se por uma variedade de espessuras de casca. maior precisão na espessura da casca pode ser conseguido através da utilização de partículas de ouro, aquosas monodispersas como molde, resultando em maior controle sobre as espécies híbridas finais. Interação entre o núcleo e concha pode mostrar aumento limitado nas taxas de absorção ou emissão, devido à pequena quantidade de material semicondutor e a proximidade com o núcleo de ouro. Em vez de interação entre o semicondutor encontrada na casca e a partícula de ouro, a casca pode ser o usod como um espaçador para limitar a distância entre um cromóforo externo. 11 Isto permitirá maior controle sobre a separação espacial entre o tempo de plasmão, anulando as consequências de um contacto directo com a superfície metálica.
A extensão da interacção electrónica entre a ressonância de plasmão superficial e éxciton produzido no cromóforo, está directamente correlacionado com a distância entre as espécies metálicas e semicondutoras, o ambiente da superfície e da força da interacção. 12 Quando as espécies são separadas por distâncias superiores 25 nm, os dois estados electrónicos permanecem não perturbado e a resposta óptica permanece inalterada. 13 o regime de acoplamento forte é dominante quando as partículas têm um contacto mais íntimo e pode resultar na supressão de qualquer energia de excitação através do realce taxa não radiativa ou Transferência florestal Ressonância energia ( FRET). 14,15 Manipulação da força de acoplamento, por th de ajustee o espaçamento entre o cromóforo de metal e de nanopartículas, pode resultar em efeitos positivos. O coeficiente de extinção de nanopartículas podem ser ordens de magnitude maiores do que a maioria dos cromóforos, permitindo que as nanopartículas para concentrar a luz incidente muito mais eficazmente. Utilizando o aumento da eficiência de excitação das nanopartículas pode resultar em taxas de excitação mais elevados no cromóforo. 12 O acoplamento do dipolo de excitação também pode aumentar a taxa de emissão do cromóforo que, pode resultar no aumento do rendimento quântico se as taxas não radiativos não são afectados. 12 Estes efeitos poderiam levar a células solares ou de filmes com aumento da absorvância, e eficiências fotovoltaicas, facilitada por a secção transversal do aumento da absorção do ouro e a facilidade de extracção de carga a partir da camada de semicondutor devido à existência dos estados de superfície localizada. 12,16 Este estudo também irá fornecer informações úteis sobre a força de acoplamento do plasmon como afunção da distância.
Plasmons de superfície localizados têm sido largamente utilizados na detecção 17 e 18 de detecção de aplicações, devido à sensibilidade da ressonância de plasmão para o ambiente local. Cronin et al., Demonstraram a eficiência catalítica do TiO 2 filmes pode ser melhorada com a adição de nanopartículas de ouro. Simulações mostraram que este aumento de actividade é devido ao acoplamento do campo eléctrico de plasmão com excit�s criados no TiO 2, que, subsequentemente, aumenta as taxas de geração de exciton. 19 Schmuttenmaer et al., Mostraram que a eficiência de corante-sensibilizados (DSSC) células solares poderia ser melhorado com a incorporação das Au / SiO 2 / TiO 2 agregados. Os agregados de aumentar a absorção através da criação de grandes modos de plasmons de superfície localizadas que aumentam a absorção óptica ao longo de um intervalo mais amplo de frequências. 20 Em outra literatura, Li et al. ObservarObservou-se d redução significativa no tempo de vida de fluorescência, bem como o reforço dependente distância em constante intensidade de fluorescência Estado através de acoplamento directo de um CdSe single / ZnS ponto quântico e única nanopartícula de ouro. 21 A fim de tirar o máximo proveito deste aprimoramento plasmonic, há uma precisa para a ligação física com um conjunto distâncias entre as duas espécies.
Síntese de nanopartículas híbridos
Jiatiao et al., Descreveram um método para revestimento de material semicondutor sobre as nanopartículas de ouro através de uma troca catiónica, a fim de produzir espessuras de casca uniforme e ajustáveis. As conchas eram uniformes de espessura, mas os modelos de ouro não eram muito monodisperso. Isto irá alterar a razão de ouro para semicondutores de partícula a partícula e, portanto, a força de acoplamento. 9 Um estudo aprofundado nas propriedades ópticas destas nanopartículas core-shell foi conduzido, a fim de desenvolver uma Reproducible método sintético. Os métodos anteriores confiaram na síntese de nanopartículas de base orgânica, que pode produzir amostras com grandes ressonâncias plasmon devido à falta de homogeneidade na dimensão de nanopartículas de ouro. Uma síntese modificado aquosa de nanopartículas de ouro pode proporcionar um modelo de nanopartículas de ouro reprodutível e monodispersas com estabilidade durante longos períodos de tempo. O surfactante cloreto de cetil trimetil amónio aquoso forma uma dupla camada na superfície da nanopartícula, devido à interacção entre as cadeias de carbono longas de moléculas de cloreto de cetil trimetil amónio próximas. 22 Esta camada de superfície de espessura requer lavagem cuidadosa para remover o excesso de surfactante e permitir o acesso à superfície da nanopartícula , mas pode proporcionar maior controlo sobre o tamanho e a forma de nanopartículas. 23 a adição aquosa de um escudo de prata pode ser controlada com elevada precisão levando a uma correlação mais estreita entre a espessura da casca e propriedades ópticas. 23 uma redução mais lenta através de ac ascórbicoID é utilizado para depositar a prata sobre a superfície de ouro, o que requer a adição de sal de prata de ser muito precisa, a fim de evitar a formação de nanopartículas de prata na solução. O terceiro passo requer um grande excesso de enxofre a ser adicionado para uma fase orgânica e uma fase de transferência das nanopartículas aquosas devem ocorrer. Com adição de oleilamina como um agente de capeamento orgânico e ácido oleico, que pode actuar tanto como um agente de cobertura e ajuda na transferência de fase das nanopartículas, uma uniforme, casca de sulfureto de prata amorfa pode ser formado em torno das nanopartículas 9,24 A concentração de. estas moléculas deve ser suficientemente alta para evitar a agregação das nanoparticulas neste passo, mas muito em excesso pode tornar difícil a purificação. Na presença de butil fosfina tri e um nitrato de metal (Cd, Zn ou Pb), um intercâmbio catiónico dentro da concha sulfureto amorfa pode ser conduzida. As temperaturas de reacção deve ser modificada para as diferentes reactiva de metais 9e qualquer excesso de enxofre tem de ser eliminados para reduzir a formação de pontos quânticos individuais. Cada passo da síntese corresponde a uma mudança no ambiente da superfície da nanopartícula, por conseguinte, uma mudança em plasmon de deve ser observada devido à dependência da frequência de plasmão de campo circundante dieléctrico. Um estudo paralelo de absorção óptica em função de Microscopia Electrónica de Transmissão (MET) caracterização foi utilizada para caracterizar as nanopartículas. Este procedimento sintético vai nos fornecer amostras bem controlados e uniformes, proporcionando uma melhor correlação dos dados de microscopia e espectroscopia.
