Waiting
Login processing...

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

Chemistry

Model model şekil-Yönbağımlı kolloidal kadmiyum Chalcogenide taşınımı bağlama

Published: August 10, 2017 doi: 10.3791/56009
Automatic Translation
*1, *1, 2, 1, 1,3
1Department of Chemistry, National University of Singapore, 2Materials Processing and Characterisation Department, A*STAR, Institute of Materials Research and Engineering, 3Ceramics Department, A*STAR, Institute of Materials Research and Engineering
* These authors contributed equally

Summary

Nasıl şekil Anizotropik kolloidal kadmiyum ayrıntılı bir protokol chalcogenide nanocrystals kovalent onların sonu esaslarını yolu ile bağlantılı olabilir burada sundu.

Abstract

Burada, polimer gibi ortaya çıkan şekil-Yönbağımlı kadmiyum chalcogenide nanocrystals (NCs), nanorods (NRs) ve omurgalı (TPs), gibi kovalent ve site-specifically onların sonu esaslarını bağlanmasını sağlar bir protokol tarif doğrusal veya dallı zincirleri. Hangi bir katyon değiştirme işlemi ile bağlama yordam başlar NCs ilk gümüş chalcogenide için dönüştürülmüş kadmiyum chalcogenide son yönleriyle. Bu onların yüzeyde ligandlar seçici kaldırma tarafından takip ediyor. Kadmiyum chalcogenide NCs büyük ölçüde reaktif gümüş chalcogenide son kendiliğinden üzerine sigorta özellikleri ile her diğer, böylece interparticle model model ek oluşturma iletişim ile sonuçlanır. Akıllıca bir seçim habercisi konsantrasyonları bağlantılı NCs geniş bir ağ üretilebilir. Yapısal bağlantılı NCs karakterizasyonu düşük ve yüksek çözünürlüklü transmisyon elektron mikroskobu ile (TEM), yanı sıra gümüş chalcogenide etki alanları zincirleri arasında varlığını doğrulamak enerji dağıtıcı x-ışını spektroskopisi gerçekleştirilir Kadmiyum chalcogenide NCs.

Introduction

Kolloidal yarı iletken NCs yönlendirilmiş Meclisi fizikokimyasal özellikleri de aynıdır nanoyapıların imalatı için sentetik bir yol ya da kökten farklı toplu sum onların bireysel NC yapı taşları1 sunar , 2 , 3 , 4. interparticle elektronik bağlantı için izin veren bir yöntem odaklı ekin - hangi NCs aslında birbiriyle kaynaşmış - nanopartikül montaj için çeşitli yaklaşımlar arasında çıkmaktadır. Ancak, geleneksel odaklı eki genellikle parçacık dipol-, ligand - ve çalıştırıp farklı NC sistemleri için geçerli yapmak genellikle zor solvent bazlı etkileşimleri hassas Dengeleme gerektirir.

Biz son zamanlarda kovalent bir reaktif inorganik orta bir site seçici çekirdekleşme sürecinde tanıtarak şekil-Yönbağımlı kadmiyum chalcogenide NCs katılma ıslak-kimyasal yöntem geliştirdik. Parçacıklar daha sonra reaktif inorganik ara etki alanları5spontan füzyon tarafından bağlanır. Teknik hala bir odaklı eki mekanizması dayanmasına rağmen böylece daha fazla esneklik ve kontrol için izin zayıf interparticle etkileşimleri düşünmeye daha az gerek yoktur. Şekil-Yönbağımlı kadmiyum chalcogenide NCs bağlama ilk onların ipucu esaslarını (çözüm) içinde; bir kısmi katyon değişim süreci ile gümüş chalcogenide dönüştürerek yapılır Bu yüzey pasivasyon ligandlar seçici kaldırma tarafından takip ediyor. NCs sonra birlikte maruz gümüş chalcogenide esaslarını füzyon kadmiyum chalcogenide bağlı olan NCs derlemelerde kaynaklanan uçtan uca, gel.

Bu protokol için biz bağlama tekniği için a değişiklik-in şekil-Yönbağımlı kadmiyum chalcogenide NCs (Yani, CD NRs CdSe numaralı seribaşı ve CdSe numaralı seribaşı CdSe NRs veya TPs), verimli uzun doğrusal NR zincirler veya çok dallı TP uygulanabilir göstermek ağlar. Bu sonuçlar tekniği çok çeşitli NC şekiller ve metal chalcogenides gümüş katyon Exchange'e mükellef için Genişletilebilir öneririz.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. hazırlık öncü hisse senedi çözümleri

  1. TOP-Se hisse senedi çözüm.
    1. Azot atmosferi torpidoda selenyum pellet 150 mL konik şişesi içine 11.84 g tartmak ve manyetik heyecan bar şişeye koyun.
    2. Tri-n-octylphosphine (üst) 100 mL konik şişeye ekleyin ve balon lastik septum ile mühür.
    3. Karışımı bir gecede 800 devir / dakikada ilave edin.
      Not: selenyum granül tam üst içine çözünmüş sonra TOP-Se hisse senedi (1,5 M) reaksiyonları daha fazla kullanılmaya hazır çözümdür.
  2. TOP-S hisse senedi çözüm.
    1. 0.611 g kükürt tozu içine bir 20 mL tek yakalı yuvarlak alt şişesi (RBF) dışarı tartmak ve manyetik heyecan bar şişeye koyun.
    2. TOP 10 mL kükürt tozu ekleyin ve bir lastik septum ile RBF mühür. Azot atmosferi altında yerleştirin ve 800 devir / dakikada ilave edin.
    3. Bir kez kükürt tozu çözünmüş ve çözüm açıktır, TOP-S hisse senedi çözüm reaksiyonlar daha fazla kullanın.

