Waiting
Login processing...

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

Chemistry

Синтез, характеристика и Функционализация гибридных Au / CdS и Au / ZnS ядро ​​/ оболочка наночастицами

Published: March 2, 2016 doi: 10.3791/53383
Automatic Translation
1, 2, 1
1Department of Chemistry, University of North Carolina at Charlotte, 2Nanosys Inc.

Abstract

Плазмонные наночастицы являются привлекательным материалом для легких применений уборки из-за их легко модифицированной поверхностью, высокой площади поверхности и большие коэффициенты экстинкции, которые могут быть настроены по видимой части спектра. Исследования в области плазмонного усиления оптических переходов стала популярной, благодаря возможности изменения и в некоторых случаях улучшение фотографического поглощения или излучения свойства близлежащих хромофоров, таких как молекулярные красители или квантовых точек. Электрическое поле плазмонного может соединяться с возбуждением диполя хромофора, возмущающих электронных состояний, участвующих в переходе, и что приводит к увеличению скорости поглощения и излучения. Эти усовершенствования также могут быть сведены на нет на близком расстоянии с помощью механизма переноса энергии, что делает пространственное расположение этих двух видов критических. В конечном счете, повышение эффективности светособирающих в плазмонных солнечных батарей может привести к более тонкой и, следовательно, более низкие расходы устройств. Разработлор гибридных частиц ядро ​​/ оболочка может предложить решение этой проблемы. Добавление диэлектрической прокладки между золотом наночастиц и хромофора является предлагаемый способ управления экситонной силы плазмонного муфты, и, таким образом, уравновешивать потери с плазмонных выгоды. Подробный порядок покрытия наночастиц золота с CdS и ZnS полупроводниковых оболочек представлена. Эти наночастицы проявляют высокую однородность с контролем размера в обоих основных частиц золота и видов оболочки, позволяющие для более точного расследования плазмонного усиления внешних хромофоров.

Introduction

Наночастицы золота и серебра есть потенциал для будущих технологических достижений в различных областях , включая фотоники, 1 фотовольтаики, 2 катализ, 3 химического / биологического зондирования, 4 биологической визуализации, 5 и фотодинамической терапии. 6 при видимом возбуждении, поверхностные электроны могут колебаться в образуют резонанс, известный как локализованный поверхностного плазмонного резонанса (SPR), который может быть использован, чтобы сконцентрировать падающее излучение в видимой области спектра. В последнее время наночастицы благородных металлов были объединены с полупроводниковыми или магнитными наночастицами для получения гибридных наночастиц с улучшенным и перестраиваемой функциональностью. 7,8 современной литературе, например, исследование , проведенное Оуян и др. 9 или Чен и др. 10, показал возможность синтеза этих частиц, но лишь ограниченный контроль в единообразии гибридных видов возможно благодаряраспределение размеров наночастиц золота и усугубляются отсутствием оптических характеристик в сочетании с физической характеристикой на каждой стадии роста. Замков и др. Показали , подобное единообразие в образовании оболочки , но только одна толщина оболочки была использована с различными основными размерами, с некоторыми оболочками не полностью сформирована вокруг наночастиц. Для того, чтобы эффективно использовать эти наночастицы, точный оптический отклик, должны быть известны и охарактеризованы различной толщины оболочки. Более высокая точность в толщине оболочки может быть достигнуто за счет использования монодисперсных, водных частиц золота в качестве матрицы, что приводит к более высоким контроль над конечным гибридных видов. Взаимодействие между ядром и оболочкой может показать ограниченное усиление поглощения или излучения ставок из-за небольшого количества полупроводникового материала и от близости к ядру золота. Вместо того, чтобы взаимодействие между полупроводником, найденного в оболочке и частиц золота, оболочка может быть использованаd в качестве спейсера , чтобы ограничить расстояние между внешним хромофора. 11 Это позволит более высокий контроль над пространственным разделением между плазмонного некоторое время, отрицая последствия прямого контакта с металлической поверхностью.

Степень электронного взаимодействия поверхностного плазмонного резонанса и экситона , полученного в хромофора, напрямую соотносится с расстоянием между металлическими и полупроводниковыми видов, окружающая среда поверхности и силы взаимодействия. 12 Когда виды разделены расстояниями больше 25 нм, две электронные состояния остаются невозмущенной и оптический отклик остается неизменным. 13 режим сильной связи является доминирующим , когда частицы имеют более тесный контакт и может привести к тушению любой энергии возбуждения через повышение безызлучательной скорости или Forester резонанса передачи энергии ( FRET). 14,15 Манипуляция силы связи, путем настройки йе расстояние между хромофорном и металлической наночастицы, может привести к положительным эффектам, а также. Коэффициент экстинкции наночастиц может быть на несколько порядков больше, чем у большинства хромофоров, позволяя наночастицы гораздо более эффективно концентрировать падающий свет. Используя повышенную эффективность возбуждения наночастиц может привести к более высоким скоростям возбуждения в хромофора. 12 Муфта диполя возбуждения может также увеличить скорость излучения хромофора , которая, может привести к увеличению квантового выхода , если безызлучательные ставки остаются неизменными. 12 Эти эффекты могут привести к солнечных элементов или пленок с повышенной оптической плотности, а также эффективности фотогальванических, облегченные увеличили сечение поглощения золота и легкость извлечения заряда из полупроводникового слоя из - за существования локализованных поверхностных состояний. 12,16 Этот исследование также предоставит полезную информацию о силе связи плазмона как афсоборование расстояния.

Локализованные поверхностных плазмонов широко использовались в 17 зондирования и обнаружения 18 заявок из - за чувствительности плазмонного резонанса в локальной среде. Кронин и др., Показали каталитическую эффективность TiO 2 пленок может быть улучшена с добавлением наночастиц золота. Моделирование показало , что это увеличение активности обусловлено муфте электрического поля плазмонов с экситонов , которые в TiO 2, который впоследствии увеличивает скорость экситонные поколения. 19 Schmuttenmaer и др., Показали , что эффективность сенсибилизированных красителем (DSSC) солнечных батарей можно было бы улучшить с включением заполнителей Au / SiO 2 / TiO 2. Агрегаты повысить абсорбцию путем создания широких локализованных мод поверхностного плазмонного , которые увеличивают оптическое поглощение в более широком диапазоне частот. 20 , в другой литературе, Ли и др. Наблюденияd значительное сокращение времени жизни флуоресценции, а также зависит от расстояния повышение в установившемся интенсивности флуоресцентного состояния наблюдалось через прямое соединение одного CdSe / ZnS квантовой точки и одной наночастицы золота. 21 Для того , чтобы в полной мере воспользоваться этим плазмонного усиления, есть необходимость физического сцепления с набором расстояний между этими двумя видами.