Acoplamento com fluoróforos
Aplicação de uma camada de espaçamento dielétrico entre uma superfície de metal plasmonic e um fluoróforo pode ajudar a diminuir as perdas por transferência de energia não radiativa de excitons criados no metal. Esta camada de espaçamento pode também ajudar no estudo da dependência distância entre o fluoróforo e oressonância de plasmão de superfície do metal. Propomos a utilização da cápsula de semicondutores das nanopartículas híbridas como a nossa camada de espaçamento dielétrico. A espessura da casca pode ser ajustado com precisão nanométrica, com espessuras que variam de 2 nm a 20 nm, permitindo experiências de correlação distância precisa de ser conduzida. A casca também pode ser ajustado com Cd, Pb ou cátions Zn e S, Se e Te ânions, permitindo o controle sobre não só a distância, mas também a constante dielétrica, arranjo banda eletrônica e até mesmo parâmetros de rede de cristal.
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Protocol
1. Síntese de Nanopartículas de Ouro
- Pesa-se o sal de ouro na caixa de luva e adicionar a um frasco previamente limpo com água régia antes de se diluir com água destilada num balão volumétrico. Prepara-se uma ouro 1 mM (III) cloreto de tri-hidrato (393,83 g / mol) em 100 ml de água para uma solução estoque de ouro.
- Pesar 3,2 g de um sólido CTAC (320 g / mol) e calor, em 25 ml de água, a aproximadamente 60 ° C para dissolução. Arrefecer até à temperatura ambiente e diluir a mistura com até 50 ml com água num balão volumétrico para preparar um M cloreto de cetil trimetil amónio 0,2 (CTAC).
- Misturar 20 ml de solução de ouro 1 mM e 20 ml de solução 0,2 M CTAC dentro de um balão de fundo redondo e o local de ebulição num banho de óleo ajustado a 60 ° C. Deixa-se misturar durante 10 minutos.
- Adicionar 1,7 mg (proporção de 1: 1 molar) amina Adicionou-se borano sólido terc-butilo (86,97 g / mol) à solução de ouro / CTAC e deixou-se agitar durante 30 min.
Nota: A solução deve virar vermelho escuro. A solução resultante tem um concentrati partículas de ouroem de cerca de 5 uM e pode ser armazenado durante meses em vez de um ou usado imediatamente para a fase seguinte da reacção.
2. Revestimento com prata
- Use quantidades precisas de reagentes para revestir as nanopartículas com uma concha de prata. A concha vai fornecer o modelo para o tamanho e forma da concha de semicondutores. quantidades de reagentes precisos também irá ajudar a prevenir a nucleação de partículas de prata.
- Em primeiro lugar calcular o volume do núcleo, em cm 3, e converter a massa por partícula usando a densidade de ouro. Por exemplo, para calcular o volume do núcleo, assumem uma nanopartícula esférica com um diâmetro de 15 nm, para se obter um volume de 3 1767,15 nm e, em seguida, converter a 3 cm (1,77 x 10 -18 cm 3). Multiplicar o volume pela densidade de ouro (19,3 cm3) para calcular a massa por partícula (3,41 x 10 17).
- Usando 10 ml de uma solução de nanopartículas de ouro 5,3? M, 5,30 x 10 -8 moles de partigos estão presentes. Multiplicar por a massa molar dá para calcular a massa de ouro presente na solução de (1,04 x 10 -5 g). Dividir a massa de ouro na solução por a massa por partícula para encontrar o número de partículas de ouro presentes (3,06 x 10 11).
- Calcular o volume das nanopartículas com uma espessura da casca de 5 nm, em cm3 (8,18 x 10 18 cm 3) e subtrair este a partir do volume do núcleo de nanopartículas (1,77 x 10 -18 cm 3) para determinar o volume do invólucro (6,41 x 10 -18). Converter esse volume a massa de prata multiplicando pelo número de partículas de ouro e uma densidade populacional de prata (2,33 x 10 -4). Shell espessuras na gama de 1-10 nm vai ser utilizada neste estudo.
- Converter a massa de prata para moles de prata necessários para um raio de shell 5 nm (2,33 x 10 -4). A partir deste valor, calcula o volume de 4,0 mM de nitrato de prata 540 ul) F solução necessáriaou a quantidade de ouro utilizado na solução de partida (10 ml).
- Prepara-se uma solução em 5 ml de água mM de AgNO3 4,0 (169,87 g / mol). Em um banho de óleo a 70 ° C, misturar 10 mL de nanopartículas de estoque de ouro com ácido ascórbico para fazer uma solução 20 mM.
- Adicionar a solução de prata gota a gota, à solução de ouro e de ácido ascórbico e deixar a reacção a agitar durante 2 h.
