Abstract
En av de mest använda metoderna för framställning av kolloidala guld nanospherical partiklar innefattar reduktion av klorguldsyra (HAuCl 4) i neutralläge guld Au (0) genom att minska medel, såsom natriumcitrat eller natriumborhydrid. Utvidgningen av denna metod för att dekorera järnoxid eller liknande nanopartiklar med guldnanopartiklar för att skapa multifunktionella hybrid Fe 2 O 3 au nanopartiklar är okomplicerad. Detta tillvägagångssätt ger ganska bra kontroll över Au nanopartiklar dimensioner och lastning på Fe 2 O 3. Dessutom kan Au metall storlek, form och laddning enkelt avstämmas genom att ändra försöksparametrar (t.ex. reaktantkoncentrationer, reduktionsmedel, ytaktiva medel, etc.). En fördel med detta förfarande är att reaktionen kan utföras i luft eller vatten, och i princip, är mottaglig för uppskalning. Användningen av sådana optiskt avstämbara Fe 2 O 3 au nanopartiklar för hyperthermia studier är ett attraktivt alternativ eftersom det kapitaliserar på plasmoniska uppvärmning av guld nanopartiklar avstämda att absorbera ljus starkt i VIS-NIR-området. Utöver sin plasmoniska effekter, ger nanoskala Au en unik yta för intressanta kemiska och katalys. Fe 2 O 3-material ger ytterligare funktionalitet på grund av dess magnetiska egenskaper. Till exempel, kan ett externt magnetfält kan användas för att samla in och återvinna den hybrida Fe 2 O 3 -au nanopartiklar efter en katalytisk experiment, eller alternativt, kan den magnetiska Fe 2 O 3 användas för hypertermi studier via magnetiska värmeinduktion. Den fototermiska experiment som beskrivs i denna rapport mäter bulk temperaturförändringar och nanopartiklar lösning massförlust som funktion av tid med hjälp av IR-termoelement och en balans, respektive. Den lätthet för provberedning och användning av lätt tillgänglig utrustning är distinkta fördelar med denna teknik. En varning är thvid dessa fototermiska mätningar bedöma bulklösningen temperaturen och inte på ytan av nanopartikeln där värmet transducerade och temperaturen är troligen högre.
Introduction
Från och med deras användning i gamla dichroic glas, har 1 guldnanopartiklar (AuNPs) ofta bidragit till utvecklingen av ny teknik. 2,3 Modernare exempel på dessa tekniker innefattar cloaking enheter och partiklar som kan både upptäcka och behandla cancer. 4,5 AuNPs har många anmärkningsvärda egenskaper, men det mest anmärkningsvärda bland dessa är närvaron av lokaliserade ytplasmon resonanser (LSPRs), som uppstår när infallande elektromagnetisk strålning resonans enheter fria elektroner i kollektiva oscillationer, vilket skapar intensiva och mycket trånga elektromagnetiska fält. 6 En spännande aspekt av LSPRs är att de är inställbara. Det vill säga, resonansenergi kan justeras genom modifiering av formen och storleken på de AuNPs eller genom att ändra brytningsindex för den omgivande miljön. En annan egenskap hos AuNPs, och guld i allmänhet, är att de är relativt dyra. Även om detta kan göra guld mer attraktiva ur ettlyx synvinkel, för tekniska applikationer, är detta en nackdel och skulle kunna utgöra ett hinder för allmänt bruk. Två potentiella lösningar på detta problem är att söka efter mindre dyrbara alternativa material som uppvisar liknande egenskaper som guld, eller att hitta ett sätt att kombinera guld med ett annat material för att skapa ett kompositmaterial med liknande egenskaper, men mindre mängder av ädelmetall. Den senare lösningen är kanske mer intressant eftersom det ger möjlighet att skapa en multifunktionell hybrid nanostruktur med fysikalisk-kemiska egenskaperna hos två eller flera material. 7