2. CdSe kuantum nokta (QD) hisse senedi çözüm sentezi

  1. Wurtzite CdSe QDs.
    Not:5bakın.
    1. Tri-n-octylphosphine oksit (TOPO) 9 g, hexadecyl Amin (HDA) 6 g ve diisooctylphosphonic asit (DIPA) üç yakalı RBF 0.25 mL karıştırın. Bir manyetik heyecan bar karışıma ekleyin ve RBF delinmiş kauçuk septum ile bir sıcaklık probu takın.
      1. Reflü kondansatör RBF monte ve bir adaptör ile bir Schlenk hattına bağlayın. Tüm cam cam eklemleri de yüksek vakum gres uygulayın.
    2. Çözüm için 800 rpm'de sürekli karıştırma altında 2 h 100 ° C'de degas.
    3. Ayrı ayrı, kadmiyum acetylacetonate (Cd(acac)2) 0,320 g, 0.570 g hexadecanediol (HDDO) ve 1-octadecene (ODE) 6 mL tek yakalı RBF içinde karıştırın. Manyetik heyecan çubuğu eklemek ve 2 120 ° C ve 800 devir/dakika s için bir yağ banyosu üzerinde karışımı sürekli karıştırma altında degas.
    4. 2s için gaz giderme sonra üç yakalı RBF ile 345 ° c sıcaklık artışı Aynı anda, oda sıcaklığına kadar serin ve 4 mL TOP-Se stok çözeltisi için tek yakalı RBF eklemek kadmiyum habercisi karışım izin.
    5. 345 ° c sıcaklık ulaştıktan sonra hızla tüm kadmiyum ve selenyum öncü çözüm üç yakalı RBF enjekte Isıtma manto hemen öncü çözüm enjekte sonra çıkarın ve ortam koşulları altında oda sıcaklığında soğumaya tepki karışım izin verin.
    6. 15 mL toluen ham tepki karışıma ekleyin ve 2,240 x g. atma çökelti, 3 dk centrifuging tarafından sentezlenmiş QDs işlemek ve metanol aşırı kurtarılan süpernatant ekleyin. 2,325 x g 8 dk karisimin santrifüj kapasitesi ve süpernatant atın.
    7. 5 mL toluen de daha fazla işleme döngüleri 30 mL metanol kullanarak QDs yağış ile dışarı taşımak QDs. dağıtmak, 2,240 x g 3 dk de süspansiyon santrifüj kapasitesi, süpernatant atmak ve 5 ml toluen QDs dağıtmak için çökelti ekleyin.
      1. İki devir işleminin en az bir miktar QDs dağıtmak (~ 2-3 mL), (bundan böyle QD hisse senedi çözüm olarak da adlandırılır) toluen ilave kullanım için.
    8. Hisse senedi çözüm 20 µL alarak ve 3 mL toluen ekleyerek QDs konsantrasyonu çözümde belirlemek. 350 Absorbans ölçmek nm ve bilinen molar absorptivity 350 nm6' kullanarak toplama hesaplamak. Konsantrasyonu buna göre hesaba katmak hisse senedi çözüm seyreltme için ölçek.
      Not: Çözümün dinç karıştırma sağlamak için ve hemen sonra adım 2.1.5 çok boyutu-monodisperse QDs elde etmek için habercisi çözümde hızlı enjeksiyon Isıtma manto kaldırmak için önemlidir.
  2. Çinko-blende CdSe QDs.
    Not:7bkz.
    1. Kadmiyum oksit (CdO) 0.0384 g, miristik asit (MA) 0.137 g ve 5 mL gazel üç yakalı RBF içinde karıştırın. Bir manyetik heyecan bar karışıma ekleyin ve RBF delinmiş kauçuk septum ile bir sıcaklık probu takın. Reflü kondansatör RBF monte ve bir adaptör ile bir Schlenk hattına bağlayın. Kalan bağlantı noktası bir lastik septum ile kapatın. Tüm cam cam eklemleri de yüksek vakum gres uygulayın.
    2. Çözüm, 800 RPM de sürekli karıştırma altında 90 ° C'de degas.
    3. Ayrı ayrı, 0.05 mL oleik asit (OA), oleylamine (OM) 0.5 mL ve gazel tek yakalı RBF 75 ° C'de sabit karıştırma altında ve 800 devir/dakika 2 mL karışımı degas.
    4. Kadmiyum öncü çözüm 250 ° c sıcaklık artışı ve 15 dk. gözlemlemek bir renk değiştirmek için çözüm için koyu kahverengi renksiz, kadmiyum myristate oluşumu gösteren korumak.
    5. 90 ° C tepki karışıma serin ve ODE 12 mL ekleyin. 1 h için tekrar karışım degas.
    6. Oda sıcaklığına tepkisi karışımı soğumaya bırakın. Selenyum toz 0.012 g ekleyin ve 20 dakika karışımı degas.
    7. 240 ° C N2altında tepki karışıma sıcaklık artışı. Değişmek--dan renksiz 150 ° C'de sarı ve turuncu-kırmızı bir renk gözlemlemek zb-CdSe QDs oluşumu belirten 240 ° C ulaşan üzerine.
    8. QDs 240 ° C'de 5 min için büyümek ve sonra oda sıcaklığında karışıma cool. OM, OA ve GAZEL degassed karışımı dropwise reaksiyon ekleyin. Çözüm için ortam koşulları altında oda sıcaklığında soğumaya bırakın.
    9. Sentezlenmiş QDs toplam hacmi yaklaşık 50 mL kadar aseton büyüme çözüm ekleyerek işlemek. 2,240 x g 3 dk de elde edilen süspansiyon santrifüj kapasitesi. Daha sonra süpernatant atmak.
    10. 5 mL toluen de daha fazla işleme döngüleri dışarı taşımak QDs. dağıtmak için çökelti ekleyin: 30 mL metanol kullanarak QDs çökelti, süspansiyon 2,240 x g 3 dk de santrifüj kapasitesi, süpernatant atmak ve 5 ml toluen QDs dağıtmak.
      1. İki devir işleminin en az bir miktar QDs dağıtmak (~ 2-3 mL), (bundan böyle QD hisse senedi çözüm olarak da adlandırılır) toluen ilave kullanım için.
    11. İşlenmiş nano tanecikleri 20 µL alarak ve 3 mL toluen ekleyerek CdSe QDs konsantrasyonu stok çözelti içinde belirlemek. 350 Absorbans ölçmek nm ve bilinen molar absorptivity 350 nm6' kullanarak toplama hesaplamak. Konsantrasyonu buna göre hesaba katmak hisse senedi çözüm seyreltme için ölçek.
      Not: başarılı bir sentez monodisperse QDs için selenyum toz tepki karışıma eklenir ve hiç bir şey yaptı boyun ve RBF yanağında sıkışmış sağlamak için çok önemlidir.