Nota: A reacção irá ficar cor de laranja claro (mais fino do invólucro) para laranja escuro (mais espessa casca) sobre o decurso da reacção. - Centrifugar as nanopartículas em 21.130 xg durante 10 min e redispersar em água limpa. Decantar o sobrenadante das nanopartículas precipitadas para ajudar na remoção de nanopartículas de ouro nu ou nanopartículas de prata, que podem ter sido formadas.
3. Conversão da Shell para Silver Sulfeto
- Pesar enxofre elementar num 200: 1 razão molar em relação ao prata utilizado na fase anterior do experimento. Para 10 ml de shell núcleo Au / Agpartículas e uma concha de 5 nm, dissolve-se 3 ml de oleilamina e 1,5 ml de ácido oleico em 10 ml de tolueno.
- Concentra-se os colóides de prata, por meio de centrifugação a 21130 xg durante 10 min e dispersar em 1 ml de água.
Nota: Este passo ajuda a aumentar a eficiência da extracção da fase aquosa para a fase orgânica após a formação da concha de prata.
- Concentra-se os colóides de prata, por meio de centrifugação a 21130 xg durante 10 min e dispersar em 1 ml de água.
- Adicione os colóides, gota a gota à solução de enxofre sob agitação durante 1 hora.
Nota: A solução ficará azul escuro (cascas mais finas) para roxo (escudos mais grossos) como o sulfurization vai para a conclusão. - Centrifugar a solução coloidal a 4000 xg durante 10 min, depois a reacção foi agitada 2 horas para remover a água e de enxofre que não reagiu a partir da solução. Re-dispersar as nanopartículas em tolueno limpo com ultra-sons, se necessário.
- Sonicar as nanopartículas num sonicador de banho durante 30 segundos a 1 minuto, a fim de dispersar em tolueno.
Nota: oleilamina excesso ou oleicoácido pode cair para fora da solução e pode ser removido após esta etapa por decantação da solução do sólido branco.
- Sonicar as nanopartículas num sonicador de banho durante 30 segundos a 1 minuto, a fim de dispersar em tolueno.
4. troca catiônica
- Adicione o precursor de metal através da dissolução do nitrato de metal em 1 ml de metanol, para fazer uma solução de 0,2 M de Cd (NO3) ou Zn (NO 3).
Nota: uma solução 0,8 M pode ser usado para conchas espessas para diminuir a quantidade de metanol na solução.- Misturar a solução de metal com as nanopartículas sem casca-sulfeto de prata em uma razão molar 1: 1 com a prata. Aquece-se a 50 ° C durante escudo de cádmio e 65 ° C para os reservatórios de zinco sob uma atmosfera de azoto.
- Adicionar tri-butil-fosfina em uma 500: 1 razão molar em relação ao precursor de metal. Os tempos de reacção são 2 horas para o cádmio e 20 horas para o zinco.
- Purificar por meio de centrifugação a 21130 xg durante 10 minutos a fim de remover quaisquer CDs isolados ou nanopartículas ZnS que podem ter sido formadas. Dispersa-se o nanopart sedimentadasicles para um solvente não polar como hexanos limpa tal, tolueno ou clorofórmio.
5. Ligand Exchange de Oleilamina
- Misturar a solução de nanopartículas com 1,5 vezes o volume proporção de etanol a uma solução coloidal em tolueno num tubo de centrifugação. Centrifugar a 4.000 xg durante 10 min para sedimentar as nanopartículas.
- Lavam-se as nanopartículas com etanol e centrifuga-se mais uma vez para recolher as partículas sólidas.
Nota: As partículas podem ser armazenados nesta fase, mas a remoção do etanol é necessário para evitar a agregação. - Ligar ligandos com um grupo de ligação nucleofílico à superfície através de sites catiônicos não ligados na casca. ácido 11-mercaptoundecanóico e ácido 3,4-diaminobenzóico são moléculas adequadas que deixam as nanopartículas solúvel em água.
- Dispersar as nanopartículas para a solução de ligando em grande excesso, de concentração cerca de 10 vezes mais elevados do que as moléculas nativas de oleato. Agitar as partículas em temperatura ambiente overnight para permitir o deslocamento de quaisquer moléculas oleato residuais.
- Centrifugar a solução a 4000 xg durante 10 min. Lavam-se as partículas sedimentadas com metanol e centrifugar a 4000 xg durante 10 min, mais uma vez para recolher as nanopartículas sólidas.
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Representative Results
Normalizado espectros de absorvância de nanopartículas de ouro com três surfactantes diferentes, são mostradas na Figura 1. Os agentes tensioactivos utilizados são oleilamina, tetradecil trimetil cloreto de amónio (TTAC), e cetil trimetil cloreto de amónio. tensioactivos e CTAC TTAC mostrar mais estreita banda de absorção de ressonância de plasmão.
A quantidade de agente redutor não só afecta a FWHM mas a posição do pico das soluções resultantes de nanopartículas. Investigação da Figura 2 mostra o pico estreitamento com uma menor quantidade de agente redutor.
Vestígios de absorvância (Figura 3) foram ajustadas com uma Gaussiana e a FWHM foi representada graficamente em função do agente redutor a proporção de ouro. A amostra com a mais reduzida FWHM foi usada para optimizar a síntese de nanopartículas de ouro. A partir destes dados, uma proporção de 1: 1 molar de reducing agente de ouro produz as partículas mais monodispersas. O erro na trama é calculado a partir do desvio na forma de Gauss para os dados.
Síntese de nanopartículas de ouro usando TTAC como o surfactante, produz partículas esféricas com um diâmetro de cerca de 25 nm. As imagens mostradas na Figura 4 foram analisados utilizando o software ImageJ para encontrar as partículas a ser cristalina única com um espaçamento de rede de aproximadamente 2,3 A (valor da literatura = 2.355 Â). 22 As nanopartículas mostrou um desvio padrão de 0,02 nm.
