Waiting
Login processing...

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

Chemistry

تركيب أسلاك الاتحاد الأفريقي الركازة زمنياً عبر إليه نمو نشط السطح

Published: July 18, 2018 doi: 10.3791/57808
Automatic Translation
*1, *1, 2, 1, 1, 1, 1, 1,2
1Institute of Advanced Synthesis, School of Chemistry and Molecular Engineering, Jiangsu National Synergetic Innovation Center for Advanced Materials, Nanjing Tech University, 2Chemistry and Biological Chemistry, Nanyang Technological University
* These authors contributed equally

Summary

نحن تقرير طريقة الحل توليف أسلاك الاتحاد الأفريقي الركازة زمنياً. بضبط يغاندس الجزيئية المستخدمة خلال التوليف، يمكن زراعة أسلاك الاتحاد الأفريقي من ركائز مختلفة مع خصائص سطح مختلفة. الاتحاد الأفريقي على أساس أسلاك متناهية الصغر النانو يمكن توليفها بضبط المعلمات رد فعل أيضا.

Abstract

النهوض بالقدرات الاصطناعية مهم لتطوير علم وتكنولوجيا النانو. تركيب أسلاك كان دائماً تحديا، كما أنه يتطلب النمو غير المتناظر لبلورات متماثل. هنا، نحن التقرير توليفة مميزة من أسلاك الاتحاد الأفريقي الركازة زمنياً. وتوظف هذا التوليف خالية من قالب يغاندس ثيولاتيد والامتزاز الركيزة لتحقيق الترسب غير متماثل المستمر للاتحاد الأفريقي في حل في الظروف المحيطة. يجند ثيولاتيد منع ترسب الاتحاد الأفريقي على سطح مكشوف من البذور، حيث ترسب الاتحاد الأفريقي تحدث فقط عند نقطة الالتقاء بين البذور الاتحاد الأفريقي والركيزة. فورا مغطاة إلى جانب أسلاك الاتحاد الأفريقي المودعة حديثا يجند ثيولاتيد، بينما يظل الجزء السفلي التي تواجه الركيزة خالية من يجند والنشطة للجولة القادمة من ترسب الاتحاد الأفريقي. كذلك ندلل على أن يمكن أن يتسبب هذا النمو أسلاك متناهية الصغر الاتحاد الأفريقي على ركائز مختلفة، ويمكن استخدام يغاندس ثيولاتيد مختلفة لتنظيم كيمياء السطحية أسلاك. يمكن أيضا التحكم في قطر أسلاك مع يغاندس المختلطة، التي يمكن أن تتحول يجند "سيئة" آخر على النمو الأفقي. مع فهم هذه الآلية، يمكن تصميم الاتحاد الأفريقي على أساس أسلاك متناهية الصغر النانو وتوليفها.

Introduction

نموذجي للمواد النانوية الأبعاد واحد، أسلاك تمتلك الخصائص المتعلقة بالجملة والخصائص الفريدة التي نشأت من آثار بنية نانوية الكم. كجسر بين النانو والمواد السائبة مقياس، أنهم على نطاق واسع طبقت في مختلف المجالات لأجهزة الحفز والاستشعار، ونانوليكترونيك، إلخ. 1 , 2 , 3.

ومع ذلك، تركيب أسلاك منذ وقت طويل تحديا كبيرا، كما أنها عادة ما يتطلب كسر التماثل الجوهرية في البلورات. عادة، يستخدم قالب لتنظيم ترسب المواد. على سبيل المثال، قد استخدم قالب اليكتروديبوسيشن لتكوين أنواع مختلفة من أسلاك مثل أسلاك Ag والأقراص المدمجة أسلاك4،،من56،،من78،9 ،10. نهج مشترك آخر هو النمو (VLS) بخار-السائلة-الصلبة، التي توظف عاملاً حفازاً المنصهر لحفز النمو متباين في الركيزة في درجة حرارة مرتفعة11. استراتيجيات مشتركة لتركيب أسلاك معدنية هي أساليب البوليول لاسلاك Ag وساعد أولييلاميني سامسونج الاتحاد الأفريقي أسلاك12،13،،من1415. كلا النهجين بمواد محددة، ولا يتم ضبطها المعلمات أسلاك متناهية الصغر سهولة خلال التوليف. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضا تشكيل أسلاك معدنية بطريقة الضغط يحركها، حيث جسيمات نانوية معدنية مجمعة ميكانيكيا مضغوطة وتنصهر في أسلاك16،،من1718.

في الآونة الأخيرة، أبلغنا بطريقة مميزة لتوليف أسلاك الاتحاد الأفريقي19. مع مساعدة يجند الجزيئات الصغيرة ثيولاتيد، يمكن أن تنمو أسلاك وتشكيل مجموعة محاذاتها عمودياً على جل Si يفر الركيزة في الظروف المحيطة. ووجد أن يغاندس تلعب دوراً مهما في نمو كسر التناظر. وهو ملزم على سطح الركازة تمتز بذور الاتحاد الأفريقي بشدة، مما اضطر الاتحاد الأفريقي للإيداع بشكل انتقائي في الواجهة تفتقر إلى يجند بين البذور والركيزة. التفاعل بين الاتحاد الأفريقي المودعة حديثا والركيزة ما زال يجند ناقصة، ولذلك، يوجد على السطح نشطة طوال كامل النمو. بضبط تركيز يجند ونوع البذور والتركيز، فضلا عن العديد من المعلمات الأخرى، يمكن توليفها سلسلة من الاتحاد الأفريقي على أساس أسلاك متناهية الصغر النانو.