Järn (III) oxid, Fe 2 O 3, är en utmärkt kandidat för en komponent i en sådan blandning, därför att den är allmänt tillgänglig, billig och icke-toxisk. Vidare är den maghemit fasen, γ-Fe 2 O 3, ferrimagnetiskt, och hematit fasen, α-Fe 2 O 3, är svagt ferromagnetiskt. Sålunda ger kombinationen avguld med Fe 2 O 3 skulle kunna ge nanopartiklar som uppvisar plasmoniska egenskaper och även interagera med yttre magnetfält, men är betydligt billigare än rent guld. Ett sådant hybridnanostruktur kunde hitta intressanta verkliga applikationer. Till exempel, har Fe 2 O 3 -au nanopartiklar visat sig vara användbara för både cancerdiagnos och behandling genom magnetisk resonanstomografi och fototermisk terapi. 8 I detta fall, Fe 2 O 3 fungerar som ett MRI-kontrastmedel, medan Au delen omvandlar infall lokalt ljus för att värma genom avledning av elektromagnetisk energi som absorberas under LSPR. Dessutom har Fe 2 O 3 -au nanopartiklar visat plasmoniska förbättring av den katalytiska omvandlingen av CO till CO2 enligt synligt ljus belysning, och sådana strukturer skulle också kunna användas för fototermisk solenergi konvertering. 9,10
Thirapport beskriver syntesen av Fe 2 O 3 au nanopartiklar med hjälp av en enkel våtkemisk metod. Hybridstrukturen består av en Fe 2 O 3 kärna som är dekorerad med mindre AuNPs. Viktigare är att den erhållna Fe 2 O 3 -au nanopartiklar behålla både magnetiska och plasmoniska egenskaper hos de ingående materialen, vilket skapar en multifunktionell partikel som skulle kunna vara användbara för en mängd olika tillämpningar. I syfte att illustrera de plasmoniska tillämpningar av dessa hybridnanopartiklar, är fototermisk karakterisering av nanopartiklarna med användning av en laser värmesystem beskrivs också. Mätningarna fototermiska visar att hybriden Fe 2 O 3 -au nanopartiklar har möjlighet att så effektivt värma vattenlösningar som rena AuNPs, även med en betydligt mindre koncentration av ädelmetallen. Dessa resultat validera den metod för att använda komposit- eller hybridmaterial för att minska kostnaderna och uppnå större functionality.
Protocol
1. Nanomaterial Syntes Protocol
- Bered en stamlösning av Fe 2 O 3 av 25 mM.
Notera: Alla stamlösningar framställs med användning av avjoniserat vatten om inte annat anges. - Ta en 25 ml E-kolv.
- Tillsätt 10 ml avjoniserat (DI) vatten och en omrörare, och placera den på ett värmeblock.
- Tillsätt 100 pl av Fe 2 O 3 stamlösning (25 mM) till denna kolv.
- Värm lösningen under omrörning under ca 5 min.
- Förbered 10 ml 1% natriumcitrat genom upplösning av 0,1 g natriumcitrat till 10 ml vatten.
- Tillsätt 1 ml av den 1% natriumcitratlösning till 25 ml kolven innehållande Fe 2 O 3 vattenlösning.
- Bringa lösningen till kokning (100 ° C).
- Lägg 250 pl 0,01 M klorvätesyra.
- Fortsätta att upphetta lösningen vid 100 ° C under 10 min. Efter flera minuter (2-3 min), vänder lösningen röd / brunaktig indicating som Au nanopartiklar produceras.
- Avlägsna lösningen från värmeblocket och låt den svalna vid rumstemperatur (ca 20 ° C) (1-2 timmar).
- Rena prover genom centrifugering under 7 min vid 4700 x g.
- Avlägsna supernatanten från centrifugerade proverna.
- Re-dispergera de centrifugerade nanopartiklar i Dl-vatten, upp till 10 ml.
2. Nanopartiklar Karakterisering
- SEM / EDX karakterisering:
- Placera 1-2 pl centrifugenanopartiklar på en koppargaller och låt den torka i en timme.
