Yöntem makalesi

Polistiren kullanma

DOI:

10.3791/52954

⸱

9 Temmuz 2015

 ,  ,  , 
1Division of Chemistry and Biological Chemistry, Nanyang Technological University

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Çeşitli polimer kapsüllenmiş metal nanopartikül türlerini "homo-" ve "ko-polimerler" oluşan uzun zincirlere "polimerize etmek" için protokoller rapor ediyoruz.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Nanopartikülleri yan dalları olmayan uzun zincirler halinde "polimerize etmek" için şablonsuz bir yöntem sunuyoruz. Çeşitli nanopartiküller polistiren-blok-poli (akrilik asit) (PSPAA) kabuklarında kapsüllenir ve daha sonra kendi kendine montajları için monomer olarak kullanılır. Asit muamelesi üzerine küresel PSPAA misellerinin silindirik miseller halinde birleştiği bilinmektedir. Bu eğilimden yararlanarak, çekirdek kabuk nanoparçacıkları toplanmaya, birleşmeye ve daha sonra uzun zincirlere dönüşmeye teşvik edilir. Birden fazla nanoparçacık türü kullanıldığında, nanoparçacıkların rastgele ve blok "kopolimerleri" elde edilebilir. Nanopartiküllerin PSPAA kapsüllenmesi, çekirdek-kabuk nanopartiküllerinin homo- ve ko-polimerizasyonu, elde edilen nanopartikül zincirlerinin ayrılması ve saflaştırılması için ayrıntılı prosedürler rapor edilmiştir. Tek hatlı zincirlerin çift ve üç hatlı zincirlere dönüşümleri de sunulmaktadır. Polimer kabuğu ve gömülü nanopartiküller arasındaki sinerji, alışılmadık bir zincir büyüme polimerizasyon moduna yol açar ve geleneksel kademeli büyüme agregasyon işleminin ürünlerinden farklı olan uzun nanopartikül zincirleri verir.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Son yirmi yılda nanopartiküllerin sentezindeki büyük ilerlemelere rağmen, düzenli bir şekilde bir araya gelmeleri büyük bir zorluk olmaya devam ediyor. Temel yapı taşlarını bir araya getirmedeki sentetik yeteneklerimiz, sinerjik etkilerinin ve kolektif özelliklerinin araştırılması ve kullanılması için kritik öneme sahiptir. Bu nedenle, yeni reaksiyon yolları geliştirmek ve altta yatan mekanizmaları keşfetmek, karmaşık nanocihazların rasyonel sentezine doğru basamak taşlarıdır.

Olası nanoparçacık düzeneklerinin zengin yapısal çeşitliliği arasında, tek boyutlu (1D) zincirler nanoelektronik, optoelektronik ve biyosensörlerde yararlı uygulamalar göstermiştir. 1-4 Tipik olarak, nanopartiküllerin zincir benzeri yapılara kendi kendine montajı, manyetik veya elektrik dipol etkileşimleri, anizotropik elektrostatik itme veya harici şablonlar gerektirir. 5-11 Dipol indüklenmiş montaj için, özel ortamlarda manyetik nanopartiküller ve yarı iletken nanopartiküller gibi kalıcı dipollü nanopartiküllere ihtiyaç vardır. 12-15 Kalıcı dipol içermeyen nanopartiküller için, nanopartikül zincirlerinin uçlarındaki nispeten daha zayıf elektrostatik itmenin, nanopartiküllerin seçici olarak bağlanmasını ve dolayısıyla 1D zincir büyümesini teşvik edebileceği gösterilmiştir. 16,17 Nanopartiküller birbirleriyle ve oligomerlerle toplanabildiğinden, kümelenme genellikle içsel adım-büyüme modunu takip eder, bu da kısa zincir uzunluğuna ve dallanma üzerinde kontrol eksikliğine yol açar. Son olarak, nanopartiküller zincirler oluşturmak için 1D şablonlara adsorbe edilebilir, ancak genellikle güvenli ankraj elde etmek ve nanopartiküller arasındaki boşluklardan kaçınmak çok zordur.