Синтез гибридных наночастицами

Jiatiao и др., Описан способ покрытия полупроводникового материала на наночастицы золота с помощью катионного обмена с целью получения равномерных и перестраиваемые толщину корпуса. Снаряды были одинаковыми по толщине, но золотые шаблоны были не очень монодисперсных. Это приведет к изменению полупроводника золотой пропорции от частицы к частице и , следовательно , прочность сцепления. 9 Углубленное исследование оптических свойств этих основных наночастиц оболочки было проведено для того, чтобы разработать Reproducible синтетический метод. Предыдущие методы основаны на органической основе синтеза наночастиц, которые могут производить образцы с широкими плазмонного резонанса из-за неоднородности размеров наночастиц золота. Модифицированный водный синтез наночастиц золота может обеспечить воспроизводимое и монодисперсное шаблон наночастицы золота со стабильностью в течение длительного периода времени. Водный цетиловый поверхностно -активное вещество триметиламмония образует двойной слой на поверхности наночастиц вследствие взаимодействия между длинными углеродными цепями соседних цетиловый триметил молекул хлорида аммония. 22 Этот толстый поверхностный слой требует тщательной промывки для удаления избытка поверхностно -активного вещества и обеспечить доступ к поверхности наночастиц , но может обеспечить более высокий контроль над размером наночастиц и формы. 23 водную добавление серебряной оболочки можно контролировать с высокой точностью приводит к более тесная взаимосвязь между толщиной оболочки и оптическими свойствами. 23 более медленное снижение через аскорбиновая переменного токаID используется для осаждения серебра на поверхности золота, требуется добавление соли серебра, чтобы быть очень точным для того, чтобы предотвратить образование наночастиц серебра в растворе. Третий шаг требует большого избытка серы, которые будут добавлены в органическую фазу, и должно происходить перенос фазы водных наночастиц. С добавлением олеиламином в качестве органического укупорки агента и олеиновой кислоты, которые могут действовать в качестве обоих укупорки агента и помощи в фазе переноса наночастиц, однородной, аморфный сульфид серебра оболочка может быть образована вокруг наночастиц. 9,24 Концентрация эти молекулы должны быть достаточно высокими, чтобы предотвратить агрегацию наночастиц на этом этапе, но слишком много избыток может сделать очистку трудно. В присутствии три- бутилфосфин и металлической нитрата (Cd, Zn или Pb), катионообменной внутри аморфной сульфидной оболочкой может быть проведено. Температура реакции должна быть модифицирована для различных реактивирует металлов 9и любой избыток серы, должны быть устранены, чтобы уменьшить образование отдельных квантовых точек. Каждый шаг синтеза соответствует изменению поверхностной среды наночастицы, следовательно, изменение в плазмона должно наблюдаться из-за зависимости частоты плазмонов на окружающую диэлектрическую поле. Параллельное исследование оптического поглощения в зависимости от просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) характеристики использовали для характеристики наночастиц. Эта методика синтеза предоставит нам хорошо контролируемых и однородных образцах, обеспечивая лучшую корреляцию с микроскопии и спектроскопии данных.

Сцепление с флуорофоров

Применение диэлектрический промежуточный слой между плазмонного поверхностью металла и флуорофор может помочь уменьшить потери из-за безызлучательной передачи энергии экситонов, создаваемых в металл. Этот промежуточный слой может также помочь в изучении зависимости от расстояния между флуорофором и томуплазмонного резонанса на металлической поверхности. Мы предлагаем использовать полупроводниковый оболочку гибридных наночастиц в качестве нашего диэлектрического расстояния между слоями. Толщина корпуса может быть настроена с нанометровой точностью с толщиной от 2 нм до 20 нм, что позволяет корреляционные эксперименты точные расстояния, которые будут проводиться. Оболочка также может быть настроен с Cd, Pb или катионов Zn и S, Se и Te анионов, что позволяет за контроль над не только расстояние, но и диэлектрической проницаемости, электронного устройства диапазона и даже параметров кристаллической решетки.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Синтез наночастиц золота

  1. Взвесить соли золота в перчаточном боксе и добавить в пробирку, предварительно очищенную с водной средой перед разбавлением водой в мерной колбе. Готовят тригидрат хлорида 1 мМ золота (III) (393,83 г / моль) в 100 мл воды для золота маточного раствора.
  2. Взвешивают 3,2 г твердого продукта Ctac (320 г / моль) и тепла, в 25 мл воды, до приблизительно 60 ° С для растворения. Смесь охлаждают до комнатной температуры и разбавляют смесь с до 50 мл водой в мерной колбе с получением 0,2 М Цетиловый триметиламмония (СТАС).
  3. Смешайте 20 мл 1 раствора золота мМ и 20 мл 0,2 М раствора CTAC внутри круглым дном колба и место в масляной бане до 60 ° С. Дайте перемешивать в течение 10 мин.
  4. Добавить 1,7 мг (соотношение 1: 1 моль) твердый Боран-трет-бутиламин (86,97 г / моль), к раствору золота / CTAC и перемешивают примерно в течение 30 мин.
    Примечание: Решение должно повернуть глубокий красный цвет. Полученный раствор имеет Концентрац частиц золотана около 5 мкм, и могут храниться в течение нескольких месяцев в то время или использовать непосредственно на следующей стадии реакции.