- Placera provet i en ren behållare och ta den till SEM / EDX för karakterisering. 11,12
- UV-Vis karakterisering:
- Sätt på UV-Vis och låt den värmas upp i 10-15 min.
- Spela in en referens Dl-vatten-spektrum.
- Placera 1 ml av nanopartiklar är vattenlösning i en metakrylat kyvettoch spela in UV-Vis-spektra över våglängder λ = 300 - 1000 nm.
- Undvika mättning av signalen genom att hålla den maximala absorbansen mindre än ~ 1,2. Om den observerade maximala absorbansen är större, minska topphöjden genom att späda provet eller med en kortare väglängd kyvett.
Obs: Surface Plasmon band av Au (λ ≈ 525 nm) bör lätt observeras.
- magnetisk manipulation
- Placera 3 ml av de röda / brun vattenprover av magnetiska / plasmoniska nanostrukturer i metakrylat kyvetter.
- Placera en kommersiellt köpt magnet (~ 100 Gauss) i närheten av kyvetten.
Obs: Inom några minuter, alla magnetiska / plasmoniska nanopartiklar "fästa" till metakrylat kyvetten sida där magneten placerades. Lösningen övergick från brunt till färglöst indikerar att nanopartiklarna behöll deras magnetiska egenskaper även efter Au deponerades den Fe 2 3 yta.
- Induktivt kopplad plasma-masspektrometri (ICP-MS) analys. 13
- Använd vatten prov av nanopartiklar lösningar i denna analys.
- Digest renat nanopartikel prover i salpetersyra för att omvandla dem till en jonisk form innan massanalysexperiment genom att överföra alla prover i rör med en slutlig volym av 10 ml av 2% salpetersyra. Låt 30 minuter för matsmältningen att ske.
- Skapa en kalibreringskurva med kända koncentrationer av analyter av intresse (t.ex. Au, Fe).
- Spik prov med en inre standardlösning innehållande 10 ppb Rh och In och analysera i semi-kvantitativ läge av ICP-MS i enlighet med tillverkarens instruktioner. Denna teknik innebär analys av en NIST spårbar flera element standard (10 ppb I och 100 ppb Li, Mn, Fe, Co, Sr, Cd, Bi och U).
- Jämför de bestämda intensitet för standarden med intensities för andra prover för att ge ungefärliga koncentrationer för utvalda element. Att redogöra för plasma och instrument drivor, bör alla prover har minst 10 ppb koncentration för I som har lagts till alla prover.
- Bestäm elementärt koncentrationen av analyter av intressen för de beredda lösningarna genom att följa dessa steg:
- Utför ett första urval kalibrerings validering av flera element standard (10 ppb I och 75 ppb Li, Mg, Fe, Co, Sr, Cd, Bi och U).
- Utför initial kalibrering tomt avjoniserat vatten.
- Utför ICP-MS-analys på två prov av intresse.
- Fortsätt att utföra provkalibreringsvalidering (10 ppb I och 75 ppb Li, Mg, Fe, Co, Sr, Cd, Bi och U) flera element standard.
- Fortsätt kalibrering tomt avjoniserat vatten.
Obs: Enligt specifikationerna säljaren, ICP-MS mätningar har en osäkerhet på 20%. Nanomaterial laboratoriearbete utfördes under afume huva. PPE (labbrock, förkläde, tunna mil nitril för tillfällig kontakt, och skyddsglasögon) och ett ansiktsskydd bör användas om huven bågen är över hakan nivå. Minsta PPE krävs när man arbetar med nanomaterial; disponibel labbrock, kommer tunna mil nitril för tillfällig kontakt och skyddsglasögon med sidoskydd bäras i labbet vid hantering av nanomaterial. Nanomaterial lager avfall får inte sättas i vanliga soporna eller ner i avloppet.
3. Laser Värme Experiment
- Slå på laserströmförsörjningen och balans.