Bu mevcut yöntemlerle, nanopartiküllerin hetero-montajı veya "ko-polimerizasyonu" özellikle zordur. Birkaç öncü çalışma, manyetik dipol18 veya elektrostatik itmeden yararlanan kısa nanoparçacık zincirlerinin "kopolimerizasyonunu" göstermiştir. 19

Son zamanlarda, PSPAA kaplı nanopartiküllerin zincirler halinde homo- ve ko-polimerizasyonunu bildirdik. 20,21 Bu yeni sentetik yol, basit kolloidal sentezi ve farklı nanopartikül türlerinin genel kullanımını içerir. Dallanmasız ultra uzun zincirler sağlar ve uzunluklarının ve genişliklerinin (tek, çift ve üç hatlı zincirler) hazır kontrolüne izin verir. En önemlisi, nanopartiküllerin rastgele ve kopolimerleri, gelişmiş yapısal kontrol ile sentezlenebilir. Bu çalışmada, ayrıntılı bir gösteri ve sunum yapmak amacıyla ilgili sentezler için video protokolleri sağlıyoruz.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dikkat: tüm ilgili malzeme güvenlik bilgi formlarını (MSDS) danışın. Bu sentezlerde kullanılan bazı kimyasallar, aşındırıcı, zehirli ve muhtemelen kanserojen bulunmaktadır. Onların toplu meslektaşları ile karşılaştırıldığında Nanomalzemeler tanınmayan tehlikeler olabilir. (Vb, koruyucu gözlükler, eldivenler, laboratuvar mont, tam uzunlukta pantolon kapalı ayak ayakkabılar) davlumbaz ve kişisel koruyucu ekipman kullanımı dahil, reaksiyonu yaparken uygun güvenlik uygulamalarını kullanın.

Metal Nanopartiküller 1. sentezi

Not: sentezlere kullanılan tüm cam aqua regia ile yıkanır (DİKKAT: son derece asidik ve korozif, dikkatli ele almak ve yönetmelikleri takip imha), iyice durulanır, ve daha sonra 60 ° C fırında kurutulur. Metal kirlilik veya kalıntı erken çekirdeklenme ve nanoparçacık sentezi yetmezliğine yol açabilir.