As nanopartículas de ouro com um diâmetro de cerca de 16 nm, foram produzidos através de síntese com CTAC como o surfactante. As imagens na Figura 5 foram analisados utilizando o software ImageJ para encontrar as partículas a ser cristalina única com um espaçamento de rede de aproximadamente 2,3 A (valor da literatura = 2.355 Â). Os espectros de absorvância de nanopartículas de ouro com conchas de prata de espessura variável (Figura 6), mostra uma dependência significativa da ressonância de plasmão com a natureza da cobertura da superfície. Como os traços ir de mais escuro para azul mais claro, a espessura da concha de prata aumenta. Um deslocamento para o azul na gama de cerca de 60 MeV é observado para a ressonância de plasma de superfície, a partir do pico característico a 2,38 ouro eV para cerca de 3,0 eV, com o escudo de prata mais espessa. Vemos o espectro produzido quando as amostras contendo nanopartículas de ouro e prata separados em proporções variam na Figura 7. O deslocamento para o azul da ressonância plasmónica de superfície, visto na Figura 6, é devido ao revestimento de prata em oposição à formação de nanopartículas de prata. A ressonância não fazdeslocar como no caso para o invólucro em vez de prata, mas aumenta ou diminui em intensidade dependendo da espécie está em excesso. Quando a prata é superior a cerca de 3,0 eV ressonância é mais proeminente enquanto que o pico a 2,5 eV é proeminente quando as nanopartículas de ouro estão em maior concentração. imagens de TEM de nanopartículas de ouro com 3 nm (em cima), 5 nm (meio) e 7 nm (parte inferior) de raio conchas de prata foram analisados usando o software ImageJ. As partículas, na Figura 8 são cristalina única com espaçamento de rede de cerca de 2,6-2,7 Angstroms semelhantes ao de FCC de prata (2,5 A) 25, bem como a ausência de partículas de prata isolado. As nanopartículas de ouro internas também foram analisadas para descobrir que o espaçamento foi ligeiramente menor do que as nanopartículas de ouro nus com valores em torno de 2 Å. Isto poderia ser devido a uma pequena quantidade de stress no lugar as nanopartículas quando o reservatório é depositado. Em geral, oespessura da casca parece uniforme e principalmente esférica com algumas amostras tendo uma concha ligeiramente assimétrica com uma ponta alongada. Este alongamento é mais pronunciada nos tamanhos mais pequenos de casca, como as espessuras de casca maiores parecem ser mais uniforme. A progressão do pico plasmónico com a adição de um escudo de sulfeto de prata é mostrado. Análise do espectro na Figura 9, mostra o pico de plasmon de vermelho-deslocamento com o aumento da cobertura sulfureto de prata, devido ao efeito do índice de refracção maior do sulfureto de prata e a contribuição da lacuna da banda do semicondutor. O espectro de absorção de nanopartículas de ouro revestidas com prata mostra um pico plasmonic centrada em torno de 400 nm. A análise da Figura 10 mostra que, após adição de sulfureto de sódio, numa proporção de 1: 1 molar equivalente para a prata na concha, um desaparecimento de qualquer reso de plasmãoNance ocorre. Um espectro de traços característicos, semelhante à Figura 10, também se observa, na figura 11. A adição da solução de sulfureto de sódio a uma solução coloidal de partículas de prata. Isto conduz ao uso de uma fonte de enxofre diferentes para a reacção. Imagens de TEM de nanopartículas mostrado na Figura 12, foram analisados utilizando o software ImageJ para encontrar as partículas a ser amorfo ou policristalino. Na maioria das nanoparticulas, não há franjas rede cristalina apareceu no reservatório devido à natureza amorfa, no entanto, algumas pequenas regiões de cristalinidade foram observados com o espaçamento de 2,38 Á, o que é consistente com os valores da literatura para sulfeto de prata monoclínica. Em geral, a concha de sulfeto de prata tende a ser um pouco maior do que as conchas de prata anteriores, mas muito uniforme e esférica com um desvio padrão de 1,8nm. As nanopartículas de ouro internos também manteve sua cristalinidade única com espaçamento de 3,51 Å. Esta compressão contínua da estrutura ouro suporta a teoria de que o aumento do estresse a partir da casca está causando uma compressão das partículas de ouro. O espectro de absorção de nanopartículas de ouro revestidas com diferentes espessuras de CDs, na Figura 13, mostra a absorção plasmônica para CDs finas Shell tem pico largo centrado em torno de 2,25 eV. A absorção torna-se, principalmente, sem traços característicos para os reservatórios mais espessos com ombros largos que formam cerca de 2,5 eV. Estas mudanças podem ser atribuídas às alterações no índice de refracção e ambiente dieléctrica das nanopartículas e a maior energia de "bossas" pode ser devido à absorção directa do escudo semicondutor. MET analisados usando ImageJ mostram que a casca pode estar afetando o espaçamento de rede da pousadaer partículas de ouro com uma tendência similar observado na Figura 14. A partícula de ouro interior, manteve a sua cristalinidade único, mas mostram um espaçamento de rede estreita de cerca de 3,51 Å. Os CDs desembolsar análise mostrou espaçamento de 6,00 Å, em média, consistente com a estrutura de cristal Zinc-Blende. 26 As conchas mostrar alta monodispersity em cada espessura e nenhuma agregação das nanopartículas é observado. 