Obs: Den laservåglängden som används i detta experiment (λ = 532 nm) är vald för att matcha den LSPR absorbanstopp så nära som möjligt. Emellertid kan fototermiska effekter induceras med användning av någon våglängd som överlappar med absorbansen för nanopartiklar. Verkningsgraden uppvärmning är precis större vid belysning på resonans. - Placera balans fönstren så att de do inte hindra laserbanan eller blockera den infraröda (IR) termoelement. IR termo är beröringsfria temperaturgivare och måste ha en tydlig siktlinje till mätytan. Figur 1 visar en schematisk bild av experimentuppställning.
- Ta bort skydden från IR termoelement.
- Öppna datainsamling programmet och kör, namnge mätningen "uppvärmning". Den anpassade program samlar balans- och termo resistansvärden som en funktion av tiden, och när programmet körs det loggar dessa värden i en datafil.
- Köra mätningen under minst 20 min för att tillåta systemet att värma upp.
- Medan systemet håller på att värmas upp, förbereda provet genom att pipettera den lämpliga mängden (3 ml) av den önskade lösningen i ett metakrylat kyvett. Mängderna som används här är 3 ml lösning för standard kyvetter, och 1 ml för semi-mikro kyvetter.
- Justera lasereffekten till den lägsta instIng som producerar en knappt synlig stråle, som är 1,5 A för lasersystem som används här. Kontrollera att se till att laserstrålen plats är fri och förblir i brännpunkten av IR-termoelement.
- Placera provet på balansarmen, så att den sida av kyvetten är vinkelrät mot IR mätstrålen hos termoelementet och laserstrålpunkten träffar centrum av lösningen.
- Minska lasereffekt tills strålen är inte längre syns, men inte stänga av strömmen.
- Efter 20 minuter uppvärmningen är klar. Stoppa programmet och avsluta mätning av programvaran.
- Åter noll balansen. Öppna datainsamling programmet, klicka på Kör, och sedan skapa ett namn för datafilen. Försöket kommer att köra efter att namnge filen och klicka på "Spara". Den exakta experimentella rutin kommer att bero på den information som önskas, men en modell rutin finns här.
- Starta datainsamlingen. Efter 120 sekunder, skruva upp laser ström till önskad inställning (1,2 W för dessa experiment, som när de är inriktade i en ~ 20 | im fläck motsvarar ~ 3,8 x 10 5 W / cm 2). Samla in data för en annan 1000 sek, sedan justera lasereffekten till ett minimum inställningen och stänga laser strömförsörjning. Fortsätta att samla in data för en annan 1000 sek innan stoppa mätningen.
- Efter den experimentella rutin är klar utgång ur programmet, stänga allting, och åter täcka all utrustning. Spara experimentella data i en ASCII-format och ytterligare bearbeta och analysera med hjälp av ytterligare programvara.
Representative Results
Materialsammansättning är en viktig faktor för hybridmaterial. Energi röntgenanalys (EDX) och induktivt kopplad plasma-masspektrometri (ICP-MS) kan lämna denna information. EDX analys ger halv kvantitativa data (Figur 2) medan ICP-MS ger korrekt, kvantitativ information om de delar av intresse. Man har funnit att hybriden Fe 2 O 3 -au nanopartiklar har Fe och Au koncentrationer av ρFe = 150 ppb och ρAu = 49 ppb. I jämförelse, rena Au nanopartiklar, som används som en kontroll för fototermisk uppvärmning, har mycket högre Au koncentrationer av ρAu = 1.100 ppb.