2. Покрытие с серебром

  1. Используйте точные количества реагентов для покрытия наночастиц с серебряной оболочкой. Оболочка обеспечит шаблон для размера и формы полупроводниковой оболочки. Точные количества реагентов также поможет предотвратить зарождение частиц серебра.
  2. Во- первых вычислить объем ядра, в см 3, и преобразовать в массе на одну частицу с использованием плотности золота. Например, для вычисления объема сердечника, для сферической наночастицы диаметром 15 нм , чтобы получить объем 1767.15 нм 3 , а затем преобразовать в см 3 (1,77 х 10 -18 см 3). Умножить объем на плотность золота (19,3 см 3) для расчета массы на одну частицу (3,41 х 10 17).
    1. Используя 10 мл раствора наночастиц 5,3 мкМ золота, 5,30 × 10 -8 моль рстатьи присутствуют. Умножение молярной массы дает рассчитать массу золота , присутствующего в растворе (1,04 х 10 -5 г). Разделите массу золота в растворе по массе на одну частицу , чтобы найти количество золотых частиц , присутствующих (3,06 х 10 11).
    2. Рассчитать объем наночастиц с толщиной оболочки 5 нм, в см 3 (8,18 х 10 18 см 3) и вычесть из объема сердечника наночастицами (1,77 х 10 -18 см 3) для определения объема оболочки (6.41 х 10 -18). Преобразовать этот объем к массе серебра путем умножения количества частиц золота и плотности серебра (2,33 х 10 -4). Толщина оболочки в диапазоне 1-10 нм будут использованы в данном исследовании.
    3. Преобразовать массу серебра молей серебра , необходимых для радиуса оболочки 5 нм (2,33 × 10 -4). Из этого значения, вычислить объем 4,0 мМ нитрата серебра 540 мкл) раствора необходимо Fили количество золота используется в исходном растворе (10 мл).
  3. Готовят 4,0 мМ AgNO 3 (169,87 г / моль) раствор ли в 5 мл воды. В масляной ванне 70 ° С, смешивают 10 мл наночастиц золота запас с аскорбиновой кислотой, чтобы сделать 20 мМ раствор.
  4. Добавляют раствор серебра по каплям к золотому и аскорбиновой кислоты раствор и оставляют реакционную смесь перемешивают в течение 2 часов.
    Примечание: Реакция превратится светло-оранжевую (тоньше оболочка) до темно-оранжевого (толще оболочки) по ходу реакции.
  5. Центрифуга наночастиц при 21,130 х г в течение 10 мин и повторно диспергируют в чистую воду. Слейте супернатант из осажденной наночастиц, чтобы помочь в удалении наночастиц золота голых или наночастиц серебра, которые могут быть образованы.

3. Превращение Shell в сульфид серебра

  1. Взвесить элементарной серы в 200: 1 молярном отношении к серебра, используемого в предыдущей стадии эксперимента. За 10 мл основной оболочки Au / Agчастиц и 5 нм оболочки, растворяют в 3 мл олеиламином и 1,5 мл олеиновой кислоты в 10 мл толуола.
    1. Концентрат серебряные коллоиды, с помощью центрифугирования при 21,130 х г в течение 10 мин и рассеивать в 1 мл воды.
      Примечание: Этот шаг помогает повысить эффективность экстракции из водного слоя к органическому слою при образовании серебряной оболочкой.
  2. Добавить коллоидов, по каплям к раствору серы при перемешивании в течение 1 часа.
    Примечание: Решение станет темно-синий (тонкие оболочки) до фиолетового (более толстых раковин) как сульфуризации идет к завершению.
  3. Центрифуга коллоидный раствор при 4000 х г в течение 10 мин после того, как реакция перемешивали в течение 2 ч, чтобы удалить воду и непрореагировавший серу из раствора. Повторное диспергирование наночастиц в чистом толуоле с обработкой ультразвуком, при необходимости.
    1. Разрушать ультразвуком наночастиц в ванне для обработки ультразвуком в течение 30 сек до 1 мин, чтобы рассеять в толуол.
      Примечание: Превышение олеиламин или олеиноваякислота может выпадать из раствора и может быть удалена после того, как этот шаг декантацией раствора из твердого вещества белого цвета.

4. катионит

  1. Делают предшественник металла путем растворения нитрата металла в 1 мл метанола, чтобы сделать 0,2 М раствор Cd (NO 3) или Zn (NO 3).
    Примечание: 0,8 М раствор может быть использован для более толстых оболочек, чтобы уменьшить количество метанола в растворе.
    1. Смешайте раствор металла с сульфидом скорлупой наночастиц серебра в молярном соотношении 1: 1 с серебром. Нагревают до 50 ° С для кадмия оболочки и 65 ° С для оболочек цинка в атмосфере азота.
  2. Добавить три-бутилфосфин в 500: 1 мольном соотношении к предшественнику металла. Время реакции составляет 2 ч для кадмия и 20 ч для цинка.
  3. Очищают с помощью центрифугирования при 21,130 х г в течение 10 мин, чтобы удалить любые отдельные CD- или наночастицы ZnS, которые, возможно, были сформированы. Дисперсные осажденной nanoparticles в чистую неполярный растворитель, такой как гексан, толуол или хлороформ.

5. Лиганд Обмен из олеиламином

  1. Смешайте раствор с наночастицами в 1,5 раза объема соотношение этанола к коллоидного раствора в толуоле в центрифужную пробирку. Центрифуга при 4000 х г в течение 10 мин, чтобы осадить наночастицы.
  2. Промыть наночастицы с этанолом и центрифугировать еще раз, чтобы собрать твердые частицы.
    Примечание: Частицы могут быть сохранены на данном этапе, но удаление этанола необходимо для предотвращения агрегации.
  3. Bind-Лиганды с нуклеофильным связывающей группой на поверхность по несвязанных катионных участков на оболочке. 11-меркаптоундекановой кислота и 3,4-диаминобензойной кислоты являются соответствующие молекулы, которые покидают наночастицы, растворимый в воде.
    1. Дисперсных наночастиц в растворе лиганда в большом избытке, примерно в 10 раз более высокую концентрацию, чем нативные молекулы олеат. Перемешайте частицы при комнатной температуре Overnight, чтобы позволить перемещение любых остаточных молекул олеата.
    2. Центрифуга решение при 4000 х г в течение 10 мин. Вымойте осаждали частицы с метанолом и центрифуге при 4000 мкг в течение 10 мин еще раз для сбора твердых наночастиц.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Нормированные спектры поглощения наночастиц золота с тремя различными поверхностно -активными веществами, показаны на рисунке 1. Поверхностно -активные вещества , используемые являются олеиламин, тетрадецильная триметил хлорид аммония (TTAC), и цетиловый trimetyl хлорид аммония. Ctac и TTAC поверхностно-активные вещества показывают более узкую полосу поглощения плазмонного резонанса.

Количество восстанавливающего агента влияет не только на полувысоте но пик положение полученных растворов наночастиц. Исследование Рисунок 2 показывает пик сужения с меньшим количеством восстановителя.