في هذا العمل، سوف نقدم بروتوكول مفصل لهذا التوليف أسلاك مريحة في الاتحاد الأفريقي. كما يرد توليف المشتقة، بما في ذلك تركيب أسلاك الاتحاد الأفريقي مع خاصية السطح مسعور، وأسلاك الاتحاد الأفريقي على ركائز أخرى، مدبب الاتحاد الأفريقي أسلاك بخلط يغاندس اثنين والنانو الاتحاد الأفريقي على أساس أسلاك متناهية الصغر التي شكلتها ضبط النمو شروط.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

تنبيه: يرجى مراجعة كشوف بيانات السلامة المادية (MSDS) للمواد الكيميائية لتعليمات مفصلة بالمناولة والتخزين. يرجى توخي الحذر أثناء التعامل مع المواد النانوية، كما قد يكون هناك مخاطر مجهولة الهوية. الرجاء إجراء التجارب في غطاء دخان وارتداء معدات الوقاية الشخصية المناسبة.

1-تجميع البذور جسيمات نانوية

ملاحظة: لتجنب الفشل الناجم عن نويات سابقة لأوانها خلال التوليف نانوحبيبات، يغسل شريط الأواني الزجاجية وآثاره المستخدمة في التوليف مع أكوا regia وشطف جيدا بالماء.

  1. التوليف من 3-5 نانومتر الاتحاد الأفريقي جسيمات نانوية
    1. تحضير حلاً (حوكل4) تيتراتشلورواوراتي (III) هيدروجين بتذويب 10 ملغ حوكل4∙3H2س في 1 مل ديونيزيشن المياه (دي) في قنينة مل 4. "الماصة؛" مل 0.197 الحل4 حوكل في قارورة مستديرة قاع 50 مل.
    2. إضافة مل 19.7 المياه دي لقارورة تمييع الحل4 هاوكل.
    3. حل 10 مغ سترات الصوديوم في 1 مل مياه دي في آخر 4 مل فيال لإعداد حل أسهم سترات الصوديوم 1%. إضافة 0.147 مل محلول سترات الصوديوم 1% إلى4 حوكل المخفف الحل أعد الخطوة 1.1.2.
    4. تحضير حلاً (نأبه4) بورهيدريد صوديوم 0.1 متر بتذويب 2.3 ملغ نأبه4 في 0.6 مل مياه دي.
    5. بسرعة ضخ 0.6 مل م 0.1 نأبه4 الحل في الخليط من الخطوة 1-1-3 تحت إثارة قوية. الاختيار إلى تغيير لون فورية للحل من الأصفر الباهت إلى اللون البرتقالي مشرق.
    6. يقلب الخليط للانتظار لتغيير لون تدريجي للحل إلى اللون البرتقالي المحمر آخر 10 دقيقة.
    7. تأكيد حجم nanoparticles الاتحاد الأفريقي التي تم الحصول عليها مع مطيافية الأشعة فوق البنفسجية-مقارنة وفحص المجهر الإلكتروني (SEM).
  2. توليف لجسيمات نانوية الاتحاد الأفريقي شمال البحر الأبيض المتوسط 15 و 40
    1. إضافة 100 مل مياه دي في قارورة مستديرة قاع 250 مل. تزن 10 ملغ حوكل4∙3H2س الصلبة وتذوب في قارورة مستديرة القاع.
    2. إضافة شريط إثارة مغناطيسية في قارورة وتجهز قارورة مع مكثف. وآثاره وحرارة الحل أعد 1.2.1 إلى 100 درجة مئوية في حمام زيت. ارتداد الحل لمدة 10 دقائق.
    3. تزن 40 مغ سترات الصوديوم وتذوب في 4 مل مياه دي لإعداد حل أسهم سترات الصوديوم 1%.
    4. لتوليف 15 جسيمات نانوية الاتحاد الأفريقي شمال البحر الأبيض المتوسط، إضافة 3 مل محلول سترات الصوديوم 1% من الخطوة 1.2.3 إلى الخليط المغلي بحقنه.
      ملاحظة: يتحول لون الحل الرمادي في 1 دقيقة ومن ثم تدريجيا إلى الأحمر.
      1. لتوليف 40 جسيمات نانوية الاتحاد الأفريقي شمال البحر الأبيض المتوسط، حقن 1.5 مل محلول سترات الصوديوم 1% في حل المغلي من الخطوة 1.2.2 بحقنه. يبقى الحل الغليان حتى يتحول إلى اللون الأحمر في حوالي 10 دقيقة.
        ملاحظة: يتغير لون الحل من الشفافية إلى رمادي داكن، ثم إلى اللون الأسود، وأخيراً إلى الأرجواني في حوالي 1 دقيقة.
    5. تواصل ارتداد الحل رد فعل للحد الأدنى 30 بارد أسفل الحل لدرجة حرارة الغرفة في الظروف المحيطة.
    6. تميز بالحجم والتوحيد لجسيمات نانوية الاتحاد الأفريقي الناتجة بالتحليل الطيفي تجاه الأشعة فوق البنفسجية، ووزارة شؤون المرأة.