SEM-analys avslöjar morfologi Fe 2 O 3 au nanopartiklar (Figur 3), visar aggregat av rundade, oregelbundna partiklar som visas funktionaliseras med mindre, ljus,och rundade nanopartiklar. De större nanopartiklar är identifierade som Fe 2 O 3, medan de mindre, ljusare nanopartiklar identifieras som Au. Denna typ av morfologi betecknas ofta som "dekorerade" nanopartiklar. 14 I detta fall ytan av det bärande partikeln, Fe 2 O 3, är prydd med mindre, isolerade Au nanopartiklar. Statistisk analys av nanopartiklar visar att Fe 2 O 3 nanopartiklar har en medeldiameter av d = 40 ± 10 nm. De funktionalise Au nanopartiklar har ett bredare spektrum av storlekar, med d = 20 ± 20 nm. Dynamic Light Scattering (DLS) mätningar kan kvantifiera aggregationen beteende, och det visar sig att hybriden Fe 2 O 3 -au nanopartiklar har en genomsnittlig hydrodynamisk radie av dh = 243 nm med populationskärl vid dh = 61 nm (13%) och dh = 310 nm (87%). Dessutom är zetapotentialen befunnits C, = -16 mV, vilket kan bidra till att begränsaaggregering beteende.
UV-VIS-NIR-spektrum för den hybrid Fe 2 O 3 -au nanopartiklar visas i Figur 4A. Ett distinkt absorbans topp observeras vid våglängden λ ≈ 520 nm, och tillskrivs LSPR läge Au nanopartiklar funktionalisering av Fe 2 O 3. Våglängden för LSPR överensstämmer med litteraturvärden för AuNPs med liknande morfologier. 11,12 den plasmoniska beteendet hos de hybridstrukturer beror på AuNP bildning på Fe 2 O 3-fästen. Detta kan observeras direkt genom in situ UV-vis-spektroskopi. Figur 4B visar UV-vis-absorbans-spektra av reaktanten lösning vid olika tider under reaktionen. Initialt, det finns en viss liten synligt ljus absorbans skrivas den Fe 2 O 3 nanopartiklar dispergerade i lösningen. När reaktionen fortskrider, den abso rbance ökar och på 1,5 minuter börjar en topp för att bilda, som blir bättre definieras som reaktionen pågår. Denna topp resultat från LSPR absorbans och motsvarar med bildandet av AuNPs och deras avsättning på Fe 2 O 3 stödyta. Den magnetiska beteendet hos Fe 2 O 3 -au nanopartiklar är lätt observeras genom manipulation med ett externt magnetfält. Initialt har de Fe 2 O 3 -au lösning en brunaktig färg (figur 5B). Men efter att ha placerat lösningen i ett externt magnetfält, lösningen gradvis blir klar under flera minuter som helhet av de magnetiska hybrid nanopartiklar samlas av fältet (Figur 5C). Den magnetiska samlingen är reversibel, och de multifunktionella nanopartiklar kan åter dispergerades genom omröring av lösningen, såsom visas i fig 5D och 5E.
1 "> är mätningar fototermisk uppvärmning som visas i fig 6A, som plottar bulkändring temperaturen i bestrålade lösningen, AT, som en funktion av tid för hybriden Fe 2 O 3 -au nanopartiklar, AuNPs, och rent avjoniserat vatten (DI H 2 O). Fe 2 O 3 au och Au nanopartiklar uppvisar en profil nästan identisk temperatur, med temperaturer ökar med mer än 40 ° C. Det är tydligt att plasmoniska absorbanserna för båda nanopartiklar typerna har möjlighet att omvandla ljus till värme mycket effektivt, men Fe-2 O 3 -au göra det med en betydligt lägre koncentration av Au, såsom diskuterats ovan. Å andra sidan, DI H2O experiment visar ingen förändring i temperatur, vilket visar att temperaturhöjningen i nanopartikellösningar är enbart på grund av avledningen av absorberad elektromagnetisk energi i nanopartiklarna. AT i figur 6A beskriver bulkförändringen Temperature, och temperaturer i bestrålade regionen och nära de nanopartikelytor kan vara mycket högre. 13 Förändringen i massan av lösningen, AM, som uppstår ur ånggenerering är en indikator på dessa högre temperaturer. Figur 6B plottar AM mot tid för hybriden Fe 2 O 3 au nanopartiklar och för DI H2O Öm för nanopartikel lösning är mycket större än bakgrunds förångningshastigheten, vilket indikerar tillräckligt höga yttemperaturer för att generera ånga vid en betydande hastighet.