Абсорбция следы (Рисунок 3) были пригодны с гауссовым и FWHM наносили на график в зависимости от восстанавливающего агента к золотой пропорции. Образец с узкой полушириной был использован для оптимизации синтеза наночастиц золота. Исходя из этих данных, в соотношении 1: 1 мольное отношение reduciнг агента к золоту производит самые монодисперсных частиц. Ошибка в графике рассчитывается исходя из отклонения в гауссовском подгонки к данным.

Синтез наночастиц золота с использованием TTAC в качестве поверхностно-активного вещества, производит сферические частицы с диаметром около 25 нм. Изображения , показанные на рисунке 4 , были проанализированы с помощью программного обеспечения ImageJ , чтобы найти частицы быть монокристаллический с шагом решетки с энергией около 2,3 Å (значение литературы = 2,355 Å). 22 Наночастицы показали , стандартное отклонение 0,02 нм.

Золотые наночастицы с диаметром около 16 нм, были получены путем синтеза с CTAC в качестве поверхностно-активного вещества. Изображения на рисунке 5 , были проанализированы с помощью программного обеспечения ImageJ , чтобы найти частицы быть монокристаллический с шагом решетки с энергией около 2,3 Å (значение литературы = 2,355 Å).

Оптическую спектры наночастиц золота с серебром оболочек различной толщины (рис 6), показывают значительную зависимость плазмонного резонанса с характером покрытия поверхности. По мере того как следы идут от темнее светлее синий, толщина оболочки увеличивается серебра. Голубой сдвиг в спектре около 60 мэВ наблюдается для поверхностного плазмонного резонанса, от характерного золотого пика при 2,38 эВ до около 3,0 эВ с толстой серебряной оболочкой.

Мы видим , спектры полученного при образцов , содержащих отдельные золотые и серебряные наночастицы в варьировать соотношение на рисунке 7. Синий сдвиг поверхностного плазмонного резонанса, видно на рисунке 6, связано с серебряным покрытием , в отличие от образования наночастиц серебра. Резонанс несдвиг, как и в случае для серебряной оболочки, а увеличивается или уменьшается в зависимости от интенсивности, какой вид находится в избытке. Когда серебро превышает резонанс около 3,0 эВ является более заметным в то время как пик при 2,5 эВ заметным, когда наночастицы золота находятся в более высокой концентрации.

ПЭМ-изображения наночастиц золота с 3 нм (вверху), 5 нм (средний) и 7 нм (нижний) радиус серебряных оболочек были проанализированы с помощью программного обеспечения ImageJ. Частицы, на рисунке 8 являются монокристаллический с шагом решетки приблизительно 2,6-2,7 ангстрем , подобную ГЦК серебра (2,5 Å) 25, а также отсутствие изолированных частиц серебра. Внутренние наночастицы золота были также проанализированы, чтобы обнаружить, что расстояние было немного меньше, чем голые наночастиц золота со значениями около 2 Å. Это может быть из-за небольшого количества напряжений место на наночастицах, когда оболочка осаждается. В целомтолщина корпуса кажется однородной и в основном шаровидные с несколько образцов, имеющих слегка асимметричную оболочку с одним удлиненным концом. Это удлинение более выражено в меньших размеров оболочки, поскольку большая толщина оболочки кажутся более равномерным.

Прогрессирование плазмонного пика с добавлением сульфида серебра оболочки показана. Анализ спектра на рисунке 9, показывает пик плазмонов красное смещение с увеличением охвата сульфида серебра за счет эффекта большего показателя преломления сульфида серебра и вклад от полупроводником зоны.

Оптическую спектр наночастиц золота, покрытых серебром показывает плазмонного пика, сосредоточенный вокруг 400 нм. Анализ На рисунке 10 показано , что после добавления сульфида натрия, в соотношении 1: 1 молярного эквивалента до серебра в оболочке, исчезновение любого плазмонного RESONance происходит.

Невыразительной спектр, подобный показанному на фиг 10 также наблюдается, на рисунке 11. Добавление сульфида натрия в коллоидный раствор частиц серебра. Это привело к использованию другого источника серы для реакции.

ПЭМ - изображения наночастиц , показанных на рисунке 12, были проанализированы с помощью программного обеспечения ImageJ , чтобы найти частицы были аморфными или поликристаллическими. В большинстве наночастиц, нет кристаллической решетки бахрома не появился в оболочке из-за аморфной природы, однако, несколько небольших зон кристалличности были замечены с шагом 2,38 Å, что согласуется с литературными данными для моноклинной сульфида серебра. В целом сульфид серебра оболочки имеет тенденцию быть немного больше, чем предыдущие серебряных оболочек, но очень равномерный и сферическими со стандартным отклонением 1,8нм. Внутренние наночастицы золота также сохранили свою единственную кристалличности с шагом 3,51 Å. Это продолжение сжатия золотой решетки поддерживает теорию о том, что повышенный стресс от оболочки вызывает сжатие частиц золота.

Оптическую спектр наночастиц золота , покрытых различной толщиной CdS, на рисунке 13, показывает плазмонное оптическую плотность для тонких CdS оболочка имеет широкий пик с центром около 2,25 эВ. Поглощение становится главным безликая для более толстых оболочек с широкими плечами, образующими около 2,5 эВ. Эти сдвиги могут быть отнесены к изменению показателя преломления и диэлектрической среды и наночастицы более высокой энергии "бов" может быть из-за прямого поглощения полупроводниковой оболочки.

ПЭМ анализировали с использованием ImageJ показывают, что оболочка может влиять на шаг решетки в гостиницеэ частиц золота с аналогичной тенденцией , наблюдаемой на рисунке 14. внутренней золотой частицы, сохранила свою единственную кристалличности , но показывают более узкий интервал решетки составляет около 3,51 Å. В CdS оболочки анализ показал интервал 6,00 в среднем, в соответствии с кристаллической структурой цинковой обманки. 26 Раковины показывают высокую монодисперсность при каждой толщины и не наблюдается агрегация наночастиц. 27 Несколько наночастиц показали небольшое пятно там , где , кажется, быть отсутствие покрытия оболочки. Это может быть вызвано неспособностью к катионообменной происходить в этой области из-за сульфида серебра являющегося кристаллическим в некоторых регионах, в отличие от аморфной. Несколько частиц, кажется, отклоняются от сферической геометрии с несколько большей ширины, которое, возможно, после того, как шаблон сульфида серебра, который имел более значительное отклонение от трех видов оболочки.