2-تجميع أسلاك الاتحاد الأفريقي (الطول = ~ 500 nm) على رقائق السيليكون (Si) ومختلف ركائز

  1. تعد الركيزة للبذور الامتزاز.
    1. قطع يفر سي إلى 5 مم ´ مم 5 قطع. تنظيف القطع ويفر سي مع المياه دي والايثانول التتابع في حمام الموجات فوق الصوتية، كل منهما لمدة 15 دقيقة.
    2. علاج يفر Si مع 29.6 "ث من س"2 بلازما (تعمل على 220 V) لمدة 20 دقيقة.
      ملاحظة: يصبح سطح الرقاقة ماء.
    3. تحضير حلاً 3-أمينوبروبيلتريثوكسيسيلاني (أبتيس) 5 ملم بإذابة 11.1 مغ أبتيس إلى خليط من الإيثانول (5 مل) في قنينة 20 مل والمياه دي (5 مل).
    4. نقع قطعة من الدولية الاشتراكية ويفر في حل أبتيس إعدادها في الخطوة 2.1.3 في قنينة 20 مل لمدة 30 دقيقة.
    5. تأخذ بها يفر Si وغسله جيدا مع الإيثانول والمياه دي.
  2. الجسميات جسيمات نانوية البذور على الركازة.
    1. نقع يفر سي في شمال البحر الأبيض المتوسط 3-5 الاتحاد الأفريقي بذور الحل إعدادها في الخطوة 1، 1 ح 2.
      1. أن تنمو أسلاك الاتحاد الأفريقي من شمال البحر الأبيض المتوسط 15 الاتحاد الأفريقي البذور، نقع يفر Si في الاتحاد الأفريقي شمال البحر الأبيض المتوسط 15 نانوحبيبات الحل ح 2.
      2. أن تنمو أسلاك الاتحاد الأفريقي من شمال البحر الأبيض المتوسط 40 الاتحاد الأفريقي البذور، نقع يفر Si في 40 نانومتر الاتحاد الأفريقي نانوحبيبات حل ح 2.
    2. تأخذ بها يفر Si وغسله مع 50 مل مياه دي لإزالة جسيمات نانوية الاتحاد الأفريقي الغير ممتص.
  3. تنمو أسلاك الاتحاد الأفريقي الركازة زمنياً.
    1. تحضير حلاً حامض (4-ماجستير في إدارة الأعمال) 4-ميركابتوبينزويك مم 1.65 بتذويب 2.5 ملغ 4-ماجستير في إدارة الأعمال في 10 مل إيثانول.
    2. إعداد مم 5.10 حوكل4 الحل بتذويب مغ 20.1 حوكل4∙3H2س في خليط من 5 مل إيثانول و 5 مل من المياه دي.
    3. تحضير حلاً حمض 12.3 مم الأسكوربيك L بتذويب 21.7 ملغ حمض الأسكوربيك L في 10 مل دي المياه.
    4. مزيج مل 0.5 مم 5.10 حوكل4 الحل مع 0.5 مل من 1.65 مم الحل 4-ماجستير في إدارة الأعمال في قنينة 10 مل.
    5. نقع يفر Si تمتز البذور من الخطوة 2.2.2 في الحل المختلط إعدادها في الخطوة 2.3.4.
    6. إضافة 0.5 مل من محلول حمض 12.3 مم الأسكوربيك L في الحل المختلط ويفر بالدماء. تهز القنينة بلطف المزيج بالتساوي في الحل.
    7. اترك يفر والحل دون عائق على 15 دقيقة تحقق تشكيل فقاعة خلال عملية النمو، وتغيير لون سطح يفر Si من الرمادي لامعة إلى البنى المحمر.
    8. تأخذ بها يفر Si وشطفه مع الإيثانول والمياه دي. الجاف ليفر Si في الظروف المحيطة، والانتظار للسطح ليفر إلى اللجوء إلى الذهب.
    9. تميز مورفولوجية أسلاك الاتحاد الأفريقي مع sem.
  4. لنمو أسلاك الاتحاد الأفريقي على شريحة زجاجية، Al2O3, سرتيو3, ﻻلو3، الإنديوم أكسيد القصدير (إيتو) وركائز يخدر و أكسيد القصدير (إرهابية)، اتبع نفس الإجراءات، بما في ذلك في عمليات التنظيف.