  1. 16 ve 32 mil Au nanopartiküllerin sentezi (AuNPs)
    1. Hidrojenlemeyi 10 mg çözülürn, tetra (III) hidrat, bir kondansatör ve bir karıştırma çubuğu ile teçhiz edilmiş yuvarlak dipli bir reaksiyon kabı içinde deiyonize (Di) su, 100 ml (HAuCl 4 ∙ 3H 2 O).
    2. Ilgili karıştırma ile geri akışa (kaynama noktası 100 ° C) ısıtın. HAuCl 4 sarı renkli değişmeden kalır.
    3. Dİ su içinde 3 ml sodyum sitrat, 30 mg çözülmesiyle bir% 1 sodyum sitrat çözeltisi hazırlayın.
    4. Kaynama HAuCl 4 çözeltisi (1.1.2) içine% 1 sodyum sitrat çözeltisi (1.1.3) 3 ml enjekte 16 mil AuNPs sentezlemek için. Çözelti 1 dakika içinde gri döner, ve sonra yavaş yavaş kırmızıya döner.
      1. 32 mil Au NPs sentezlemek için, bunun yerine sodyum sitrat çözeltisi 1.5 mi kullanımı. Her çekirdek büyük büyümek böylece indirgeyici daha az miktarda, az kapsamlı homojen çekirdeklenme yol açar.
    5. Başka bir 30 dakika daha kaynatılarak çözelti tutun ve daha sonra, daha sonraki reaksiyonlarda kullanılmak üzere oda sıcaklığına soğumaya.
    6. Aleyhtetransmisyon elektron mikroskopisi (TEM) ile elde edilen AuNPs boyutu ve morfoloji firma.
      1. TEM numunesinin hazırlanması ilk olarak bir mikrosantrifüj tüpüne olarak sentezlenmiş çözeltisi 1.5 ml aktararak AuNPs konsantre, ve 15 dakika boyunca 16,000 x g'de santrifüj bunu için. Şeffaf Süpernatanın ayrılmasından sonra, TEM, bakır ızgara üzerine Tortu, çözelti bir 10 ul bir kısım bırakın. Bir filtre kağıdı kullanılarak fazla sıvı numune kapalı fitil ve havada bakır ızgara kurutun.
      2. Örnek emniyete, TEM tutucu içine bakır ızgara örnek yüklemek, TEM karakterizasyonu yapmak ve (cihazın tipi / markasına özgü) standart operasyon prosedürleri takip numune odasına tutucu yüklemek için. 22
  2. Au nanoçubuklar sentezi (AuNRs)
    1. Tohum çözüm hazırlayın. Kuvvetli karıştırma altında, 0.25 mM HAuCl 4 10 ml, 10 mM buzla soğutulmuş sodyum borohidrid 0.6 ml (NaBH4) ekleyin 3H 2 O 0.1M hekzadesiltrimetilamonyum bromür (CTAB), çözelti içinde hazırlanmış ∙. 10 dakika boyunca karıştırmaya devam edin.
    2. 0.1 M CTAB 1 ml 10 mM gümüş nitrat 95 ml ilave edilir (AgNO 3), 200 ml'lik bir konik şişe içine 10 mM HAuCl sırayla 4 ∙ 3H 2 O 5 mi.
    3. Solüsyonuna 0.1 M L-askorbik asit, 0.55 ml ilave edilir, ve çözelti homojen hale getirilmesi için hafifçe çalkalanır.
    4. Hemen tohum çözeltisi (Aşama 1.2.1) 0.12 ml ekleyin. Hafif sallama ile çözüm karıştırın ve rahatsız O / N (14-16 saat) bırakın.
  3. T -te nanotellerinin sentezi (TeNWs)
    1. Dİ su 9 ml saf N 2H 4 · H2O, 1 ml karıştırılarak K 2H 4 çözeltisi, 10 ml hazırlayın.
    2. Sabit karıştırma altında oda sıcaklığında bir çanak içinde N2 lH 4 çözeltisi (Aşama 1.3.1) 2 toz yavaş yavaş teo 16 mg ekleyin. Yaklaşık 10 dakika, toz tamamen erir. soluyon t -te nanotellerinin oluşumunu gösteren mavi nihayetinde mor, kehribar renksiz değiştirmek ve olacaktır.
    3. Reaksiyonu sonlandırmak için çözelti sodyum dodesilsülfat (10 mM) ile, 10 kez seyreltilir. çözeltinin mavi renk seyreltme sonrasında daha az yoğun hale gelir.

PSPAA Encapsulated metal Nanopartiküller 2. N- (monomerler)

Not: Aşağıda, kesin miktarlar son DMF / su çözücü karışımı kesin bir oranını elde etmek için kullanılır. Santrifüjleme ve yüzer ekstraksiyonundan sonra tortu, hacmi her zaman farklı olduğu için, yaklaşık pipetle Tortu hacmini ölçmek ve son solüsyonlar yapmak üzere DMF / su eklenirken bu birim için telafi eder. Solvent oranının küçük varyasyonları genellikle bir sorun değildir.