Абсорбция спектр можно наблюдатьd для наночастиц золота покрывали 10 нм ZnS. Анализ спектров на рисунке 15, показывает резонанс очень похож на компакт - дисках оболочки , но с плазмонного пика при 2,15 эВ, что сине-сдвинуты на 100 мэВ из CdS оболочки того же диаметра.

Внутренний частиц золота из наночастиц ZnS с покрытием сохранила свою единственную кристалличности, продолжая тенденцию несколько более узким интервалом около 3,51 Å, видно на снимках ПЭМ , показанных на рисунке 16. Анализ оболочки ZnS показал интервал 5.31 в среднем, что согласуется с кристаллической структурой цинковой обманки. 26 снаряды однородны со средним диаметром около 10 нм. Снаряды намного тоньше, чем CdS оболочек, связано с меньшим количеством электронов в зажигалку Zn по сравнению с Cd. Неоднородность все еще имеют место на несколько частиц, которые могут быть обусловлены либо ранее существовавших дефектов гое серебро оболочки сульфида или более длительное время реакции и более высокие температуры, необходимое для реакции обмена катионов ZnS.

ИК - Фурье - спектр наночастиц с меркаптоундекановой кислоты и 3,4-диаминобензойной кислоты можно наблюдать на рисунке 17. Молекулы будут связываться через тиольную группу для меркаптоундекановой кислоты (синий) и двумя аминогруппами для 3,4-диамино бензойной кислоты (красный ). Спектры по сравнению с наночастицами с олеиламином чтобы подтвердить изменяющуюся покрытие поверхности. Главной особенностью подарком для олеиламином шапками частиц (черный) очень широкий NH простирания расположены вокруг 3450 см -1. Это может быть из-за нерегулярной режиме растяжения из-за близости наночастиц к протонам на аминного азота. Карбонильного стрейч очень видное место в спектре FTIR для кислотных частиц , покрытых меркаптоундекановой , но находится около 1550 см -1. В 3,4-диаминобензойная Aнаночастицы РТВ шапками, наблюдается небольшой карбонильного стрейч , который разделяется на полосам , но главной особенностью является характеристикой ОН простирания , которое происходит вокруг 3300 см -1.

Наночастицы с радиусом в 5 нм CdS оболочки и либо олеиламин (черный) или меркаптоундекановой кислоты (красный) в качестве поверхностно -активного вещества наблюдаются на рисунке 18. Наночастицы диспергировали в толуоле для олеиламином и этанола для меркаптоундекановой кислоты. Поверхностного плазмонного резонанса практически одинакова для обоих лигандов с небольшим уширением и красного смещения наблюдаемого для меркаптоундекановой кислоты наночастиц в крышками этаноле.

Рисунок 1
Рисунок 1: спектры поглощения наночастиц золота Сравнение спектров поглощения наночастиц золота , синтезированных с CTAC (Дас.Hed линия), TTAC (сплошная линия) и олеиламин (тонкие пунктирные линии) поверхностно-активные вещества.

фигура 2
На рисунке 2: спектры поглощения наночастиц золота , синтезированных с CTAC и различных соотношениях Борн трет-бутил - амина восстановитель к золоту предшественника Соотношения в диапазоне от 23:. 1 до 1: 1. Черный след представляет собой 23: золотое соотношение 1 и как количество восстановителя уменьшает следы перехода от темнее светлее синего.

Рисунок 3
Рис . 3: Сравнение полной ширины на половине максимума , взятой из гауссовой приступе спектра формы оптической плотности линии Ось х представляет собой отношение восстановителя к молей предшественника золота в образце и ось ординат является FWHM гауссова приступек оптической плотности следа.

Рисунок 4
Рис . 4: ПЭМ синтезированных наночастиц золота с TTAC ПЭМ изображения получены при напряжении 200 кВ ускоряя и Шкалы составляет 100 нм.

Рисунок 5
Рис . 5: ПЭМ синтезированных наночастиц золота с CTAC ПЭМ изображения взяты при 200 кВ приобретаемой напряжения и Шкалы составляет 10 нм.

Рисунок 6
Рисунок 6: Нормализованная спектры поглощения наночастиц золота , диспергированных в воде (крайний справа) черный и различные серебряные толщины оболочки. Серебро увеличивается толщина справа налево (бла ск на светло-голубой).

Рисунок 7
На рис . 7: спектры поглощения смесей наночастиц золота и серебра при различных соотношениях Наибольшее количество частиц серебра представлена ​​кривой спины и в виде количества частиц золота увеличивается, следы становятся светлее синего.

Рисунок 8
Рисунок 8: ПЭМ синтезированных наночастиц золота , покрытых серебряной толщиной оболочки 3 нм в радиусе (вверху); 5 нм в радиусе (средней) и 7 нм радиус (внизу). ПЭМ изображения получены при 200 кВ ускоряющего напряжения и масштабные линейки составляет 20 нм (вверху) и 10 нм (средний и нижний)

/53383fig9.jpg "/>
Рис . 9: Нормализованная спектры поглощения наночастиц золота (черный) с оболочками сульфида серебра (синий, зеленый и красный) Чем толще сульфида серебра нижний плазмонного резонанса.

Рисунок 10
Рисунок 10:. Нормированные спектры поглощения наночастиц золота с серебряной оболочкой и после добавления серы Черный след представляет собой наночастицы золота, синий золото с оболочкой из серебра и красного следа после добавления сульфида натрия в соотношении 2: 1 моль отношение к серебру в оболочке.

Рисунок 11
Рисунок 11: Нормализованный спектры поглощения наночастиц серебра , прежде чем (красный) и после того, как (черный) добавления сульфида натрия. Ong> наночастицы диспергируют в воде для экспериментов поглощения.

Рисунок 12
Рис . 12: ПЭМ синтезированных наночастиц золота , покрытых серебряной сульфидной оболочкой с 5 (сверху двумя изображениями) и 15 нм толщины (нижняя изображение) ПЭМ - изображения приобретаются при 200 кВ ускоряющего напряжения и масштабные линейки являются 50 нм (верхняя часть ) и 5 нм (нижняя).

Рисунок 13
Рисунок 13: Нормализованный спектры поглощения / наночастиц золота CdS. Наночастицы золота без CdS показаны красным цветом. Самый тонкий CdS оболочки (радиус 1 нм) показан черным цветом и при увеличении толщины, следы идут на светло - синий.

p_upload / 53383 / 53383fig14.jpg "/>
Рис . 14: ПЭМ синтезированных наночастиц золота , покрытых CdS интерпретатор команд толщины 3 радиуса нм (вверху), радиусом 5 нм (средний) и 7 радиусом нм (нижняя) ПЭМ изображения получены при 200 кВ ускоряющего напряжения и масштаба бары 100 нм (верхняя часть), 20 нм (средний) и 5 ​​нм (нижняя).