3. CD CdSe numaralı seribaşı NRs sentezi

Not:8bakın.

  1. TOPO, 3 g, CdO 0,90 g, hexylphosphonic asit (HPA) 0,80 g ve octadecylphosphonic asit (ODPA) üç boyunlu 50 mL RBF 0.29 g karıştırın. Bir manyetik heyecan bar karışıma ekleyin ve delinmiş kauçuk septum ile bir sıcaklık probu takın.
  2. Reflü kondansatör RBF monte ve bir adaptör ile bir Schlenk hattına bağlayın. Kalan bağlantı noktası bir lastik septum ile kapatın. Tüm cam cam eklemleri de yüksek vakum gres uygulayın. RBF 150 ° c ısı ve degas, 800 RPM karıştırma ile 1,5 saat için bir vakum altında yerleştirin.
  3. 10 mL TOP-S hisse senedi çözümde yer 1,8 mL tek boyunlu RBF ve kauçuk septum ile kapatın. Wurtzite CdSe QDs 80 nmol TOP-S içinde tolüen ekleyin ve daha sonra 70 ° C'de vakum altında toluen kaldırmak Çözüm başka bir 30 dk için 800 rpm'de karıştırma altında degas izin verin.
  4. Cd öncül altında azot içeren RBF yerleştirin ve sıcaklığı ile 350 ° c artırmak 320 ° C de kauçuk septum aracılığıyla RBF üst 1,8 mL ekleyin.
  5. 350 ° c, w-CdSe QDs bir şırınga içeren TOP-S çözüm çizmek ve hızla Cd habercisi içeren RBF enjekte etmek. Devirde 800 NRs büyümesi için izin vermek için bir ek 6 min için heyecan için çözüm sağlar. Daha sonra Isıtma manto kaldırmak ve oda sıcaklığında ortam koşulları altında çözüm serin.
  6. NRs çözüm işlemek için 2 mL toluen büyüme ekleyin ve 50 mL santrifüj tüpüne tüm karışımı yerleştirin. 30 mL metanol ekleyin. Daha sonra elde edilen süspansiyon 2,240 x g 3 dk de santrifüj kapasitesi ve süpernatant atın.
  7. 5 mL toluen de daha fazla işleme döngüleri dışarı taşımak NRs. dağıtmak için çökelti ekleyin: 30 mL metanol kullanarak NRs çökelti, süspansiyon 2,240 x g 3 dk de santrifüj kapasitesi, süpernatant atmak ve 5 ml toluen NRs dağıtmak.
    1. 2-3 devir işleminin 5 mL toluen (bundan böyle NR hisse senedi çözüm olarak da adlandırılır) daha fazla kullanım için de NRs dağıtmak.
  8. Örnek TEM analiz için hazırlayın. 5
    1. Yer NR çözüm 300-kafes bakır ızgara üzerine bir damla elektron mikroskobu analiz için bir sürekli karbon film ile kaplı.
    2. Bir adsorbent kağıt fazlalık çözümüyle kaldırmak ve oda sıcaklığında örnek kuru.
  9. TEM görüntüleme (ve analiz) böylece ortalama hacmi NR ve CD NR başına mol sayısı belirlenebilir NR boyutlarını edinmek için gerçekleştirin.
    1. İşlenmiş NRs 20 µL alarak ve 3 mL toluen ekleyerek CdSe numaralı seribaşı CD NRs hisse senedi çözüm konsantrasyonu belirlemek. 350 Absorbans ölçmek nm ve bilinen molar absorptivity o (CD tarafından hakim olacağını kabul) dalga boyu9kullanarak NRs konsantrasyonu hesaplayın. Konsantrasyonu buna göre hisse senedi çözüm seyreltme için hesap için ölçek.
      Not: tipik bir sentezi için neredeyse % 100, çok az yan dallı yapıları gibi NRs verimidir.