3-توليف أسلاك الاتحاد الأفريقي مع يغاندس مختلفة

  1. توليف للاتحاد الأفريقي أسلاك متناهية الصغر بالغابات مع مختلف ثيولاتيد يغاندس: 2-نافثالينيثيول (2-NpSH) وحمض ميركابتوفينيلاسيتيك 4 (4-MPAA) وحمض 3-ميركابتوبينزويك (3-ماجستير في إدارة الأعمال).
    1. علاج ويفر سي اتباع نفس الإجراءات في الخطوات 2.1-2.2.
    2. تحضير حلاً 2-NpSH 1.65 ملم بتذويب 2.6 ملليغرام من 2-NpSH في 10 مل إيثانول.
      1. تحضير حلاً 4-MPAA 1.65 ملم بتذويب 2.8 مغ من 4-الرابطة في 10 مل إيثانول.
      2. تحضير حلاً 3-مبا 1.65 ملم بتذويب 2.5 ملغ 3-ماجستير في إدارة الأعمال في 10 مل إيثانول.
    3. إعداد الحل مم 5.10 حوكل4 وحل حمض 12.3 مم الأسكوربيك L اتباع نفس الإجراء في الخطوات 2.3.1-2.3.3.
    4. في قنينة 10 مل، مزيج 0.5 مل الحل4 حوكل مع 0.5 مل من محلول 2-NpSH، ويهز الخليط الحصول على حل متجانسة.
      1. في قنينة 10 مل، مزيج 0.5 مل الحل4 حوكل مع 0.5 مل من محلول 4-مبا، ويهز الخليط الحصول على حل متجانسة.
      2. في قنينة 10 مل، مزيج 0.5 مل الحل4 حوكل مع 0.5 مل من محلول 3-ماجستير في إدارة الأعمال، ويهز الخليط الحصول على حل متجانسة.
    5. إضافة 0.5 مل من محلول حمض 12.3 مم الأسكوربيك L إلى الحل المختلط ويفر بالدماء. تهز القنينة برفق للحصول على حل بالتساوي مختلطة.
    6. ترك يفر والحل دون عائق للحد الأدنى 15 ملاحظة على سطح رقاقة Si وانتقل ببطء من الرمادي لامعة إلى البنى المحمر.
    7. تأخذ بها يفر Si وشطفه مع الإيثانول والمياه دي الجاف يفر Si في الظروف المحيطة حتى يتحول سطح الرقاقة الذهب.
    8. تأكيد أسلاك الاتحاد الأفريقي الغابات الهيكل مع وزارة شؤون المرأة.
  2. توليف لاسلاك الاتحاد الأفريقي مدبب مع يغاندس مختلطة.
    1. توليف لاسلاك سميكة من الاتحاد الأفريقي مع يغاندس مختلطة من حمض 4-ماجستير في إدارة الأعمال و 3-ميركابتوبروبانويك (3-الآلام والكروب الذهنية) (ج4-ماجستير في إدارة الأعمال/ج3-الآلام والكروب الذهنية = 3:1).
      1. علاج اتباع نفس الإجراءات في الخطوات 2.1-2.2، فيما عدا تمييع الحل البذور 100 مرة ويفر سي.
      2. تحضير حلاً 4-ماجستير في إدارة الأعمال 3 مم بتذويب 4.6 ملغ 4-ماجستير في إدارة الأعمال في 10 مل إيثانول.
      3. تحضير حلاً 3-الآلام والكروب ذهنية 3 مم بتذويب 3.2 ملليغرام من 3 الآلام والكروب الذهنية في 10 مل إيثانول.
      4. مزيج 0.75 مل من محلول 4-ماجستير في إدارة الأعمال 3 مم مع مل 0.25 مم 3 3-الآلام والكروب الذهنية الحل (في قنينة 10 مل. تهز برفق الحصول على حل متجانسة.
      5. إعداد الحل مم 5.10 حوكل4 وحل حمض 12.3 مم الأسكوربيك L اتباع نفس الإجراء في الخطوات 2.3.2-2.3.3.
      6. إضافة مل 0.5 مم 5.10 حوكل4 الحل إلى الحل المختلط في خطوة 3.2.1.4 وهزه بلطف مجانسة الحل.
      7. نقع يفر Si من الخطوة 3.2.1.1 في الحل المختلط في قنينة 10 مل. إضافة 0.5 مل من محلول حمض 12.3 مم الأسكوربيك L إلى الحل مختلطة.
      8. بعد 10 دقيقة، أخرج يفر Si وشطف مع الإيثانول والمياه دي.
      9. الجاف ليفر في الظروف المحيطة، وتأكيد الهيكل قبل sem.
    2. تركيب أسلاك الاتحاد الأفريقي مدبب مع مختلطة [ليغند] 4-ماجستير في إدارة الأعمال و 3-الآلام والكروب الذهنية (ج4-ماجستير في إدارة الأعمال/ج3-الآلام والكروب الذهنية = 6:4). اتبع نفس الإجراءات في خطوة 3.2.1 مع مل 0.6 مم 3 4-مبا الحل و 0.4 مل من محلول 3-الآلام والكروب الذهنية 3 مم بدلاً من ذلك.
    3. تركيب أسلاك الاتحاد الأفريقي مدبب مع يغاندس المختلطة 4-ماجستير في إدارة الأعمال و 3-الآلام والكروب الذهنية (ج4-ماجستير في إدارة الأعمال/ج3-الآلام والكروب الذهنية = 1:1). اتبع نفس الإجراءات في خطوة 3.2.1 مع 0.5 مل من 3 مم 4-مبا الحل و 0.5 مل من محلول 3-الآلام والكروب الذهنية 3 مم بدلاً من ذلك.