  1. PSPAA sahip AuNPs (d, Au = 16 nm, 32 nm) kapsüllemek (AuNP PSPAA @)
    1. AuNP saflaştırılmasıÇözelti. 15 dakika boyunca 16,000 x g'de iki mikrosantrifüj tüpleri (1.5 mL) ekstrakte edildi, santrifüj olarak sentezlenmiş AuNP çözeltisi (Aşama 1.1) 3 ml ilave edilir ve supernatant çıkarın. Dİ su ile 160 ul konsantre çözelti (~ 20 ul) ile seyreltilir.
    2. 1 ml DMF içinde (b -PAA 22 - - b -PAA 49 veya PS 144 PS 154) PSPAA 8 mg çözülmesiyle PSPAA stok çözelti hazırlayın.
    3. B -PAA 49 stok solüsyonu - PS 154 80 ul DMF 740 ul karıştırılarak bir PSPAA çözüm hazırlayın. PS 144 AuNPs kapsüllenmesinde - b -PAA 22 stok solüsyonu - b -PAA 22 kabukları, PS 144 80 ul kullanın.
    4. Cam bir şişe içinde, PSPAA çözeltisi (Aşama 2.1.3) 820 ul AuNPs (~ 180 ul çözelti, aşama 2.1.1) ekleyin. Nihai karışım, V, DMF / V H2O = 4.5 ile 1 ml'lik bir hacme sahip: 1 arasındadır.
    5. 40 ul ekleetanol, 1,2-dipalmitoyl- sn -glisero-3-phosphothioethanol (P-SH) (2 mg / ml) çözelti,.
    6. Polimer kendini montaj sağlamak için 2 saat boyunca 110 ° C de inkübe karışımı.
    7. Yavaş yavaş yağ banyosunda oda sıcaklığına kadar çözelti soğutulur. Örnek hafta boyunca bu durumda saklanabilir.
    8. TEM ile AuNP @ PSPAA oluşumunu onaylayın.
      1. 15 dakika boyunca DI su ve santrifüj olarak 1.3 ml xg 16.000 ekleme, bir mikrosantrifüj tüpüne olarak sentezlenmiş çözeltisi 200 ul aktararak AuNP @ PSPAA konsantre TEM numunesinin hazırlanması için.
      2. (Not: leke polimerlerin kontrastı arttırmak için PSPAA ihtiva eden numuneler için kullanılan)% 1 amonyum molibdat leke çözeltisi 5 ul konsantre Örnek solüsyondan bir 5 ul alikot karışımı ve bir TEM bakır ızgara üzerine karışımı bırakın. Bir filtre kağıdı kullanılarak fazla sıvı numune kapalı fitil ve havada bakır ızgara kurutun.
  2. PSPAA (AuNR @ PS 154 - b -PAA 49)
    1. Aşırı CTAB kaldırmak için iki kez (1.2 Adım) olarak sentezlenmiş AuNR çözüm arındırın. Mikrosantrfuj tübüne AuNR çözeltisi 3 ml ilave edilir, ve daha sonra 15 dakika boyunca 8100 x g'de santrifüj. Süpernatanın ayrılmasından sonra, süpernatan tekrar DI su ve santrifüj 1.5 ml ekleyin.
    2. Konsantre AuNR çözümleri birleştirin ve DI su 160 ul ekleyin.
    3. B -PAA 49 çözeltisi (Aşama 2.1.3) - Cam bir şişe içinde, PS 154 820 ul AuNR çözeltisi (~ 180 | il) ilave edin. Nihai karışım, V, DMF / V H2O = 4.5 ile 1 ml'lik bir hacme sahip: 1 arasındadır.
    4. Karışıma, etanol içinde bir 2-naftolden (NPSH) (2 mg / ml) 40 ul çözeltisi ekleyin.
    5. Polimer kendini montaj sağlamak için 2 saat boyunca 110 ° C de inkübe karışımı.
    6. Yavaşça oda sıcaklığına soğumaya çözeltisi.
  3. PSPAA (TeNW @ PS 154 ile TeNWs saklanması- B -PAA 49)
    1. Aşırı SDS kaldırmak için sentezlenmiş TeNWs (adım 1.3) saflaştınlır. Mikrosantrfuj tübüne TeNW çözeltisi 3 ml ilave edilir ve 10 dakika boyunca 2900 x g'de santrifüj. Süpernatanın ayrılmasından sonra, etanol içinde 1,5 ml ilave edilir ve daha tüpler santrifüj. Bu arıtma işlemi bir kez daha (santrifüj toplam 3 mermi) tekrarlayın.
    2. Konsantre TeNWs çözümleri birleştirin ve DI su 160 ul ekleyin.
    3. B -PAA 49 solüsyon (Adım 2.1.3) - PS 820 ul 154 TeNWs çözüm (~ 180 ul) ekleyin. Nihai karışım, V, DMF / V H2O = 4.5 ile 1 ml'lik bir hacme sahip: 1 arasındadır.
    4. 2 saat boyunca 110 ° C de inkübe karışımı.
    5. Yavaşça oda sıcaklığına soğumaya çözeltisi.
  4. PSPAA ile encapsulate karbon nanotüpler (CNT) (CNT @ PS 154 - b -PAA 49)
    1. PS 154 80 ul 730 ul DMF karıştırın- B -PAA 49 stok solüsyonu (Adım 2.1.2).
    2. B -PAA 49 çözüm - PS 154 içine tek duvarlı CNTs yaklaşık 0.05 mg dağıtılır.
      Not: CNTs küçük ağırlığını ölçmek zordur; Genellikle CNTs 0.2 mg tartılır ve yaklaşık dörtte (tahmin edilen hacme göre) örnek ilave edilir.
    3. Saydam koyu renkli çözelti haline gelene kadar bir buz-su banyosu içinde karışımın sonikasyon. Berrak bir solüsyon kullanın ve çözünmeyen kalıntı CNT atın.
    4. Çözüm 2 O damla damla DI H 180 ul ekleyin. Nihai karışım, V, DMF / V H2O = 4.5 ile 990 ul bir hacme sahiptir: 1 arasındadır.
    5. 2 saat için yaklaşık 50 ° C'da, çözelti sonikasyon.
    6. Yavaşça oda sıcaklığına soğumaya çözeltisi.
  5. B- PAA 49 - PS 154 küresel miseller hazırlayın.
    1. 740 μ b -PAA 49 stok solüsyonu (Adım 2.1.1) - PS 154 80 ul ekleyinDMF içinde çözünmüş, daha sonra V DMF / V H2O = 4.5 ihtiva eden bir çözelti yapmak, 180 ul su ilave: 1 arasındadır.
    2. 2 saat süre ile 110 ° C'de polimer çözeltisinin inkübe edin.
    3. Yavaşça oda sıcaklığına soğumaya çözeltisi.