Рисунок 15
Рис . 15: Нормированная спектры поглощения наночастиц золота с радиусом 5 нм ZnS оболочки (красный след) Золотые наночастицы без каких - либо оболочки представлены в черном цвете. Синяя кривая тот же образец наночастиц золота покрыта CdS той же толщины.

Рисунок 16
Рисунок 16: ПЭМ синтезированного золота nanoparticле покрытые оболочкой ZnS с толщиной радиусом 5 нм. ПЭМ изображения получены при напряжении 200 кВ ускорения и масштабные линейки 100 нм (вверху), 10 нм (снизу).

Рисунок 17
На рис . 17: ИК - спектры наночастиц с олеиламином (черный), меркаптоундекановой кислота (синий), и 3,4-диаминобензойной кислоты (красный) показаны спектры ИК - Фурье берутся на твердых образцах сухих наночастиц.

Рисунок 18
Рис . 18: Нормированная спектры поглощения наночастиц золота с радиусом 5 нм CdS скорлупа и различных поверхностных лигандов, олеиламином в черном и меркаптоундекановой кислоты в красном спектрах приобретены в толуоле (олеиламином) и этанола (меркаптоундекановой кислота) растворители соответственно.Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

наночастицы золота

Для того чтобы гарантировать наночастицы ядро оболочки высокого качества, монодисперсным образец наночастиц золота , сначала должны быть синтезированы в качестве шаблона. 28,29,30 Мы модифицировали синтез наночастиц золота для получения длинноцепочечных третичных аминов с концевыми наночастицами вместо олеиламина шапками наночастицы. Наночастицы олеиламином шапками показывают довольно узкий плазмонного резонанса, что свидетельствует о монодисперсных диапазоне размеров, но и частицы, синтезированные посредством сокращения, с использованием трет-бутиламин и в присутствии производят длинноцепочечные третичные амины с концевыми наночастице показывают значительно более узкий резонансный пик , Изменчивость размеров может обеспечить неточности в расчетных объемах прекурсоров, используемых для материалов оболочки. Для дальнейшей оптимизации исходной матрицы золота, исследование о влиянии восстановителя к золотым отношением на полувысоте коллоидного спектра поглощения раствора золота. Восстанавливающий агент также количествовидимому, влияет на размер полученных наночастиц, самые длинные решения длины волны также показывают большую полуширину, указывающего большого распределения по размерам. Значение FWHM находится в прямой зависимости от соотношения восстановителя при соотношении 1: 1, показывающий наименьшую ширину. Обеспечение существуют стехиометрические эквивалентами боран - трет-бутил - амина и HAuCl 4 может обеспечить более устойчивую скорость восстановления и производят зародыши с узким распределением по размерам. Маленький наблюдаемый размер или геометрические вариации видно в образцах, синтезированных с CTAC или более короткой углеродной цепью TTAC, но частицы TTAC имеют несколько больший диаметр (25 нм) по сравнению с частицами СТАС с покрытием (16 нм) Изображения были проанализированы с использованием программное обеспечение ImageJ, чтобы найти частицы быть монокристаллический с шагом решетки примерно 2,3 Å (значение литературы = 4,07 Å). Частицы монодисперсных со стандартным отклонением от среднего диаметра 0,02 нм для образцов TTAC и slightlу выше отклонение 0,4 нм для образцов Ctac. Существует некоторое дублирование частиц, но в целом, можно наблюдать очень мало агрегации. Возможные проблемы с этим методом, лежат в точности, необходимой при измерении восстановителя. Если слишком высокая концентрация восстановителя используется, полидисперсной образец будет сформирован и слишком низкая концентрация будет снижать выход реакции. Этот синтетический способ получения наночастиц золота может быть распространено на исследования о влиянии изменения длины углеродной цепи. Наши данные показывают значительную зависимость размера от длины цепи. Разница в 10 нм в диаметре, полученного наночастицами виден только путем изменения углеродную цепь с двумя атомами углерода.

Серебряная раковина

Так как серебро оболочки также должны быть преобразованы в аморфное сульфид серебра оболочки в последующей стадии, метод синтеза должен быть как надежные и повторяемые. Было показано, что частицы, покрытые CTAC может обеспечить Templaт.е для равномерного роста серебра нанокубиков из-за образования частиц золота как с {100} и ориентации плоскости {111} кристалла и преимущественного роста на {111} граней. Частицы золота показывают в основном {111} граней. Это позволяет ускоренными темпами роста для осаждения серебра. Здесь, этот метод был использован для получения перестраиваемого сферические оболочки серебра на наночастицы золота сердечников. Во-первых, ряд оболочек с увеличением толщины были произведены для того, чтобы контролировать смещение поверхностного плазмонного резонанса. Голубой сдвиг в спектре около 60 мэВ наблюдается для поверхностного плазмонного резонанса, от характерного золотого пика при 2,38 эВ до около 3,0 эВ с толстой серебряной оболочкой. Для того, чтобы убедиться, что этот сдвиг не связано с образованием мелких наночастиц серебра, растворы с различными соотношениями наночастиц золота и серебра созданы и контролируется с использованием UV-VIS спектров. Наблюдение за плазмонного сдвига со смесью золота и серебра наночастиц шРМО, что плазмонного не постепенно переходить на более высокие энергии, а, скорее, уменьшается или увеличивается по интенсивности, когда отношение либо наночастице изменяется. Если наночастицы большинство серебра присутствуют в смеси, чем пик при 3,06 эВ является более заметным, но никаких изменений в позиции золота Plasmon не происходит. Когда осаждение серебра на поверхности золота происходит, золото Plasmon красные смещения и расширяется, пока второй пик серебра не формируется. Наконец с толстым покрытием серебра, золота плазмонного устраняется и наблюдается лишь плазмонного пика при 3,06 эВ. ПЭМ - изображения были проанализированы с помощью программного обеспечения ImageJ , чтобы найти частицы были монокристаллический с расстоянием между решетчатой ​​примерно 4.13-4.3 Å аналогична ГЦК серебра, 31, а также отсутствием изолированных частиц серебра. Внутренние наночастицы золота были также проанализированы, чтобы обнаружить, что расстояние было немного меньше, чем голые наночастиц золота со значениями от 3.6-4 Å. Это может быть связано снебольшое количество стресса место на наночастицах, когда оболочка откладывается. В целом толщина оболочки кажется однородной и в основном шаровидные с несколько образцов, имеющих слегка асимметричную оболочку с одним удлиненным концом. Это удлинение более выражено в меньших размеров оболочки, поскольку большая толщина оболочки кажутся более равномерным. Эта процедура проста, но большая забота необходимо принять, чтобы обеспечить высокую точность в реагирующих количествах. Формирование наночастиц серебра изолированных возможно, если слишком высокая снижения концентрации агента используется или слишком высокая концентрация ионов серебра. Поверхностно-активное вещество на частицы золота, кажется, не влияют на формирование серебряных оболочек, но если коллоидный раствор был перемешивается серебро может стать в ловушке пузырьков, которые формируются на верхней части раствора, снижение точности добавленных количеств , Нанокубиков и другие формы могут также образовывать, если температура раствора повышается, а также.