Figur 1. Schematisk av laservärmeinstallationen. En kyvett placeras på en mikrogram skala och belyses av en laserstråle från ovan. Två IR termoelement mäter temperaturen av kyvetten och den omgivande, respektive. Alla mätningar är synkroniserade och loggas i en data collectipå programmet. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2. Representativa EDX spektrum av hybriden Fe 2 O 3 -au nanopartiklar. Abskissan axeln motsvarar med energin och ordinatan axeln motsvarar med antalet pulser. Peaks har märkts med motsvarande element. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 3. SEM-bild av hybriden Fe 2 O 3 au nanopartiklar. Larg er, mörkare regioner Fe 2 O 3 partiklar, som är dekorerade med mindre ljusare Au nanopartiklar. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 4. Optiska egenskaper. (A) UV-vis absorbansspektra av hybriden Fe 2 O 3 au nanopartiklar, som visar den breda synligt ljus absorbans Fe 2 O 3 och plasmoniska topp hänföras till Au nanopartiklar i närheten av 530 nm. (B) UV-vis-absorbans-spektra av reaktanten lösningen vid olika tidpunkter under reaktionen, som visar den LSPR absorbans som härrör från AuNP bildning i lösningen och på Fe 2 O 3 nanopartiklar..com / filer / ftp_upload / 53.598 / 53598fig4large.jpg "target =" _ blank "> Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 5. Magnetiska egenskaper Fotografier av Au-Fe 2 O 3 nanopartiklar. (A) dispergeras i vattenlösning; (B) magnetisk manipulation (tid = 0 sek); (C) magnetisk manipulation (tid = 2 min); (D) magnet bort; (E) Au-Fe 2 O 3 nanopartiklar efter magnetisk manipulation, visar att de kan lätt återdispergerades i vattenlösningen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
![figur 6]("/files/ftp_upload/53598/53598fig6.jpg")
Figur 6. fototermisk experiment. Plots som visar (A) förändring av lösningstemperaturen, AT, och (B) massförlust, AM, som funktion av tiden. Under laserbelysning, nanopartiklar (svarta och röda kurvor) generera betydande AT och AM-värden som är betydligt större än de som förekommer för ren DI H2O under identiska förhållanden (blå kurva). Klicka här för att se en större version av denna siffra .
Discussion
Användningen av optiskt avstämbara guld nanopartiklar för hypertermi studier är ett attraktivt alternativ eftersom det kapitaliserar på plasmoniska uppvärmning av guld nanopartiklar avstämda att absorbera ljus starkt i VIS-NIR-området. De plasmoniska värme studier som beskrivs här undersöktes med hjälp av laboratorie beredd och kommersiellt tillgängliga järnoxid-guld hybrid nanomaterial. En av de mest använda metoderna för framställning av kolloidala guld nanospherical partiklar innefattar reduktion av klorguldsyra (HAuCl 4) i neutralläge guld Au (0) genom reduktionsmedel, såsom natriumcitrat, natriumborhydrid, etc. 15,16 Syntesen av guldnanopartiklar på järnoxidnanopartiklar är okomplicerad. En kunde enkelt styra Au metall storlek, form och laddning, genom att ändra experimentella parametrar, t.ex. reaktanter koncentrationer, reduktionsmedel, ytaktiva medel, etc. 17 Detta tillvägagångssätt ger god kontroll över Au nanoparticle dimensioner och likformig nanopartiklar lastning på Fe 2 O 3. Andra ädelmetaller kan också framställas genom detta förfarande, inklusive Ag, Pt och Pd. 18 En tydlig fördel med detta förfarande är att reaktions förfarande kan göras i luft eller vatten, och i princip, är mottaglig för uppskalning. Användning av kommersiella nanomaterial och / eller skal-våtkemisk förfaranden är idealisk för storskaliga tillämpningar behandling eller biologiska tillämpningar eftersom dessa material är lätt tillgängliga och mer ekonomisk än anpassade syntetiserade material och metoder. Ytmodifieringar av dessa metalliska nanostrukturer är också av intresse i forskarvärlden. Ett antal organiska (ytaktiva medel, bifunktionella tioler, polymerer, aminosyror, proteiner, DNA) och oorganiska material (kiseldioxid, andra metaller, metalloxider, etc.) 19 kan vidare lastas eller funktionaliserade på dessa ytor för att skapa nanokompositmaterial med olika designer, geometrier,kompositioner och multifunktionella möjligheter, för biologisk inriktning, drug delivery, avkänning, bildbehandling, miljötillämpningar, etc.