27 Algumas nanopartículas mostrou um pequeno ponto onde parece ser uma falta de cobertura shell. Isto poderia ser causada por uma incapacidade para a permuta catiónica a ocorrer nessa região, devido ao sulfureto de prata cristalino sendo em algumas regiões em oposição a amorfa. Algumas partículas parecem desviar-se uma geometria esférica com uma largura ligeiramente maior, possivelmente estruturado após o molde sulfureto de prata, que tinha o maior desvio para fora das três espécies de conchas. espectro de absorvência pode ser observard para as nanopartículas de ouro revestidas com 10 nm de ZnS. A análise dos espectros na Figura 15, mostra a ressonância é muito semelhante ao CDS casca, mas com um pico em 2,15 plasmónico eV, que é azul-deslocada por 100 MeV a partir da casca de CdS do mesmo diâmetro. A partícula de ouro interior das nanopartículas ZnS revestidos mantiveram a sua cristalinidade única enquanto continuando a tendência de um espaçamento ligeiramente mais estreita de cerca de 3,51 Å, visto nas imagens TEM mostrado na Figura 16. A análise de cascas ZnS mostrou espaçamento de 5,31 Å, em média, o que é consistente com a estrutura cristalina do Zinco-Blende 26. As conchas são uniformes com um diâmetro médio de cerca de 10 nm. As conchas são muito mais finos do que os CDs conchas que é devido à menor quantidade de elétrons na Zn mais leve quando comparado com Cd. Heterogeneidades ainda ocorrem em algumas partículas que poderiam ser devido a defeitos pré-existentes em the casca de sulfeto de prata ou o tempo de reacção mais longos e temperaturas mais altas necessários para a reacção de permuta de catiões de ZnS. Espectro de FTIR de nanopartículas com ácido mercaptoundecanóico e ácido 3,4-diaminobenzóico pode ser observado na Figura 17. As moléculas irão ligar-se através do grupo tiol para o ácido mercaptoundecanóico (azul) e os dois grupos de amina para ácido benzóico 3,4-diamino (vermelho ). Os espectros são comparados com as nanopartículas com oleilamina para confirmar a cobertura de superfície variando. A característica importante presente para as partículas cobertas de Oleilamina (preto) é um muito amplo trecho NH localizado a cerca de 3.450 cm -1. Isto poderia ser devido a um modo de alongamento irregular devido à proximidade das nanopartículas aos protões no azoto amina. O alongamento de carbonilo é muito proeminente no espectro de FTIR para as partículas revestidas com ácido mercaptoundecanóico, mas situa-se cerca de 1550 centímetros -1. Na 3,4-diaminobenzóico umnanopartículas cobertas de Cid, um pequeno trecho carbonilo observa-se que é dividido em bandas, mas a principal característica é o trecho OH característica que ocorre cerca de 3.300 cm-1. As nanopartículas com uma CdS 5 nm de raio casca e ou oleilamina (preto) ou ácido mercaptoundecanóico (vermelho) como o agente tensioactivo são observados na Figura 18. As nanopartículas são dispersadas em tolueno para oleilamina e etanol para ácido mercaptoundecanóico. A ressonância de plasma de superfície é quase idêntica para ambos os ligandos, com um ligeiro alargamento e desvio para o vermelho observado para as nanopartículas de ácido mercaptoundecanóico tapados em etanol. /53383fig9.jpg "/> p_upload / 53383 / 53383fig14.jpg "/> 
Figura 1: espectros de absorvância de nanopartículas de ouro Uma comparação dos espectros de absorção de nanopartículas de ouro sintetizados com CTAC (das.linha HED), TTAC (linha sólida) e oleilamina (finas pontilhadas) surfactantes de linha. 
Figura 2: Espectros de absorvância de nanopartículas de ouro com CTAC sintetizados e razões variáveis de suportadas terc-butil amina agente redutor para precursor ouro As proporções variam de 23:. 1 a 1: 1. O traço preto representa o 23: ouro rácio 1 e como a quantidade de agente redutor diminui os traços mudar a partir de mais escuro para azul mais claro. 
Figura 3:. Comparação de largura total a meia o máximo feita a partir de um ajuste de Gauss do espectro forma de linha absorvância O eixo x representa a razão entre o agente de redução para moles de precursor de ouro na amostra e o eixo y representa a FWHM do ajuste gaussianaao traço absorção. 
Figura 4:. Imagens TEM de nanopartículas de ouro sintetizados com TTAC As imagens de TEM são adquiridos em 200 kV tensão de aceleração e a barra de escala é de 100 nm. 
Figura 5:. Imagens TEM de nanopartículas de ouro sintetizados com CTAC As imagens de TEM são tomadas em 200 KV de tensão adquirida e a barra de escala é de 10 nm. 
Figura 6: Normalizado espectros de absorção de nanopartículas de ouro dispersas em água (extrema direita preto) e várias espessuras de casca de prata. aumentos de espessura de prata da direita para esquerda (bla ck para azul claro). 
Figura 7:. Espectros de absorvância de misturas de nanopartículas de ouro e de prata em várias proporções A maior quantidade de partículas de prata é representado pela curva traseira e como a quantidade de partículas de ouro aumenta, os vestígios se tornar azul mais claro. 
Figura 8: imagens TEM de nanopartículas de ouro sintetizados revestidas com espessuras Concha de Prata de 3 nm de raio (em cima); 5 nm de raio (meio), e 7 raio nm (fundo). As imagens de TEM são adquiridos a 200 kV voltagem de aceleração e as barras de escala são de 20 nm (topo) e 10 nm (meio e fundo)
Figura 9:. Espectros de absorvância normalizada de nanopartículas de ouro (preto) com conchas de sulfeto de prata (azul, verde e vermelho) Quanto mais espessa a prata sulfeto menor é a ressonância de plasma de. 
Figura 10:. Espectros de absorvância normalizada de nanopartículas de ouro com uma concha de prata e depois da adição de enxofre O traço preto representa nanopartículas de ouro, o azul é ouro com uma concha de prata e o traço vermelho é após a adição de sulfeto de sódio na proporção de 2: Toupeira 1 rácio de prata no shell. 
Figura 11: Espectros de absorvância Normalizada de nanopartículas de prata antes (vermelho) e após (preto) adição de sulfureto de sódio. ong> As nanopartículas são dispersadas em água para as experiências de absorção. 
Figura 12:. Imagens TEM de nanopartículas de ouro sintetizados revestidas com shell prata sulfeto com 5 (top duas imagens) e 15 espessuras nm (imagem de fundo) As imagens de TEM são adquiridos em 200 kV tensão de aceleração e as barras de escala são de 50 nm (em cima) e 5 nm (em baixo). 