4-تجميع للاتحاد الأفريقي على أساس أسلاك متناهية الصغر النانو المعقدة

  1. تركيب أسلاك الاتحاد الأفريقي المجزأ مع شرائح ثخين-رفيع-ثخين-رفيع.
    1. علاج ويفر سي اتباع نفس الإجراءات في الخطوات 2.1-2.2.
    2. تحضير حلاً 4-مبا 1.65 ملم بتذويب 2.5 ملغ 4-ماجستير في إدارة الأعمال في 10 مل إيثانول.
    3. تحضير حلاً 4-مبا 0.0830 ملم بتمييع الحل 4-مبا 1.65 مم 20 مرة.
    4. إعداد حوكل4 وحل حمض الأسكوربيك L اتباع نفس الإجراءات في الخطوات 2.3.2-2.3.3.
    5. إعداد 1.5 مل من محلول النمو بمزج 0.5 مل من محلول 4-مبا 1.65 مم و 0.5 مل من محلول 5.10 مم حوكل4 0.5 مل من محلول حمض 12.3 مم الأسكوربيك L (تركيز النهائي: ج4-ماجستير في إدارة الأعمال = 0.550 مم، جHAuCl4 = 1.70 ملم ، جحمض الأسكوربيك L = مم 4.10).
    6. إعداد 1.5 مل من محلول النمو ب بخلط مل 0.5 مم 0.0830 الحل 4-ماجستير في إدارة الأعمال، مل 0.5 مم 5.10 هاوكل4 الحل، 0.5 مل من محلول حمض 12.3 مم الأسكوربيك L (تركيز النهائي: ج4-ماجستير في إدارة الأعمال = 0.0280 مم، جHAuCl4 = 1.70 ملم، جالأسكوربيك L حمض = مم 4.10).
    7. تزج يفر Si في قنينة 10 مل يحتوي على الحل النمو ب لحوالي 1 دقيقة.
    8. سرعة نقل يفر سي دون تجفيف لآخر 10 مل القنينة التي تحتوي على الحل النمو وتترك لتنمو لمدة 2 دقيقة.
    9. كرر الخطوات 4.1.7-4.1.8 مرة أخرى.
    10. إخراج يفر Si وشطف مع 50 مل من الإيثانول و 50 مل من المياه دي.
    11. تأكيد هيكل أسلاك الاتحاد الأفريقي مجزأة الناتجة من sem.
  2. توليف نانوفلوويرس
    1. علاج ويفر سي اتباع نفس الإجراءات في الخطوات 2، 1-2-2، ما عدا مع علاج بلازما2 دقيقة 5 س.
    2. نقع يفر Si في 10 مل قنينة تحتوي على 10000 س المخفف 3-5 نانومتر الاتحاد الأفريقي بذور الحل لمدة 15 دقيقة.
    3. أغسل يفر Si من الخطوة 4.2.2 جيدا بالمياه دي لإزالة جسيمات نانوية الاتحاد الأفريقي الغير ممتص.
    4. يعد نمو محلول يحتوي على 0.550 مم 4-ماجستير في إدارة الأعمال ومم 1.70 حوكل4مم 4.10 ل--حمض الأسكوربيك، اتباع نفس الإجراءات في خطوة 4.1.5.
    5. نقع يفر في قنينة 10 مل يحتوي على الحل النمو لمدة 30 ثانية.
    6. إزالة يفر من الحل النمو وترك طبقة رقيقة من الحل (~ 13-15 ميكروليتر) على يفر.
    7. تسريحه يفر في درجة حرارة الغرفة بسرعة.
    8. تأكيد هيكل نانوفلووير قبل sem.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

الاتحاد الأفريقي نانوحبيبات البذور، أسلاك الاتحاد الأفريقي الركازة زمنياً، والاتحاد الأفريقي على أساس أسلاك متناهية الصغر النانو مشتقة تتميز مع sem. الشكل 1 يبين الصور SEM الممثل من 3-5 نانومتر الاتحاد الأفريقي جسيمات نانوية، 15 نانومتر جسيمات نانوية الاتحاد الأفريقي و 40 نانومتر الاتحاد الأفريقي جسيمات نانوية تمتز على رقاقة Si، تؤكد أحجامها، الامتزاز والتوزيع. وترد أيضا أسلاك الاتحاد الأفريقي نمت من بذور كل منهما على الركيزة ويفر سي. الصور SEM الممثل من ركائز الاتحاد الأفريقي نموذجية على أسلاك خلاف الركازة ويفر، أي، الركيزة الزجاج، إلخ. وترد في الشكل 2. الصور SEM الممثل من أسلاك سميكة توليفها مع مختلف يغاندس ويغاندس مختلطة وترد في الشكل 3. يتم عرض الصور SEM الممثل أسلاك المجزأ وهيكل نانوفلووير في الشكل 4.

Figure 1
رقم 1: صور ووزارة شؤون المرأة لبذور نانوحبيبات الاتحاد الأفريقي قبل نمو أسلاك متناهية الصغر: (أ) 3-5 نانومتر، (ب) 15 شمال البحر الأبيض المتوسط، وشمال البحر الأبيض المتوسط (ج) 40 الاتحاد الأفريقي جسيمات نانوية. الاتحاد الأفريقي أسلاك نمت البذور على الركازة يفر من nm (د) 3-5 و (ه) 15 نانومتر nm (و) 40. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 2
رقم 2: الصور SEM من أسلاك الاتحاد الأفريقي نمت على الركازة خلاف يفر سي. أسلاك نمت من: () Al2O3، الشريحة (ج) ﻻلو3 (د) الزجاج ركائز إرهابية إيتو و (و) (ه)، (ب) سرتيو3. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 3
الشكل 3: الصور ووزارة شؤون المرأة للمركبة مع غيرها يغاندس. وشكلت صفائف سامسونج أسلاك متناهية الصغر مع يغاندس () موقع الرابطة، 2-نافثالينيثيول (ب)، (ج) 3-ماجستير في إدارة الأعمال. شكلت مدبب الاتحاد الأفريقي أسلاك مع يغاندس المختلطة 4-ماجستير في إدارة الأعمال والآلام والكروب الذهنية 3: (د) ج4-ماجستير في إدارة الأعمال : ج3-الآلام والكروب الذهنية = 3:1، (ه) ج4-ماجستير في إدارة الأعمال : ج3-الآلام والكروب الذهنية = 6:4 و (و) ج4-ماجستير في إدارة الأعمال : ج3-الآلام والكروب الذهنية = 1:1. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 4
الشكل 4: صور وزارة شؤون المرأة لمجمع النانو المستندة إلى "غرب الاتحاد الأفريقي"- () Segmental أسلاك متناهية الصغر مع شرائح ثخين-رفيع-ثخين-رفيع؛ (ب) نانوفلوويرس بتجفيف الحل النمو على الركازة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