4. CdSe numaralı seribaşı CdSe NRs sentezi

Not:8bakın.

  1. CdO, HPA 0.1657 g, 0.1543 g, n-tetradecylphosphonic asit (TDPA) ve 3 g-in üç yakalı RBF TOPO Mix 1.035 g. Bir manyetik heyecan bar karışıma ekleyin ve RBF delinmiş kauçuk septum ile bir sıcaklık probu takın. Reflü kondansatör RBF monte ve bir adaptör ile bir Schlenk hattına bağlayın. Kalan bağlantı noktası bir lastik septum ile kapatın. Tüm cam cam eklemleri de yüksek vakum gres uygulayın.
  2. 150 ° c altında 800 RPM de sürekli karıştırarak 1,5 saat için çözüm degas.
  3. Ayrı ayrı, bir tek yakalı RBF mix 2 mL TOPSe stok çözeltisi ve (toluen içinde dağınık) w-CdSe QDs 10 nmol ve sabit bir yağ banyosu 800 devir/dakika ve 90 ° C üzerinde tüm toluen kaldırılana kadar karıştırma altında degas.
  4. Gaz Giderme sonra kadmiyum habercisi karışımı ile 340 ° c sıcaklık artışı Sıcaklık arttıkça, karmaşık kadmiyum-alkil phosphonic asit oluşumu gösteren çözümde, koyu kahverengi renksiz için değiştirmek bir renk gözlemlemek.
  5. Kadmiyum habercisi sıcaklığı 340 ° C ulaşır gibi hızla üst 1,8 mL karışım içine enjekte ve sıcaklığı 340 ° C'ye kurtarmak izin
  6. Bunun üzerine 320 ° c sıcaklık düşecek 340 ° C ulaştıktan sonra hızla üst-Se/CdSe QD karışımı 1,8 mL üç yakalı RBF enjekte 340 ° c kurtarma tepki çözüm ~ 3 dk önce Isıtma manto çıkarma ve ortam koşulları altında oda sıcaklığında soğumaya çözüm sağlayan Bu sıcaklıkta korumak.
  7. Reaksiyon sonra çözüm oda sıcaklığında soğuduktan, 2 mL toluen ekleyin ve tüm çözüm 50 mL santrifüj tüpü nakletmek. Santrifüj tüpü 50 ml metanol (% 99) ile kontör ve 2,240 x g 3 dk de elde edilen süspansiyon santrifüj kapasitesi. Daha sonra süpernatant atmak.
  8. 5 mL toluen de daha fazla işleme döngüleri dışarı taşımak NRs. dağıtmak için çökelti ekleyin: 30 mL metanol (% 99) kullanarak NRs çökelti, süspansiyon 2,240 x g 3 dk de santrifüj kapasitesi, süpernatant atmak ve 5 ml toluen NRs dağıtmak.
    1. 2-3 devir işleminin 5 mL toluen (bundan böyle NR hisse senedi çözüm olarak da adlandırılır) daha fazla kullanım için de NRs dağıtmak.
  9. Yer NR çözüm 300-kafes bakır ızgara üzerine bir damla elektron mikroskobu analiz için bir sürekli karbon film ile kaplı. Bir adsorbent kağıt fazlalık çözümüyle kaldırmak ve oda sıcaklığında örnek kuru.
  10. TEM görüntüleme ve böylece ortalama hacmi NR ve CdSe NR başına mol sayısı belirlenebilir NRs boyutları elde etmek için çözümlemesi gerçekleştirin.
    1. Hisse senedi çözüm 20 µL alarak ve 3 mL toluen ekleyerek NRs konsantrasyonu çözümde belirlemek. 350 Absorbans ölçmek nm ve bilinen molar absorptivity dalga boyu6kullanarak toplama hesaplamak. Konsantrasyonu buna göre hesaba katmak hisse senedi çözüm seyreltme için ölçek.
      Not: tipik bir sentezi için çok az yan dallı yapıları gibi ile %100 NRs verim yakındır.

5. CdSe numaralı seribaşı CdSe TPs sentezi

Not: bkz:10.