Figura 13: espectros de absorvância normalizada de ouro / CDS nanopartículas. As nanopartículas de ouro sem o CD são mostrados em vermelho. O shell CdS mais fino (raio de 1 nm) é mostrado em preto e, como a espessura aumenta, os traços ir para um azul mais claro.
Figura 14:. Imagens TEM de nanopartículas de ouro sintetizados revestidos com CDs shell espessuras de 3 raio nm (em cima), raio de 5 nm (meio) e 7 raio nm (parte inferior) As imagens de TEM são adquiridos em 200 kV tensão de aceleração ea escala barras são 100 nm (em cima), 20 nm (meio) e 5 nm (em baixo). 
Figura 15:. Espectros de absorvância normalizada de nanopartículas de ouro com um escudo ZnS 5 nm raio (traço vermelho) As nanopartículas de ouro, sem qualquer shell são mostradas em preto. A curva azul é a mesma amostra de nanopartículas de ouro revestidas com CDs da mesma espessura. 
Figura 16: imagens TEM de nanopartic ouro sintetizadoles revestidas com uma concha ZnS com espessura de 5 nm raio. As imagens de TEM são adquiridos em 200 kV tensão de aceleração e as barras de escala são 100 nm (em cima), 10 nm (em baixo). 
Figura 17:. Os espectros FTIR de nanopartículas com oleilamina (preto), ácido mercaptoundecanóico (azul), e ácido 3,4-diaminobenzóico (vermelha) são mostrados Os espectros de FTIR são realizadas com amostras sólidas de nanopartículas secas. 
Figura 18:. Espectros de absorvância normalizada de nanopartículas de ouro com um raio de 5 nm CdS shell e diferentes ligantes de superfície, oleilamina em ácido preto e mercaptoundecanóico em vermelho Os espectros são adquiridos em tolueno (oleilamina) e os solventes etanol (ácido mercaptoundecanóico), respectivamente.Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
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Discussion
As nanopartículas de ouro
A fim de garantir alta qualidade nanopartículas shell core, uma amostra monodispersa de nanopartículas de ouro deve primeiro ser sintetizado como um modelo. 28,29,30 Nós modificamos a síntese de nanopartículas de ouro para produzir de cadeia longa terciárias nanopartículas em vez de oleilamina-tampado aminas-tampado nanopartículas. nanopartículas cobertas de oleilamina mostra uma ressonância de plasmão bastante estreito, indicativo da gama de tamanhos monodispersa, mas as partículas sintetizado via redução utilizando terc-butil amina, e na presença da nanopartícula produto de cadeia longa, aminas terciárias-tampado mostram um pico de ressonância significativamente mais estreita . A variabilidade de tamanhos pode fornecer imprecisões nos volumes precursoras calculados para os materiais de fachada. A fim de optimizar ainda mais o modelo de ouro de partida, um estudo sobre o efeito de reduzir a proporção de agente de ouro sobre FWHM do espectro de absorção de solução de ouro coloidal. O agente redutor também quantidadeparece afectar o tamanho das nanopartículas resultantes, as soluções de maior comprimento de onda também mostram um FWHM maior indicativo de uma grande distribuição de tamanho. A FWHM é directamente dependente da relação agente redutor, com um rácio de 1: 1, que mostra a menor largura. Assegurar existem equivalentes estequiométricas de borano amina terc-butilo e HAuCl 4 pode proporcionar uma taxa de redução mais estável e produzem nucleia com uma distribuição de tamanhos estreita. tamanho observável pouco ou variante geométrica é visto dentro das amostras sintetizadas com CTAC ou a cadeia de carbono mais curta TTAC, mas as partículas TTAC tem um diâmetro ligeiramente maior (25 nm), quando em comparação com as partículas CTAC revestidos (16 nm) As imagens foram analisadas usando software ImageJ para encontrar as partículas a ser cristalina única com espaçamento de rede de aproximadamente 2,3 a (valor da literatura = 4,07 Â). As partículas são monodispersas com um desvio padrão em relação ao diâmetro médio de 0,02 nm para as amostras e uma TTAC slightly maior desvio de 0,4 nm para as amostras CTAC. Há alguma sobreposição de partículas, mas no geral, muito pouco agregação pode ser observado. Possíveis problemas com este método encontram-se na exactidão necessária na medição do agente de redução. Se uma concentração demasiado elevada de agente redutor é utilizado, uma amostra polidispersa vai ser formado e uma concentração demasiado baixa irá diminuir o rendimento da reacção. Este método de síntese para a produção de nanopartículas de ouro pode ser estendido a estudos sobre os efeitos de alterar o comprimento da cadeia de carbono. Os nossos dados mostram uma dependência do tamanho significativo sobre o comprimento da cadeia. Uma diferença de 10 nm de diâmetro de nanopartículas produzido é visto apenas mudando a cadeia de carbono por dois átomos de carbono.