Dessutom är fototermiska teknik som beskrivs här väl lämpad för att karakterisera plasmoniska egenskaperna hos olika material, såsom bulktemperatur och massmätningar är relativt enkelt att utföra med användning av lätt tillgänglig utrustning. Den lättheten att framställa och mätning provet är en klar fördel jämfört med andra plasmoniska tekniker / applikationer. Exempelvis tekniker såsom ytförstärkt Raman-spektroskopi och LSPR avkänning är mycket känsliga för framställning av både substratet och målet, 20,21 vilket gör repeterbarhet och jämförelse mellan prover mer utmanande. En möjlig nackdel med de fototermiska Mätresultaten enligt ovan är att temperaturen mäts på bulk skala och inte på ytan av nanopartikeln där värmet transduceras. Det finns termoMetry tekniker som kan ge denna lokal information temperatur, 22-24 men dessa kräver mer komplicerad provberedning, vilket gör dem svårare att genomföra. Slutligen kan mätningarna som beskrivs här lätt kombineras med andra tekniker (t.ex. fotokatalytisk nedbrytning) 9 för att bedöma fototermiska effekter på olika processer.
Sammanfattningsvis har vi beskrivit syntesen av hybrid Fe 2 O 3 -au nanopartiklar lösningar och deras fototermisk karakterisering. Även med en 20 × mindre koncentration av Au, dessa Fe 2 O 3 au nanopartiklar kan photothermally värmevattenlösningar så effektivt som AuNPs, visar fördelarna med hybridmaterial. Vidare är de hybridstrukturer behåller egenskaperna hos båda materialen, vilket skapar en multifunktionell struktur med magnetiska och plasmoniska egenskaper. Sådana strukturer är intressanta för biomedicinska tillämpningar,8 men många ytterligare användningar kan tänkas.
Disclosures
Författarna har ingenting att lämna ut.
Acknowledgments
Det ekonomiska stödet för detta arbete lämnades av Department of Energy DOE- Laboratory Regi Research & Development (LDRD) Strategic Initiative Program. Vi tackar Mr Henry Sessions, och Mr Charles Shick för att ge sin tid och expertis för att hjälpa oss med våra experiment.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Gold(III) chloride trihydrate | Sigma-Aldrich | 520918 | ≥99.9% trace metals basis |
| Iron(III) oxide | Sigma-Aldrich | 544884 | nanopowder, <50 nm particle size (BET) |
| Sodium citrate tribasic dihydrate | Sigma-Aldrich | S4641 | ACS reagent, ≥99.0% |
| SEM | Hitachi | S8200 | |
| TEM | Hitachi | H95000 | |
| EDX | Oxford Instruments | SDD - X-Max | |
| DLS | Brookhaven Instruments | NanoBrook Omni | |
| ICP-MS | Agilent | 7500s | |
| UV-Vis-NIR spectrometer | Tec5 MultiSpec | ||
| Laser, λ = 532 nm | Del Mar Photonics | DMPV-532-1 | |
| Microgram Balance | Mettler Toledo | XP205 | |
| Infrared Thermocouples | Omega Engineering | OS801-HT |
References
- Barber, D., Freestone, I. An investigation of the origin of the colour of the Lycurgus Cup by analytical transmission electron microscopy. Archaeometry. 32 (1), 33-45 (1990).
- Ozbay, E. Plasmonics: merging photonics and electronics at nanoscale dimensions. Science. 311 (5758), 189-193 (2006).