PSPAA Encapsulated Metal Nanopartiküller 3. Homo-polimerizasyon

  1. AuNP @ PSPAA gelen tek satır zincirlerinin sentezi
    1. AuNP @ PSPAA saflaştınlır.
      1. Su, 11.2 ml gibi sentezlenmiş AuNP @ PSPAA (Bölüm 2.1) ve 800 ul seyreltik bağımsız mikrosantrifüj tüpleri içine çözeltisi (1.5 mL) ekstrakte edildi bölmek, ve 30 dakika boyunca 16,000 x g'de santrifüj. B -PAA 49 ve PS 144 kapsüllü 32 nm AuNPs - - monomerler b -PAA 22 PS 154 kapsüllü 16 nm AuNPs kullanarak, iki ayrı reaksiyonlar yürütmek.
      2. Süpernatantı çıkarın ve atın, 1.5 ml 0.1 mM NaOH (pH = 10) her tüp eklemek ve onları ag santrifüj30 dakika boyunca 16.000 xg'de ain süpernatant kaldırmak için.
        Not: saflaştırma işleminde santrifüj kullanılan NaOH pH çok yüksek olmamalıdır. Daha yüksek pH santrifüj sırasında agregasyona yol açacak ve tortu, baz agrega globüler yol zincir büyümesi aşamasında asit etkilerini ihtiva edecektir.
    2. 1 ml DMF içinde konsantre AuNP @ PSPAA (tüm tüpler kombine) Disperse / H2O (V DMF / V H2O = 6: 1) bir cam şişe içinde, 1 M HCI 5 ul ekle.
      Not: montaj işlemi gerekli HCI miktarı, farklı gruplar arasında tutarlı olduğu, böylece, daha önceki adımlarda AuNP @ PSPAA artığını NaOH ve kaybını kontrol etmek önemlidir. Bileşenlerin tam karışımını sağlamak için inkübasyondan önce, reaksiyon karışımı karıştırın.
    3. Co agregasyonunu, kaynaşmasını, ve morfolojik dönüşümünü sağlamak için 2 saat boyunca 60 ° C'de inkübe karışımıyeniden kabuk nanopartiküller.
    4. Oda sıcaklığına soğutun.
    5. B -PAA 49 ve TeNW @ PS 154 - - AuNR @ PS 154 homo-polimerizasyonu için b -PAA 49, arıtma süreçleri de dahil olmak üzere, aynı prosedürleri uygulayın.
      Not: deneylerde, plastik mikrosantrifüj tüpleri tipik olarak saflaştırma ve santrifüj kullanılmaktadır, ve cam şişeler yüksek bir sıcaklıkta reaksiyonlar için kullanılmaktadır. Mikrosantrifüj tüpler yüksek DMF içerik çözeltide dağılmış zaman PSPAA kaplı nanopartiküller dışında çözümler genellikle kararlı, onlar plastik yüzeye sopa olacak. Bu durumu önlemek için, nanopartiküllerinin yüksek DMF içeriği çözümler yalnızca cam şişeler içinde hazırlandı.
  2. AuNP @ PSPAA gelen çift hat zincirlerinin sentezi
    1. (Adım 3.1.1 takip ederek) AuNP @ PSPAA arındırın. PS 154 kapsüllü Sadece 16 nm AuNPs - b -PAA 49 kabukları test edilmiştir.
    2. 1 ml DMF içinde konsantre AuNP @ PSPAA Dispers / H2O (V DMF / V H2O = 7: 3) ​​bir cam şişe içinde, 1 M HCI 5 ul ekle.