shell de prata
Uma vez que as conchas de prata deve também ser transformado a uma concha de sulfureto de prata amorfa no passo subsequente, o método de síntese devem ser ao mesmo tempo robusto e repetível. Tem sido demonstrado que as partículas revestidas com CTAC pode fornecer um template para o crescimento uniforme de um nanocubes prata devido à formação de partículas de ouro com ambos {100} e orientação do plano {111} e crescimento de cristais preferencial a {111} facetas. As partículas de ouro mostram principalmente {111} facetas. Isso permite taxas de crescimento acelerado para a deposição de prata. Aqui, este método tem sido utilizado para produzir conchas esféricas sintonizáveis, de prata sobre núcleos de nanopartulas de ouro. Em primeiro lugar, uma série de reservatórios com espessura crescente foram produzidos de modo a acompanhar o deslocamento da ressonância plasmónica de superfície. Um deslocamento para o azul na gama de cerca de 60 MeV é observado para a ressonância de plasma de superfície, a partir do pico característico a 2,38 ouro eV para cerca de 3,0 eV, com o escudo de prata mais espessa. Para assegurar que esta mudança não é devido à formação de nanopartículas de prata pequenos, soluções com razões variáveis de nanopartículas de ouro e de prata são criados e monitorizada utilizando espectro de UV-Vis. A observação da mudança de plasmão com uma mistura de nanopartículas de ouro e prata SHows que o plasmon de não mudar gradualmente a energias mais altas, mas, em vez diminui ou aumenta em intensidade quando a proporção de qualquer das nanopartículas é alterada. Se nanopartículas de prata maioria estão presentes na mistura, do que o pico a 3,06 eV é mais proeminente, mas não houve mudança na posição da Plasmon ouro ocorre. Quando a deposição de prata na superfície do ouro ocorre, os desvios para o vermelho Plasmon ouro e amplia, até um segundo pico de prata é formada. Finalmente, com a cobertura de prata de espessura, o plasmon de ouro é eliminado e apenas um pico de plasmon de 3,06 eV é observado. Imagens de TEM foram analisados utilizando o software ImageJ para encontrar as partículas a ser cristalina única com um espaçamento de rede de cerca de 4,13-4,3 um semelhante ao de FCC de prata, 31, bem como a ausência de partículas de prata isolado. As nanopartículas de ouro internas também foram analisadas para descobrir que o espaçamento foi ligeiramente menor do que as nanopartículas de ouro nus com valores a partir de 3.6-4 Å. Isto poderia ser devido auma pequena quantidade de lugar estresse sobre as nanopartículas quando o shell é depositado. No geral, a espessura da casca parece uniforme e principalmente esférica com algumas amostras tendo uma concha ligeiramente assimétrica com uma ponta alongada. Este alongamento é mais pronunciada nos tamanhos mais pequenos de casca, como as espessuras de casca maiores parecem ser mais uniforme. Este procedimento é simples, mas muito cuidado deve ser tomado para garantir alta precisão em quantidades de reagentes. A formação de nanopartículas de prata isolado é possível se for demasiado alta uma concentração de agente redutor é utilizado ou uma concentração demasiado elevada de iões de prata. O surfactante nas partículas de ouro não parece afectar a formação das conchas de prata, mas se a solução coloidal foi agitada a prata pode tornar-se presas nas bolhas que se formam na parte superior da solução, diminuindo a precisão das quantidades adicionadas . Nanocubes e outras formas também podem formar se a temperatura da solução é aumentado também.
Pratashell sulfeto
Uma vez que as soluções coloidais de Au / Ag nanopartículas shell núcleo são sintetizados, a concha de nanopartículas pode, então, ser convertido a Ag 2 S. Três rotas separadas para converter a prata, em sulfureto de prata foram estudados e caracterizados através de espectroscopia de absorção de UV-Vis, de modo a assegurar uma conversão reprodutível e robusto a um invólucro de sulfeto de prata amorfa. A ressonância de plasmão das nanopartículas tem sido relatada como desvio para o vermelho com o aumento da espessura do invólucro, devido à alteração no índice de refracção de Ag a Ag 2 S e da lacuna da banda de sulfureto de prata, que é cerca de 1,1 eV para grandes quantidades. O primeiro método utilizado foi adição gota a gota de sulfeto de sódio aquoso à mistura coloidal de colóides Au / Ag. sulfureto de sódio é uma fonte de enxofre barato que permita que a reacção seja realizada sem uma alteração de fase. O pico de plasmon de desvios para o vermelho com o aumento da cobertura do sulfeto de prata, devido ao efeito do i de refração maiorNDEX de sulfeto de prata e contribuição do gap de semicondutores. A quantidade de sulfureto de prata utilizada é calculada com base no número de moles de prata presente na casca. Um fenómeno interessante ocorre quando uma grande quantidade de iões de enxofre, o que seria necessário para conchas espessas, são deixadas em solução com as nanoparticulas de prata, ouro. As nanopartículas parecem dissolver, observada como uma eliminação de qualquer absorção do plasmão. Uma vez que a solução é adicionado enxofre aos colóides, um amplo espectro de traços característicos é observado. Para estudar ainda mais este sulfureto de sódio aquoso fenómeno também é adicionado a uma solução de nanopartículas de prata. Um precursor de enxofre alternativo é tioacetamida, a qual tem sido utilizada como uma fonte de iões de enxofre em várias reacções orgânicas. Isto pode fornecer uma fonte de enxofre e menos reactiva aquosa proporcionando controlo mais preciso do escudo e eliminar a dissolução das nanoparticulas em solução. Conversão de colóides Au / Ag para Au / Ag 2 S foi bem sucedidamas o mesmo fenómeno foi observado, utilizando tioacetamida como o precursor de enxofre. Esse problema poderia ser evitado com cuidadosa atenção aos valores de reação, mas um método alternativo foi utilizado que ofereceu igual controle sobre sulfurization da concha de prata. Quando o enxofre elementar foi dissolvido em uma solução de tolueno com oleilamina e ácido oleico, o escudo de prata pode ser convertido em sulfureto de prata com oleato de passivação. As nanopartículas resultantes podem então ser isolados por meio de centrifugação e redisperso em hexanos ou tolueno. O espectro de absorção foi semelhante aos mostrados na Figura 9. As nanopartículas foram então analisadas através de TEM. Em geral, o shell de prata sulfeto tende a ser um pouco maior do que as conchas de prata anteriores, mas muito uniforme e esférica com um desvio padrão de 1,8 nm. As nanopartículas de ouro internos também manteve sua cristalinidade única com espaçamento de 3,51 Å. Esta compressão contínua da estrutura ouro apoia a teoriaque o aumento do estresse a partir da casca está causando uma compressão das partículas de ouro.