- Murphy, C. J., et al. Anisotropic metal nanoparticles: synthesis, assembly, and optical applications. J. Phys. Chem. B. 109 (29), 13857-13870 (2005).
- Luo, Y. L., Shiao, Y. S., Huang, Y. F. Release of photoactivatable drugs from plasmonic nanoparticles for targeted cancer therapy. ACS Nano. 5 (10), 7796-7804 (2011).
- Murph, S. E. H., et al. Manganese-gold nanoparticles as an MRI positive contrast agent in mesenchymal stem cell labeling. J. Nanopart. Res. 14 (4), 1-13 (2012).
- Maier, S. A. Plasmonics: fundamentals and applications: fundamentals and applications. , Springer Science & Business Media. (2007).
- Bigall, N. C., Parak, W. J., Dorfs, D. Fluorescent magnetic and plasmonic-Hybrid multifunctional colloidal nano objects. Nano Today. 7 (4), 282-296 (2012).
- Larson, T. A., Bankson, J., Aaron, J., Sokolov, K. Hybrid plasmonic magnetic nanoparticles as molecular specific agents for MRI/optical imaging and photothermal therapy of cancer cells. Nanotechnology. 18 (32), 325101 (2007).
- Hung, W. H., Aykol, M., Valley, D., Hou, W., Cronin, S. B. Plasmon resonant enhancement of carbon monoxide catalysis. Nano Lett. 10 (4), 1314-1318 (2010).
- Neumann, O., et al. Solar vapor generation enabled by nanoparticles. Acs Nano. 7 (1), 42-49 (2012).
- Szirmae, A., Fisher, R. Techniques of Electron Microscopy, Diffraction, and Microprobe Analysis. 372, ASTM Spec. Tech. Publ. (1963).
- Goldstein, J., et al. Scanning electron microscopy and X-ray microanalysis: a text for biologists, materials scientists, and geologists. , Springer Science & Business Media. (2012).
- Kennedy, J. F., Xu, L. Practical guide to ICP-MS, Robert Thomas. Marcel Dekker, INC, New York, USA (2004). Carbohydr. Polym. 62 (4), 393 (2005).
- Georgakilas, V., et al. Decorating carbon nanotubes with metal or semiconductor nanoparticles. J. Mater. Chem. 17 (26), 2679-2694 (2007).
- Murph, S. E. H., et al. Tuning of size and shape of Au-Pt nanocatalysts for direct methanol fuel cells. J. Nanopart. Res. 13 (12), 6347-6364 (2011).
- Unrine, J. M., et al. Evidence for bioavailability of Au nanoparticles from soil and biodistribution within earthworms (Eisenia fetida). Environ. Sci. Technol. 44 (21), 8308-8313 (2010).
- Hunyadi Murph, S. E., et al. ACS Symp. Ser. , Oxford University Press. 127-163 (2011).
- Murph, S., Murphy, C. J., Leach, A., Gall, K. A Possible Oriented Attachment Growth Mechanism for Silver Nanowire Formation. Cryst Growth Des. , (2015).
- Hunyadi Murph, S. E., Heroux, K., Turick, C., Thomas, D. Applications of Nanomaterials. Vol. 4 Nanomaterials and Nanostructures, Studium Press LLC. (2012).
- Murphy, C. J., et al. Chemical sensing and imaging with metallic nanorods. Chem. Comm. (5), 544-557 (2008).
- Shanmukh, S., et al. Rapid and sensitive detection of respiratory virus molecular signatures using a silver nanorod array SERS substrate. Nano Lett. 6 (11), 2630-2636 (2006).
- Jaque, D., Vetrone, F.
- Ebrahimi, S., Akhlaghi, Y., Kompany-Zareh, M., Rinnan, Å Nucleic acid based fluorescent nanothermometers. ACS Nano. 8 (10), 10372-10382 (2014).
- Dias, J. T., et al. DNA as a molecular local thermal probe for the analysis of magnetic hyperthermia. Angew. Chem. 125 (44), 11740-11743 (2013).