قد نوقشت إليه هذا التوليف أسلاك متناهية الصغر النشطة النمو السطحي تحكم شامل في السابق العمل19. وبالإضافة إلى ذلك، قد آثار أنواع وأحجام البذور وكذلك تأثير يجند أنواع وأحجام أيضا التحقيق20،21. عموما. نمو أسلاك متناهية الصغر يختلف كثيرا عن الطرق السابقة المبلغ عنها. مطلوب أي قالب، والنمو غير المتناظر هو الناجمة عن الاختلافات بين سطح توج يجند الاتحاد الأفريقي والاتحاد الأفريقي السطوح التي تواجه الركيزة. السطح النشطة تبقى نشطة طوال عملية النمو كلها، منذ سطح الاتحاد الأفريقي المودعة حديثا دائماً طازجة ويجند-قصور. هنا سوف نركز مناقشتنا في هذه العملية التجريبية في أداء هذا التوليف. رد فعل يحدث تحت الظروف المحيطة؛ ومع ذلك، بعض النقاط لا تزال بحاجة إلى التشديد على مراقبة أفضل في توليف هذه النانو.

تركيب أسلاك الاتحاد الأفريقي يبدأ بإعداد جسيمات نانوية البذور. وبصفة عامة، يمكن أن تستخدم أي النانو الاتحاد الأفريقي كالبذور لزراعة أسلاك. كثافة البذور في الركيزة غير الهامة لعملية نمو أسلاك متناهية الصغر ويلي Au الترسيب. تقرر كثافة البذور كثافة موقع نشط، حيث أن إيداع الاتحاد الأفريقي على. إذا كان يتم الاحتفاظ بتركيزات ليجند وحوكل4 وحمض الأسكوربيك L المستمر، الحصول على تخفيض المبلغ للاتحاد الأفريقي كل وحدة وقت سوف تبقى نفسها. كنتيجة لذلك، نمت في كل موقع نشط أسلاك متناهية الصغر الاتحاد الأفريقي سيكون أسرع بكثير وأسلاك الحصول عليها ستكون أطول إذا انخفضت كثافة البذور. سيناريو محتمل آخر سيكون مظهر وتوسيع حزم أسلاك متناهية الصغر الاتحاد الأفريقي، منذ أن تسبب توسيع ترسب الاتحاد الأفريقي أكثر من اللازم في موقع نشط واحد وتقسيم السطح النشط. ويمكن التحكم في كثافة البذور على الركيزة بوسيلتين: فترة الحضانة البذور وتركز الحل البذور المستخدمة لاحتضان الركازة. فمن الجدير بالذكر أن تركيزات كل حل جسيمات نانوية الاتحاد الأفريقي الوارد وصفها هنا ليست هي نفسها، ويمكن أن يكون الفرق في أوامر من حيث الحجم. ولذلك، سيكون من الضروري تركيز الحل البذور في بعض الأحيان. كما هو موضح في النتيجة الممثل مقارنة nm 3-5، وشمال البحر الأبيض المتوسط 15 الاتحاد الأفريقي جسيمات نانوية، أسلاك متناهية الصغر الاتحاد الأفريقي نمت من عدم تركيز 40 نانومتر الاتحاد الأفريقي جسيمات نانوية أطول بكثير، ويشكل حزم. من ناحية أخرى، يتم تقليل كثافة البذور عمدا عند إعداد أسلاك سميكة مع يغاندس مختلطة. هذا لتجنب انصهار أسلاك، كما أن النمو الأفقي أثناء النمو الكثيف أسلاك متناهية الصغر يحدث في نفس الوقت مع استطالة طولية. الامتزاز البذور كثيفة يؤدي إلى انصهار بذور الاتحاد الأفريقي لفيلم الاتحاد الأفريقي مستمر في مرحلة البداية، منع نمو أسلاك متناهية الصغر.

الامتزاز الركيزة من البذور مهم لخلق التفاوت منهجي على سطح البذور الاتحاد الأفريقي. نحن نستخدم siloxane الواردة من أمين لتحقيق مرفق بذور الاتحاد الأفريقي. من المسلم به عادة أن بذور الاتحاد الأفريقي هي تمتز بالتفاعل الكهربائي بين مجموعة أمين و السطحية نانوحبيبات22. وفي بعض الحالات حيث يتوجب إيجابيا الجسيمات البذور، يمكن أيضا استخدام المدلى بها والطريقة الجافة. يرتبط في أبتيس على سطح رقاقة رقاقة والزجاج عن طريق السندات سي-O بعد الترشيح في حل المياه/الإيثانول. من الناحية النظرية، أي سطح يمكن أن تتكثف مع أبتيس ستكون قادرة على تيسير نمو أسلاك الاتحاد الأفريقي. في هذا العمل، ونظهر هذا مع عدة أكسيد السطوح. هو علاج بلازما2 س ضروري لأكسدة سطح الركازة جزئيا وزرع المجموعة-OH التي يمكن أن تتكثف مع أبتيس. يتم اختيار العلاج البلازما2 س بسبب إجراءاته العملية نظيفة وبسيطة؛ خلاف ذلك، يمكن أيضا استخدام الحل البيرانا لإنشاء المجموعات-أوه. نقطة رئيسية أخرى لإعداد الركيزة التي تركيز السطحية-NH2 كما قد يكون لها تأثير كبير على الامتزاز البذور. على الرغم من أننا يمكن أن تميز نتيجة للمعالجة السطحية، عدم مباشرة إجراءات عملية ينبغي القيام بأكبر قدر من الدقة.