  1. CdO 0.43 g, OA 3.8 mL, 2,2 mL ODE ve 0.3 mL ilk üç yakalı RBF içinde karıştırın. Bir manyetik heyecan bar karışıma ekleyin ve RBF delinmiş kauçuk septum ile bir sıcaklık probu takın. Reflü kondansatör RBF monte ve bir adaptör ile bir Schlenk hattına bağlayın. Kalan bağlantı noktası bir lastik septum ile kapatın. Tüm cam cam eklemleri de yüksek vakum gres uygulayın.
  2. 90 ° c altında 800 RPM de sürekli karıştırarak 1 h için çözüm degas ve 265 ° c sıcaklık artışı 265 ° C sıcaklık ulaşır olarak değişiyor, kadmiyum oleat karmaşık oluşumu gösteren koyu kahverengi renksiz için belgili tanımlık eriyik rengini gözlemlemek.
  3. Sıcaklığı 50 ° C ile azaltmak ve 1.7 mL (ayrı olarak, 37 kHz ve 320 W, 0.316 g ilk 8 mL cam şişe içinde 2 ml Se tozu karışımı sonicating tarafından hazırlanmış) 2 M TOPSe ve hexadecyltrimethylammonium bromür (CTAB) 0.017 g ekleyin.
  4. Ayrı ayrı, GAZEL, 0.025 g CTAB, TOP, OA, 0.75 mL 0.5 mL ve çinko-blende CdSe (toluen içinde dağınık) QDs 100 nmol 7 mL üç yakalı RBF içinde karıştırın. Bir manyetik heyecan bar karışıma ekleyin ve RBF delinmiş kauçuk septum ile bir sıcaklık probu takın.
    1. Bir kondansatör RBF monte ve bir adaptör ile Schlenk hattına bağlayın. Kalan bağlantı noktası bir lastik septum ile kapatın. Tüm cam cam eklemleri de yüksek vakum gres uygulayın.
  5. Adım 5,4 90 ° C ve 800 RPM sabit tüm toluen kaldırılana kadar ~ 45 dk için karıştırma altında hazırlanan karışım degas.
  6. Çinko-blende CdSe QDs 260 ° c içeren tepki karışımı sıcaklık artışı 260 ° C sıcaklık ulaştığında, çinko-blende CdSe QDs 0.25 mL/dk bir şırınga pompa kullanarak bir enjeksiyon oranda içeren karışımı 8 mL kadmiyum habercisi çözeltisi ekleyin. Ek tamamlandıktan sonra ortam koşulları altında oda sıcaklığında soğumaya çözüm izin verin.
  7. Çözüm oda sıcaklığında soğuduktan sonra 50 mL santrifüj tüpü aktarın. TPs çökelti ve süspansiyon 1,340 x g 10 dk de santrifüj kapasitesi için aseton (% 99) 40 mL ekleyin. Daha sonra süpernatant atmak.
  8. 5 mL toluen de onları dağıtmak için TPs çökelti için ekleyin. Döngüleri işlenmesi taşımak: 30 mL metanol (% 99) kullanarak TPs çökelti, süspansiyon 2,240 x g 3 dk de santrifüj kapasitesi, süpernatant atmak ve 5 ml toluen TPs dağıtmak.
    1. 2-3 devir işleminin 5 mL toluen (bundan böyle TP hisse senedi çözüm olarak da adlandırılır) daha fazla kullanım için de TPs dağıtmak.
  9. Yer TP çözüm 300-kafes bakır ızgara üzerine bir damla elektron mikroskobu analiz için bir sürekli karbon film ile kaplı. Adsorbent kağıt fazlalık çözümüyle kaldırmak ve oda sıcaklığında örnek kuru.
  10. TEM görüntüleme ve böylece ortalama hacmi TP ve TP başına CdSe mol sayısı belirlenebilir TPs boyutları elde etmek için çözümlemesi gerçekleştirin.
    1. Hisse senedi çözüm 20 µL alarak ve 3 mL toluen ekleyerek QDs konsantrasyonu çözümde belirlemek.
    2. 350 Absorbans ölçmek nm ve bilinen molar absorptivity dalga boyu6kullanarak toplama hesaplamak. Konsantrasyonu buna göre hisse senedi çözüm seyreltme için hesap için ölçek.
      Not: tipik bir sentezi için TPs ödemesini ~ %80, bipods ve tripodlar ~ % 20 ile olmak.

6. model harekete geçirmek ve taşınımı bağlama

  1. Dodecylamine (DDA) hisse senedi çözüm hazırlanması.
    1. DDA hisse senedi çözüm için 5 mL etanol de DDA 0,140 g ekleyerek hazırlayın. Belgili tanımlık eriyik vasıl 37 kHz ve 320 W ~ 5 min için DDA tamamen tasfiye edilir emin olmak için solüsyon içeren temizleyicide.
  2. Katyon değişimi ve bağlama.
    1. NC (NR veya TP) uygun konsantrasyon, bir 1-mL solüsyon hazırlamak (bkz. Tablo 1). ODPA 6 mg NC çözüm için 1 mL ekleyin ve 10 dk 37 kHz ve 320 W. için solüsyon içeren temizleyicide
    2. Ayrı ayrı, 1 mL DDA hisse senedi çözüm ve Ag+ çözüm uygun toplama, 1 mL karışımı (bkz. Tablo 1) bir şişe içinde. Bir manyetik heyecan çubuğu ekleyin ve şiddetle 800 devir / dakikada çözüm karıştırın.
    3. Karıştırma, NC çözüm 1 mL şişe için ekleyin ve Tablo 1' de listelenen gibi reaksiyon zamanı, karşılık gelen tutarı için devam etmek izin verir.
    4. Reaksiyon sonunda, karıştırma durdurmak ve faz-ayrı çözümü sağlar. Ayıklamak ve alt sulu katmanı kaldırın. 5 mL metanol de şişeyi 2,240 x g de 3 dk santrifüj NCs. çökelti organik katman ekleyin.
    5. Santrifüjü sonra süpernatant atın ve 1 mL toluen ürün daha fazla karakterizasyonu için yeniden dağıtmak için ekleyin.
      Not: Farklı malzeme için farklı fiyatlara katyon değişim reaksiyon oluşur. Tablo 1 altında diğer malzeme ve türleri Morfoloji bağlantılı nanoyapıların sentezi sentez koşullar kümesi özetlenmiştir. NC çözüm (1 mL), sulu Ag+ çözüm (1 mL) ve etanol DDA çözüm (1 mL) ve ODPA (6 mg) miktarı eklendi hacmi tutulur aynı, yukarıda, tepkiler her kümesi için belirtildiği gibi.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