Sulfeto de cádmio e zinco sulfeto de desembolsar através de troca de cátions
O sulfureto de prata foi subsequentemente convertido em sulfureto de cádmio através do método da literatura. 9 A absorção torna-se, principalmente, sem traços característicos para os reservatórios mais espessos com ombros largos que formam cerca de 2,5 eV. Estas mudanças podem ser atribuídas às alterações no índice de refracção e ambiente dieléctrica das nanopartículas e a maior energia de "bossas" pode ser devido à absorção directa do escudo semicondutor. Estas alterações espectroscópicas podem ser usadas para estimar aproximadamente a espessura do invólucro produzido. As nanopartículas foram ainda estudados através de TEM. Os CDs desembolsar análise mostrou espaçamento de 6,00 Å, em média, consistente com a estrutura de cristal Zinc-Blende. As conchas mostram alta monodispersity em cada espessura e nenhuma agregação das nanopartículas é observado. Alguns ndnoparticles mostrou um pequeno ponto onde parece haver uma falta de cobertura de shell. Isto poderia ser causada por uma incapacidade para a permuta catiónica a ocorrer nessa região, devido ao sulfureto de prata cristalino sendo em algumas regiões em oposição a amorfa. Algumas partículas parecem desviar-se uma geometria esférica com uma largura ligeiramente maior, possivelmente estruturado após o molde sulfureto de prata, que tinha o maior desvio para fora das três espécies de conchas. mudanças significativas na absorção são observados após a troca de cátions. As caudas de ambos os espectro de absorção começa a aumentar exponencialmente a energias superiores a 2,5 eV com a concha ZnS mostrando o dobro da absorção dos escudos de CdS. As nanopartículas foram ainda analisados utilizando MET. A análise shell ZnS mostrou espaçamento de 5,31 Å, em média, o que é consistente com a estrutura de cristal Zinc-Blende. As conchas são uniformes com um diâmetro médio de cerca de 10 nm. As conchas são muito mais finos do que os CDs conchas que é duE para a menor quantidade de elétrons no zinco mais leve quando comparado ao cádmio. Inomogeneidades ainda ocorrer em algumas partículas que pode ser devido a defeitos pré-existentes no reservatório de sulfureto de prata ou o tempo de reacção mais longos e temperaturas mais altas necessários para a reacção de permuta de catiões de ZnS. As conchas podem ser alteradas a qualquer grupo semicondutores II-IV, permitindo uma análise mais abrangente das propriedades físicas e ópticas, tal como uma função do meio dieléctrico local.
ligando de permuta
A funcionalização da superfície externa do invólucro é conseguida através de permuta do ligando. FTIR serviu como a técnica de caracterização principal, para identificar o que espécies químicas se encontra presente na superfície. O uso de grupos de ligação nucleof�licos garante uma forte ligação à superfície da concha que não vai cair ao longo do tempo. Dois tipos diferentes de grupos funcionais foram colocados sobre as partículas, quer de um ácido carboxílico ou uma amina.As nanopartículas foram lavados com metanol para remover qualquer excesso de ligando presente no final da troca. As nanopartículas com oleilamina como o ligando de superfície eram solúveis em solventes não polares tais como clorofórmio, hexano ou tolueno. Uma troca de ligando completo pode ser confirmada através de uma mudança na solubilidade em solventes polares, tais como água ou etanol. O espectro de absorção mostra que as partículas de manter sua ressonância de plasma de, em torno de 550 nm para nanopartículas com uma concha de 5 nm de CDs. Esta troca de ligando pode ser realizado com corantes ou outro cromóforo com funcionalidades nucleófilas semelhantes. Tal como acontece com todos os processos de permuta de ligandos, a agregação irreversível é sempre uma possibilidade, e pode ser evitado através da limitação do número de passos de lavagem e a solução supersaturando com o ligando desejado. O ligando que é desejado para ser ligada à superfície também deve ter uma maior afinidade para a superfície da nanopartícula do que a oleilamina nativa.
este technique fornece uma simples modificação de um processo anteriormente desenvolvido, a fim de produzir nanopartículas híbridas de alta qualidade. O método foi discutido anteriormente, no entanto, problemas que poderiam evitar a reprodutibilidade, estabilidade e monodispersity partícula, ainda permanecia. Este estudo cuidadoso revela que uma amostra bem caracterizada e monodispersas de ouro devem primeiro ser utilizada, a fim de garantir a elevada qualidade amostras. Usando CTAC como o surfactante para as nanopartículas de ouro proporciona alta monodispersity ao mesmo tempo, permitindo fácil deposição de prata com precisão nanométrica. A prata pode ser depositada sobre o ouro de modo a formar invólucros esféricos, com intervalos de 1 a> 20 nm em diâmetro e elevada estabilidade em soluções aquosas. A concha de prata é o modelo para a conversão em sulfeto de prata amorfa. As nanopartículas podem então ser transferidas para a fase orgânica após sulfurização da concha de prata na presença de agente tensioactivo oleato para produzir uma concha de amorfo ligeiramente maiores size do que o shell de prata anterior. Caracterização através de espectroscopia de absorvância de UV-Vis e ETM permite a correlação do pico Plasmon com parâmetros de tamanho físico. Este procedimento robusto também pode ser estendido a outras espécies de casca, tais como o chumbo ou ferro, bem como. Este procedimento pode fornecer a plataforma para uma nova geração de dispositivos nos quais, em vez de ter que adicionar várias espécies para optimizar o desempenho, as espécies de conchas centrais podem ser adaptados para permitir que, em vez de criação dispositivo mais fácil, diminuindo a quantidade de material necessário. Estas partículas também irá proporcionar uma plataforma para a ligação de outros materiais para reforço de estudos plasmónico dependente da distância com a camada de semicondutor agir como um espaçador entre o cromóforo e a superfície de ouro.
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Acknowledgments
Este material é baseado no trabalho apoiado pela National Science Foundation, CHE - 1.352.507.
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).