في بعض الأحيان الغسيل الركيزة بعد كل خطوة حاسمة، خاصة بعد العلاج أبتيس. كما يمكن أن الجسميات جزيء أبتيس مجاناً على سطح جسيمات نانوية الاتحاد الأفريقي. دون يغسل شامل، أن تجميع الحل البذور إلى حد كبير أثناء عملية مغطس. لا يزال يمكن بذور مجمعة الجسميات في الركيزة وتحفز نمو أسلاك متناهية الصغر الاتحاد الأفريقي. ومع ذلك، نظراً للتجميع وسوف يقلل كثيرا من تركيز البذور، كثافة المواقع النشطة يقلل أيضا من أضعافاً مضاعفة. نتيجة لذلك الجزء العلوي من منطقة أسلاك النهائي سيكون اجلمرتر نانوحبيبات الاتحاد الأفريقي، وأصبح يدخر أسلاك حزم بدلاً من الغابات.

نمو أسلاك متناهية الصغر الاتحاد الأفريقي نموذجية تجري في مذيب مختلطة من الإيثانول والمياه (v/v = 1:1). حيث يجند 4-ماجستير في إدارة الأعمال من غير قابل للذوبان في الإيثانول، فإنه ينبغي أولاً حل في الحل الإيثانول، وثم مختلطة مع نتيجة للحل النمو. وبصرف النظر عن مسألة قابلية الذوبان، يلعب نسبة المذيبات نفسها أيضا دور هام في تحديد نمو أسلاك متناهية الصغر. منطقة سطح النشطة يقرر نسبة امتزاز يجند وأن معدل الترسيب في الاتحاد الأفريقي. القدرة على الحد من حمض الأسكوربيك L يختلف في مذيبات مختلفة وفي بيئات مختلفة pH23. تغيير نسبة المذيبات أن تغيير معدل الحد من الاتحاد الأفريقي وترسب على الفور. زيادة نسبة الماء أكثر مما يمكن أن يؤدي الحد السريع من الاتحاد الأفريقي وممكن التنو متجانسة، مما يمنع نمو أسلاك الاتحاد الأفريقي الركازة زمنياً.

مماثلة لنسبة المذيبات، تركز يغاندس كما يؤثر تأثيراً مباشرا على تشكيل أسلاك متناهية الصغر، كما أنه ليس فقط باسيفاتيس السطح الاتحاد الأفريقي، ولكن أيضا استقرار الاتحاد الأفريقي ويمنع التنو متجانسة. كمية زائدة من يجند ستكون إلى حد كبير تبطئ خفض الاتحاد الأفريقي. على سبيل المثال، سيؤدي إلى زيادة تركيز يجند 5 مرات إلى 2.5 ملم لا ترسب الاتحاد الأفريقي على الركازة21. تقليل تركيز يجند سوف يسبب الزيادة في القطر أسلاك متناهية الصغر والتنو متجانسة في بعض الأحيان، الحالة الأخيرة تدل على التغيير للحل من عديم اللون إلى رمادي أو ضارب إلى الحمرة. سوف تتنافس التنو متجانسة مع نمو أسلاك متناهية الصغر الاتحاد الأفريقي غير المتجانسة للمواد الخام الاتحاد الأفريقي. تبعاً لدرجة التنو متجانسة، نمو أسلاك متناهية الصغر الاتحاد الأفريقي قد يكون كلياً أو جزئيا إغلاق نقص تغذية مخزون الاتحاد الأفريقي.

وفي الختام، ندلل على طريقة جديدة لإعداد أسلاك الاتحاد الأفريقي الركازة زمنياً على ركائز مختلفة. أسلاك الاتحاد الأفريقي شكل صفيف على سطح الركازة مسطحة. سهولة يتم ضبطها عرض وطول وكثافة عن طريق تغيير معلمات رد فعل. كيمياء السطحية أسلاك يمكن تعديلها قبل يغاندس، وأسلاك سميكة يمكن أن يتشكل بخلط نوعين مختلفين من يغاندس. وعلاوة على ذلك، يمكن تشكيل الاتحاد الأفريقي المستمدة من أسلاك النانو الاتحاد الأفريقي المعقدة عن طريق الجمع بين عدة ظروف نمو مختلفة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgments

ونعترف مع الامتنان الدعم المالي من مؤسسة العلوم الطبيعية الصينية الوطنية (21703104)، جيانغسو والعلوم و "التكنولوجيا خطة" (SBK2017041514) جامعة نانجينغ التكنولوجيا (39837131)، وزمالة SICAM من "جيانغسو التعاضدية الوطنية" مركز الابتكار للمواد المتقدمة.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Trisodium citrate dihydrate Alfa Aesar LoT: 5008F14U
Sodium borohydride Fluka LoT: STBG0330V NaBH4
Hydrogen tetrachloroaurate(III) trihydrate Alfa Aesar LoT: T19C006 HAuCl4
3-aminopropyltriethoxysilane J&K Scientific LoT: LT20Q102 APTES
L-ascorbic acid  Sigma-Aldrich LoT: SLBL9227V
4-mercaptobenzoic acid Sigma-Aldrich LoT: MKBV5048V 4-MBA
2-Naphthalenethiol Sigma-Aldrich LoT: BCBP4238V 2-NpSH
4-Mercaptophenylacetic acid Alfa Aesar LoT: 10199160 4-MPAA
3-mercaptobenzoic acid Aladdin LoT: G1213027 3-MBA
3-Mercaptopropionic acid Aladdin LoT: E1618095 3-MPA
absolute ethanol Sinopharm chemical Reagent 20170802
Silicon wafer Zhe Jiang lijing P Si
Scanning Electron Microscope Quanta FEG 250 SEM
Centrifuge  Eppendorf 5424
Ultrasonic cleaner  Kun Shan hechuang
Ultra-pure water system NanJing qianyan UP6682-10-11 for deionized water
Plasma cleaner Harrick Plasma PDC-002 for oxygen plasma