CD NRs CdSe numaralı seribaşı modeli sistemi şekil 1(bir)içinde gösterildiği gibi kullanarak, biz biz özellikle Ag2S. NR ucunda esaslarını dönüştürmek için kısmi bir Ag+ değişim işlemi kullanabilirsiniz gösterdi Ag2S esaslarını ODPA ile çözünmeyen tuz5oluşturmak için bir asit-baz reaksiyonu tepki DDA tarafından şapkalı. Bu Ag2S esaslarını kaldırılacak DDA ligandlar neden olur onları birbirleriyle temas üzerine ve forma sigorta neden bağlı NR zincirleri, şekil 1(b)gösterildiği gibi. Bireysel NRs zinciri içinde erimiş ya da sade bir şekilde birlikte Van der Waals Kuvvetleri tarafından tutulur olup olmadığını tespit etmek için eklem bölgelerinde HRTEM analiz gerçekleştirilmiştir. Şekil 1(c)gösterildiği gibi orada iki NRs ile Epitaksiyel temas farklı bir etki alanı olur. HRTEM görüntü ( Resim 1(c)iç metininin) FFT analizi (001) Ag2S yönleriyle ve CD Ayrıca atfedilen, enerji dağıtıcı x-ışını gelin iki farklı örgü sabitleri varlığını ortaya koymaktadır. bağlantı bölgesindeki spektroskopisi (EDX) analiz belirgin Ag varlığı ve Ag2S uçlu CdSe numaralı seribaşı CD Ag2 füzyon köprü NRs bizim kavramı doğruluyor Cd (şekil 1(d)), yokluğu gösterir S etki alanları. NR zinciri içinde bağlı çubukları sayısını gösteren bir çubuk grafik (Resim 1(e)) ile verim ve bağlama işlemini istatistiksel niteliği görüntülenmeyecektir.

Bağlama için bir mekanizma daha önce Sabyasachi vd tarafından bildirildi 5 ve ayrıntılı olarak bu eser açıklanan değil. Bu ODPA ek, hiçbir bağlantı içinde Şekil 2(a), ODPA yanı sıra yerel yüzey ligandlar dökülmek için Ag2S ucunun neden olan görünüm uygun olarak görüldüğü yer alır, görülmektedir. Reaksiyon için histogram tek, büyük bir kısmı gösterdiği gibi bu açıkça Şekil 2(c)görülebilir ölçümden NRS geldi. Dimer varlığı gerçekleşmesi için linking küçük bir miktar izin ODPA NR sentezi tepki arta kalan nedeniyle olabilir. ODPA bir yana, AgNO3 konsantrasyon da Şekil 2(b)gösterildiği gibi nerede sadece kısa zincirler AgNO3uygun olmayan konsantrasyonları altında elde edilmiştir son derece önemli olduğu anlaşıldı. Kullanılan Ag+ konsantrasyonu çok düşük, histogram dağıtım ağır daha kısa zincir uzunlukları doğru ağırlıklı gösterir. Gerçekten de, Şekil 2(b) şekil içinde Şekil 2(d)görüldüğü gibi monomerleri tarafından takip dimer, önemli bir oranda gösterilen zincirleri bağlantı istatistiklerini.

CdSe numaralı seribaşı CD NRs ek olarak biz gösteriyor ki Ag+-aracılı bağlama işlemini uzatılabilir numaralı seribaşı için CdSe CdSe NRs ve TPs, hangi şekil 3(a) ve (b), sırasıyla gösterilir. Tablo 1' de özetlenen tepki koşullar altında biz benzer zincirleme ağlarını CdSe NRs CdSe numaralı seribaşı ve TPs, elde edebilirsiniz şekil 3' te olarak gösterdiğimiz(c) ve (d). Ag2CdSe numaralı seribaşı CD NRs S bağlantılı durumunda olduğu gibi CdSe numaralı seribaşı CdSe nano tanecikleri Ag2yolu ile Se ara ürün bağlıdır.