Серебряныйсульфидной оболочки

После того, как коллоидные растворы наночастиц ядро оболочки Au / Ag синтезируются, наночастица оболочка затем может быть преобразован в Ag 2 S. Были изучены и охарактеризованы с помощью UV-VIS-абсорбционной спектроскопии, с тем чтобы обеспечить воспроизводимое и надежное преобразование в аморфном сульфид серебра оболочки Три отдельные маршруты для преобразования серебро, чтобы сульфида серебра. Плазмонного резонанса наночастиц Сообщалось , что красное смещение с увеличением толщины оболочки из - за изменения показателя преломления от Ag в Ag 2 S и ширины запрещенной зоны сульфида серебра, что составляет около 1,1 эВ для основной массы. Первый метод используется был по каплям добавлением водного раствора сульфида натрия к коллоидной смеси Au / Ag коллоидов. сульфид натрия является дешевым источником серы, что позволило бы реакция будет проводиться без изменения фазы. Пик плазмонного красные смещения с увеличением охвата сульфида серебра благодаря эффекту большего преломления INDEX из сульфида серебра и вклад от разрыва полупроводниковой полосы. Количество сульфида серебра используется рассчитывается на основании количества молей серебра, присутствующего в оболочке. Интересной явление имеет место, когда большое количество ионов серы, которое было бы необходимо для более толстых оболочек, остаются в растворе с наночастицами золота серебра. Наночастицы, кажется, растворяются, наблюдается как устранение любого плазмонного поглощения. После того, как раствор серы добавляют к коллоидов, наблюдается широкий спектр невыразительной. Для дальнейшего изучения этого явления сульфид водный раствор гидрокарбоната натрия также добавляют к раствору наночастиц серебра. Предшественник альтернативный серы тиоацетамидом, который был использован в качестве источника ионов серы в различных органических реакций. Это может обеспечить водную и менее реактивным источник серы обеспечивает более точный контроль оболочки и устранить растворение наночастиц в растворе. Конверсия Au / Ag коллоидов Au / Ag 2 S оказался успешнымно то же явление наблюдали с использованием тиоацетамидом в качестве предшественника серы. Этот вопрос можно было бы избежать с тщательным вниманием к суммам реакции, но альтернативный метод был использован, который предложил равный контроль над сульфуризацией серебряной оболочкой. Когда элементарную серу растворяют в растворе толуола с олеиламином и олеиновой кислоты, серебро оболочки могут быть преобразованы в сульфида серебра с олеат пассивации. Полученные наночастицы затем могут быть выделены с помощью центрифугирования и повторно диспергируют в гексаны или толуол. Спектр оптической плотности был похож на те , которые показаны на рисунке 9. Наночастицы затем анализировали с помощью ПЭМ. В целом сульфид серебра оболочки имеет тенденцию быть немного больше, чем предыдущие серебряных оболочек, но очень равномерный и сферическими со стандартным отклонением 1,8 нм. Внутренние наночастицы золота также сохранили свою единственную кристалличности с шагом 3,51 Å. Это продолжение сжатия золотой решетки поддерживает теориючто повышенное напряжение из оболочки вызывает сжатие частиц золота.

Сульфид кадмия и сульфид цинка оболочки путем обмена катионов

Сульфида серебра затем превращают в сульфид кадмия через метод литературы. 9 Поглощение становится главным безликая для более толстых оболочек с широкими плечами, образующими около 2,5 эВ. Эти сдвиги могут быть отнесены к изменению показателя преломления и диэлектрической среды и наночастицы более высокой энергии "бов" может быть из-за прямого поглощения полупроводниковой оболочки. Эти спектроскопические изменения могут быть использованы для грубой оценки производимую толщину оболочки. Наночастицы были дополнительно изучены с помощью электронного микроскопа. В CdS оболочки анализ показал интервал 6,00 в среднем, в соответствии с кристаллической структурой цинковой обманки. Раковины показывают высокую монодисперсность при каждой толщины и не наблюдается агрегация наночастиц. Несколько паnoparticles показал небольшое место, где, кажется, отсутствие покрытия оболочки. Это может быть вызвано неспособностью к катионообменной происходить в этой области из-за сульфида серебра являющегося кристаллическим в некоторых регионах, в отличие от аморфной. Несколько частиц, кажется, отклоняются от сферической геометрии с несколько большей ширины, которое, возможно, после того, как шаблон сульфида серебра, который имел более значительное отклонение от трех видов оболочки. Существенные изменения в поглощении наблюдаются после катионного обмена. Хвосты как спектра поглощения начинает экспоненциально возрастать при энергиях выше 2,5 эВ с оболочкой ZnS показывает двойное поглощение CdS оболочек. Наночастицы были дополнительно проанализированы с помощью ПЭМ. Анализ показал оболочки ZnS интервал 5.31 в среднем, что согласуется с кристаллической структурой цинковой обманки. Раковины однородны со средним диаметром около 10 нм. Снаряды намного тоньше, чем CdS оболочек, является дюе к меньшему количеству электронов в зажигалке цинка по сравнению с кадмием. Неоднородность все еще имеют место на несколько частиц, которые могут быть обусловлены либо существовавших ранее дефектов в оболочке сульфида серебра или более длительного времени реакции и высоких температур, необходимых для реакции обмена катионов ZnS. Оболочки могут быть изменены на любую группу II-IV полупроводников, что позволяет более всестороннее исследование физических и оптических свойств в зависимости от локальной диэлектрической среды.