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Yao, S. Z., et al. A Compartment-less Nonenzymatic Glucose-air Fuel Cell with Nitrogen-doped Mesoporous Carbons and Au Nanowires as Catalysts. Energy & Environmental Science. 6, 3600-3604 (2013).
  2. Gu, H. W., et al. Highly Efficient Synthesis of N-Substituted Isoindolinones and Phthalazinones Using Pt Nanowires as Catalysts. Organic Letters. 14, 1876-1879 (2012).
  3. Patolsky, F., et al. Nanowire-based Nanoelectronic Devices in the Life sciences. MRS Bulletin. 32, 142-149 (2007).
  4. Schwarzacher, W., et al. Templated Electrodeposition of Silver Nanowires in a Nanoporous Polycarbonate Membrane from a Nonaqueous Ionic Liquid Electrolyte. Applied Physics A-Mater. 86, 373-375 (2007).
  5. Song, L. X., et al. Template-Electrodeposition Preparation and Structural Properties of CdS Nanowire Arrays. Microelectronic Engineering. 83, 1971-1974 (2006).
  6. Song, J., et al. A New Twist on Nanowire Formation: Screw-Dislocation-Driven Growth of Nanowires and Nanotubes. Journal of Physical Chemistry Letters. 1, 1472-1480 (2010).
  7. Lim, S. K., et al. Controlled Modulation of Diameter and Composition along Individual III-V Nitride Nanowires. Nano Letters. 13, 331-336 (2012).
  8. Xu, J. M., et al. Electrochemical Fabrication of CdS Nanowire Arrays in Porous Anodic Aluminum Oxide Templates. Journal of Physical Chemistry. 33, 14037-14047 (1996).
  9. Lee, S. T., et al. High-density, Ordered Ultraviolet Light-emitting ZnO Nanowire Arrays. Advanced Materials. 15, 838-841 (2003).
  10. Tang, Y. Q., et al. Electrochemically Induced Sol-Gel Preparation of Single-Crystalline TiO2 Nanowires. Nano Letters. 2, 717-720 (2002).
  11. Yang, H. J., et al. Vapor-liquid-solid Growth of Silicon Nanowires Using Organosilane as Precursor. Chemical Communications. 46, 6105-6107 (2010).
  12. Xia, Y. N., et al. Ultrathin Gold Nanowires Can Be Obtained by Reducing Polymeric Strands of Oleylamine−AuCl Complexes Formed via Aurophilic Interaction. Journal of the American Chemical Society. 130, 8900-8901 (2008).
  13. Miguel, J. Y., et al. Helical Growth of Ultrathin Gold-Copper Nanowires. Nano Letters. 16, 1568-1573 (2016).
  14. Sun, S. H., et al. Ultrathin Au Nanowires and Their Transport Properties. Journal of the American Chemical Society. 130, 8902-8903 (2008).
  15. Sun, S. H., et al. Growth of Au Nanowires at the Interface of Air/Water. Journal of Physical Chemistry. C. 113, 15196-15200 (2009).
  16. Wu, H. M., et al. Nanostructured Gold Architectures Formed through High Pressure-Driven Sintering of Spherical Nanoparticle Arrays. Journal of the American Chemical Society. 132, 12826-12828 (2010).
  17. Wu, H. M., et al. Pressure-Driven Assembly of Spherical Nanoparticles and Formation of 1D-Nanostructure Arrays. Angewandte Chemie International Edition. 7, 8431-8434 (2010).
  18. Li, B. S., et al. Stress-induced Phase Transformation and Optical Coupling of Silver Nanoparticle Superlattices into Mechanically Stable Nanowires. Nature Communications. 5, 4179 (2014).
  19. Chen, H. Y., et al. Forest of Gold Nanowires: A New Type of Nanocrystal Growth. ACS Nano. 7, 2733-2740 (2013).
  20. Wang, Y. W., et al. Exploiting Rayleigh Instability in Creating Parallel Au Nanowires with Exotic Arrangements. Small. 12, 930-938 (2016).
  21. Wang, Y. W., et al. Effect of Thiolated Ligands in Au Nanowires Synthesis. Small. 13, 1702121 (2017).
  22. Gedanken, A., et al. The surface chemistry of Au colloids and their interactions with functional amino acids. Journal of Physical Chemistry B. 108, 4046-4052 (2004).
  23. Xia, Y. N., et al. Shape-Controlled Synthesis of Pd Nanocrystals in Aqueous Solutions. Advanced Functional Materials. 19, 189-200 (2009).

Tags

الكيمياء، العدد 137، المعادن أسلاك متناهية الصغر، الذهب، المصنف النمو، يجند ثيولاتيد، الركيزة، ومراقبة مورفولوجيا
تركيب أسلاك الاتحاد الأفريقي الركازة زمنياً عبر إليه نمو نشط السطح
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Wang, X., Wu, X., He, J., Tao, X.,… More

Wang, X., Wu, X., He, J., Tao, X., Li, H., Zhao, G., Wang, Y., Chen, H. Synthesis of Substrate-Bound Au Nanowires Via an Active Surface Growth Mechanism. J. Vis. Exp. (137), e57808, doi:10.3791/57808 (2018).

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