Figure 1
Şekil 1. Karakterizasyonu bağlantılı CD NRs CdSe numaralı seribaşı. (a) düşük çözünürlüklü TEM görüntü gösteren olarak-CD NR CdSe numaralı seribaşı sentezledim. (b) AG2S bağlantılı CdSe numaralı seribaşı CD NRs. (c) yüksek çözünürlüklü TEM (HRTEM) görüntü tek bir iki NRs. iç metin arasında ortak gösterilen düşük çözünürlüklü TEM bir Fast Fourier Transform (iki farklı kafes noktalar gösterilen FFT) HRTEM görüntünün görüntüdür CD ve Ag2S. (d) noktası EDX analiz kompozisyon (e) tipik bir bağlantılı NR örnek zinciri başına NRs sayısı dağılımını gösteren çubuk grafik olarak Ag2S. onaylayan bir tek bağlantı noktasında atfedilen. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 2
Resim 2 . Uygun olmayan reaksiyon koşulları sonuçlarını. (a) TEM görüntüsü CdSe numaralı seribaşı CD NRs yok ODPA kullanıldı istisna ile bağlama yordamı uygulandı Ag2S ipuçları ile. (b) TEM görüntü Ag+ konsantrasyon değil optimize edildi Ag2CdSe numaralı seribaşı CD NRs S bağlantılı kısa zincirler gösteriliyor. (c) ODPA eksik olduğunda mevcut türlerin çoğu tek NRs olduğunuzu gösteren çubuk grafik. (d) Ag+ konsantrasyon optimize edilmemiş olduğunda sadece kısa zincirler mevcut olduğunu gösteren çubuk grafik. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 3
Şekil 3 . Bağlama işlemini CdSe numaralı seribaşı CdSe taşınımı için uzantısı. (a) düşük çözünürlüklü TEM görüntüsü olarak sentezlenmiş CdSe numaralı seribaşı CdSe NRs. TEM (b) Low-resolution görüntü olarak sentezlenmiş (c) Low-resolution CdSe numaralı seribaşı CdSe TPs. TEM görüntü CdSe numaralı seribaşı CdSe NRs bağladıktan sonra gösterilen gösterilen gösterilen. (d) düşük çözünürlüklü TEM görüntü CdSe numaralı seribaşı CdSe TPs bağladıktan sonra gösterilen. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Nanopartikül Konsantrasyon NC çözüm (mM) Konsantrasyon Ag+ çözüm (mM) Zaman karıştırarak (saat)
CD NRs CdSe seribaşı 3 1 1
CdSe CdSe NRs seribaşı 5 0.8 1
CdSe CdSe TPs seribaşı 5 0,6 0,5

Tablo 1. NC çözüm ve Ag Yaklaşık konsantrasyonları özetini+ Çözüm ve gerekli heyecan verici zaman.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Bu çalışmada açıklanan bağlama tekniği katyon değişim katılması için Ag+ ile geçirmek için şekil-Yönbağımlı kadmiyum chalcogenide nano tanecikleri için derlemeler doğrusal zincir veya dallı ağlar gibi model model sağlar. Model model bağlantılı nano tanecikleri iyi dağınık, geniş derlemelerinin oluşturmak için başarısız olduğunu sık sık iki nedenlerden dolayı: (i) ODPA değil karışımı için öngörülen sonicating tarafından ele de NR içeren çözümünde, dağınık süreyi iletişim kuralında ayrıntılı; ya da (II) Ag+ konsantrasyon kullanılan uygun olmayan. Kullanılan Ag+ konsantrasyonu çok düşük olduğunda, kadmiyum chalcogenide nano tanecikleri çoğunu katyon değişimi, ( Temsilcisi sonuçlarıaçıklandığı gibi) az veya hiç bağlantı kaynaklanan tabi olmayan. Kullanılan Ag+ konsantrasyonu çok yüksek olduğunda, Ag2S formun bağlama üzerine şiddetli toplama sonuçlanan her parçacık üzerinde birden çok etki alanı.

Model model şekil-Yönbağımlı inorganik nano tanecikleri bağlama için yaklaşımımız şu anda ba *-exchange hafif tepki altında Ag+ veya (Bu çalışmada gösterilmez) Cu+ ile geçirmek için metal chalcogenide nano tanecikleri ile sınırlıdır koşullar. Çabaları sentetik stratejimizin bağlanabilir inorganik maddeler repertuar genişletmeye devam etmektedir. Biz daha önce için model-tarafı derlemeler daha da ba * Satım işlemleri uygulayabilir ve diğer yarı iletken Malzeme Into onların bağlantılı mimarisi5koruyarak dönüştürülebilir nanopartikül bağlantılı gösterdi. Bu değişikliğin bağlama yordamı, rağmen daha sıkıcı, önemli ölçüde tarafı bağlı derlemeler birleştirdi yarı iletken Nanomalzemeler çeşitliliği genişletebilirsiniz.

Bağlantılı yarıiletken nano tanecikleri derlemelerinin birleştirilmiş model model olduğundan, onlar elektronik olarak birbirine birleştiğinde. Bu büyük bir sorun yarıiletken nano tanecikleri çevreleyen ligandlar yalıtım ile yoksul şarj taşıma nerede Optoelektronik, çözüm işlenen gibi uygulamalar için avantajlı olabilir. Daha fazla çalışma opto-elektronik cihazlarda etkin malzeme olarak bağlantılı yarıiletken nano tanecikleri derlemelerinin etkinliğini değerlendirmek için gerekli olacaktır.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Biz ifşa etmek bir şey yok.