Лиганд Обмен

Функционализация внешней поверхности оболочки осуществляется посредством обмена лигандов. ИК-Фурье служил в качестве основного метода определения характеристик, чтобы определить, какие химические виды присутствует на поверхности. Использование нуклеофильными связывающих групп обеспечивает прочное сцепление с поверхностью оболочки, которая не будет падать в течение долгого времени. Два различных типа функциональных групп были помещены на частицы, либо карбоновой кислоты или амина.Наночастицы промывают метанолом для удаления избытка лиганда, присутствующего в конце обмена. Наночастицы с олеиламином в качестве поверхностного лиганда были растворимы в неполярных растворителях, таких как хлороформ, гексан или толуол. Полный обмен лиганд может быть подтверждено путем изменения растворимости в полярных растворителях, таких как вода или этанол. Спектр поглощения показывает, что частицы сохраняют свою плазмонного резонанса, около 550 нм для наночастиц с 5 нм оболочкой CdS. Этот обмен лиганд может быть проведен с красителями или другими хромофора с аналогичными нуклеофильными функциональными возможностями. Как и в случае всех процедур обмена лигандами, необратимой агрегации всегда есть возможность и может быть предотвращена путем ограничения количества стадий промывки и перенасыщения раствора с желаемым лигандом. Лиганд, который хотел быть связан с поверхностью, также должны иметь более высокое сродство к поверхности наночастиц, чем родное олеиламином.

Это techniquе обеспечивает простую модификацию ранее разработанной методики с целью получения высококачественных гибридных наночастиц. Этот метод был обсуждалось ранее, тем не менее, вопросы, которые могут помешать воспроизводимости, стабильности частиц и монодисперсность, по-прежнему остается. Такое тщательное исследование показывает, что хорошо изученным и монодисперсных образец золота сначала должны быть использованы для того, чтобы гарантировать образцы высокого качества. Использование Ctac в качестве поверхностно-активного вещества для наночастиц золота обеспечивает высокую монодисперсность, а также позволяет легко осаждения серебра с нанометровой точностью. Серебро может быть осажден на золото с образованием сферических оболочек с диапазонами от 1 до> 20 нм в диаметре и высокую стабильность в водных растворах. Серебряная оболочка шаблон для преобразования в виде аморфного сульфида серебра. Наночастицы могут быть переданы в органическую фазу после того, как сульфуризацией серебряной оболочки в присутствии поверхностно-активного вещества олеат для получения аморфной оболочки немного больше SИзе, чем предыдущий серебряной оболочкой. Определение характеристик с помощью УФ-видимой спектроскопии поглощения и ПЭМ позволяет корреляции плазмонного пика с параметрами физического размера. Эта надежная процедура также может быть распространена и на другие виды оболочки, такие как свинец или железо, а также. Эта процедура может обеспечить платформу для нового поколения устройств, где вместо того, чтобы добавить несколько видов, чтобы оптимизировать производительность, основные виды оболочки могут быть приспособлены вместо позволяет более легкому конструкции прибора за счет снижения количества необходимого материала. Эти частицы будут также служить платформой для связывания других материалов для исследований, зависящим от расстояния плазмонного усиления с полупроводникового слоя, действующего в качестве распорки между хромофора и поверхностью золота.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

Этот материал основан на работе, поддержанной Национальным научным фондом под CHE - 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. 

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. 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).
  3. Ide, M. S., Davis, R. J. The Important Role of Hydroxyl on Oxidation Catalysis by Gold Nanoparticles. Accounts of chemical research. , (2013).
  4. 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).
  5. Wang, H., et al. Computed tomography imaging of cancer cells using acetylated dendrimer-entrapped gold nanoparticles. Biomaterials. 32, 2979-2988 (2011).
  6. 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).
  7. Costi, R., Saunders, A. E., Banin, U. Colloidal hybrid nanostructures: a new type of functional materials. Angewandte Chemie International Edition. 49, 4878-4897 (2010).
  8. Xu, X., et al. Near-Field Enhanced Plasmonic-Magnetic Bifunctional Nanotubes for Single Cell Bioanalysis. Advanced Functional Materials. 23, 4332-4338 (2013).
  9. Zhang, J., Tang, Y., Lee, K., Ouyang, M. Nonepitaxial growth of hybrid core-shell nanostructures with large lattice mismatches. Science. 327, 1634-1638 (2010).
  10. 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).
  11. Khatua, S., et al. Resonant Plasmonic Enhancement of Single-Molecule Fluorescence by Individual Gold Nanorods. ACS Nano. 8, 4440-4449 (2014).
  12. Lakowicz, J. R., et al. Plasmon-controlled fluorescence: a new paradigm in fluorescence spectroscopy. Analyst. 133, 1308-1346 (2008).
  13. Tam, F., Goodrich, G. P., Johnson, B. R., Halas, N. J. Plasmonic enhancement of molecular fluorescence. Nano Letters. 7, 496-501 (2007).
  14. Achermann, M. Exciton-Plasmon Interactions in Metal-Semiconductor Nanostructures. The Journal of Physical Chemistry Letters. 1, 2837-2843 (2010).
  15. 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).
  16. Kamat, P. V. Quantum Dot Solar Cells. Semiconductor Nanocrystals as Light Harvesters. The Journal of Physical Chemistry C. 112, 18737-18753 (2008).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).
  24. 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).
  25. 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).
  26. Reiss, P., Protière, M., Li, L. Core/Shell Semiconductor Nanocrystals. Small. 5, 154-168 (2009).
  27. 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).
  28. 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).
  29. 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).
  30. Lambright, S., et al. Enhanced Lifetime of Excitons in Nonepitaxial Au/CdS Core/Shell Nanocrystals. ACS Nano. 8, 352-361 (2014).
  31. 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).

Tags

Химия выпуск 109 плазмонного наночастица квантовые точки плазмонное усиление возобновляемые источники энергии порфирина наночастицы золота
Синтез, характеристика и Функционализация гибридных Au / CdS и Au / ZnS ядро ​​/ оболочка наночастицами
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Tobias, A., Qing, S., Jones, M.… More

Tobias, A., Qing, S., Jones, M. Synthesis, Characterization, and Functionalization of Hybrid Au/CdS and Au/ZnS Core/Shell Nanoparticles. J. Vis. Exp. (109), e53383, doi:10.3791/53383 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

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

Waiting X
Simple Hit Counter