Acknowledgments

Bu eser JCO A tarafından desteklendi * STAR Investigatorship vermek (Proje No 1437C 00135), A * STAR bilim ve mühendislik Araştırma Konseyi kamu sektörü finansman (Proje no. 1421200076) ve JSP'ler-NUS ortak araştırma projeleri hibe (ÇÇY R143-000-611-133).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Cadmium oxide (CdO), 99.5% Sigma Aldrich Highly toxic
Tri-n-octylphosphine oxide (TOPO), 90 % and 99% Sigma Aldrich Technical and analytical grade
Cadmium acetylacetonate (Cd(acac)2), 99.9% Sigma Aldrich Highly toxic
Hexadecanediol (HDDO), 90% Sigma Aldrich Technical grade
1-octadecene (ODE), 90% Sigma Aldrich Technical grade
Dodecylamine (DDA), 98% Sigma Aldrich Toxic
Cadmium nitrate tetrahydrate ((CdNO3)2.4H2O), 98% Sigma Aldrich Highly toxic
Myristic acid (MA), 99% Sigma Aldrich Analytical grade
Octyl phosphonic acid (OPA), 97% Sigma Aldrich Analytical grade
Oleylamine (Oly), 70% Sigma Aldrich Technical grade
Hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB), 95% Sigma Aldrich Toxic
Selenium pellets (Se, 5 mm), 99.99% Sigma Aldrich Analytical grade
Hexadecylamine (HDA), 90% Alfa Aesar Technical grade, toxic
n-tetradecylphosphonic acid (TDPA), 98%  Alfa Aesar Analytical grade
Silver nitrate (AgNO3), 99.9% Alfa Aesar Analytical grade
Oleic acid (OA), 90% Alfa Aesar Technical grade
Tri-n-octylphosphine (TOP), 97% Strem Analytical grade, toxic, air sensitive
n-hexylphosphonic acid (HPA), 97% Strem Analytical grade
n-octadecylphosphonic acid (ODPA), 97% Strem Analytical grade
Tellurium powder (Te), 99.9% Strem Air sensitive
Tri-n-butylphosphine (TBP), 99% Strem Analytical grade, highly toxic, air sensitive
Diisooctylphosphonic acid (DIPA), 90% Fluka Technical grade, toxic

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Figuerola, A., et al. End-to-End Assembly of Shape-Controlled Nanocrystals via a Nanowelding Approach Mediated by Gold Domains. Adv. Mat. 21, 550-554 (2009).
  2. Tang, Z., Kotov, N. A., Giersig, M. Spontaneous Organization of Single CdTe Nanoparticles into Luminescent Nanowires. Science. 297, 237-240 (2002).
  3. Kim, D., Kim, W. D., Kang, M. S., Kim, S. -H., Lee, D. C. Self-Organization of Nanorods into Ultra-Long Range Two-Dimensional Monolayer End-to-End Network. Nano Lett. 15, 714-720 (2015).
  4. Schliehe, C., et al. Ultrathin PbS Sheets by Two-Dimensional Oriented Attachment. Science. 329, 550-553 (2010).
  5. Chakrabortty, S., et al. Facet to facet Linking of Shape Anisotropic Inorganic Nanocrystals with Site Specific and Stoichiometric Control. Nano Lett. 16, 6431-6436 (2016).
  6. Leatherdale, C. A., Woo, W. K., Mikulec, F. V., Bawendi, M. G. On the Absorption Cross Section of CdSe Nanocrystal Quantum Dots. J Phys Chem B. 106, 7619-7622 (2002).
  7. Dabbousi, B. O., et al. (CdSe)ZnS Core-Shell Quantum Dots: Synthesis and Characterization of a Size Series of Highly Luminescent Nanocrystallites. J Phys Chem B. 101, 9463-9475 (1997).
  8. Carbone, L., et al. Synthesis and Micrometer-Scale Assembly of Coilloidal CdSe/CdS Nanorods Prepared by Seeded Grwoth Approach. Nano Lett. 7, 2942-2950 (2007).
  9. Shaviv, E., et al. Absorption properties of Metal-Semiconductor Hybrid Nanoparticles. ACS Nano. 5, 4712-4719 (2011).
  10. Lim, J., et al. Controlled Synthesis of CdSe Tetrapods with High Morphological Uniformity by the Persistent Kinetic Growth and the Halide-Mediated Phase Transformation. Chem Mat. 25, 1443-1449 (2013).

Tags

Kimya sayı: 126 yönetmen derleme sentez kolloidal nanocrystals yarı iletken katyon değişimi model için model odaklı eki
Model model şekil-Yönbağımlı kolloidal kadmiyum Chalcogenide taşınımı bağlama
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Ong, X., Gupta, S., Wu, W. Y.,… More

Ong, X., Gupta, S., Wu, W. Y., Chakrabortty, S., Chan, Y. Facet-to-facet Linking of Shape-anisotropic Colloidal Cadmium Chalcogenide Nanostructures. J. Vis. Exp. (126), e56009, doi:10.3791/56009 (2017).

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