    3. 2 saat süre ile 60 ° C'de inkübe karışımı.
    4. Oda sıcaklığına soğutun.
  3. Nanoparçacık zincirlerinin saflaştırılması
    Not: as-sentez çözümleri ürün nanoparçacık zincirleri, küçük zincirleri / kümeler, büyük topaklar, AuNP @ PSPAA monomerler, boş PSPAA miselleri, DMF ve aşırı asit içerirler.
    1. Boş PSPAA miseller, DMF ve asit çıkartın.
      1. Bireysel mikrosantrifüj tüpleri içine çözeltisi (1.5 mL) ekstrakte edildi bölmek, 0.1 mM NaOH içinde 11.2 ml gibi sentezlenmiş çözeltisi 800 ul seyreltilir ve 30 dakika boyunca 16,000 x g'de santrifüj.
      2. 30 dakika boyunca 16,000 x g hızında tekrar tüpler konsantre seyreltik çözeltiler için 0.1 mM NaOH, 1.5 ml ilave edilir, ve santrifüjlenir. Bir kez daha bu adımı yineleyin.
    2. AuNPs zenginleştirinzincirler
      Not: Saflaştırılmış solüsyon ürünü nanopartikül zincirleri küçük zincirler / kümeleri ve AuNP @ PSPAA monomerleri içerir. Bu diferansiyel santrifüjleme ile ayrılmıştır.
      1. Izole edilmesi ve büyük topakların çıkarmak için 25 dakika boyunca 300 x g'de tüp santrifüjleyin.
      2. 30 dakika boyunca 2.000 xg'de bunu santrifüj, süpernatant toplayın. Çoğunlukla monomerleri ve küçük zincirleri / kümeleri içeren süpernatantı.
      3. 20 dakika fazla monomerlerin kaldırmak için 2.000 xg'de 1.5 0.1 mM NaOH ml ve santrifüj onu sulandırmak, alt çözüm toplayın. Bir kez daha bu işlemi tekrarlayın.
        Not: Tüm saflaştırma işleminde santrifüj kullanılan NaOH pH çok yüksek olmamalıdır. Daha yüksek pH küresel agregatların oluşumunu neden santrifüj sırasında kümelenmesine yol açar.
  4. Tek hat nanoparçacık zincirlerinin Dönüşüm / üçlü hat zincirleri da çift için
    1. Tek hat zincirleri arındırın(Zenginleştirici aşaması olmadan adım 3.3.1).
    2. Santrifüj ile ~ 20 ul saflaştırılmış çözeltinin 800 ul konsantre edilir.
    3. Çift hat zincirlerine dönüştürmek için, DMF / H, 1 ml çözelti dispers 2 O kanşım bir çözücü (V DMF / V H2O = 7: 3) ​​ve 1 M HCI 2.5 ul [HCI] Nihai = 2.5 mM ekleyin. DMF / H2O 1 ml kullanımı, üç hat zincirlerine dönüştürmek için (V, DMF / V H2O = 3: 2) ve 2.5 mM [HCI] Nihai.
    4. Nano-dönüşümünü sağlamak için 1 saat boyunca 70 ° C'da, çözelti inkübe edin.
    5. Yavaşça oda sıcaklığına soğumaya çözeltisi.

PSPAA Encapsulated Metal Nanopartiküller 4. Eş-polimerizasyon

  1. B -PAA 49 ve 32 nm AuNP PS 144 @ - - b -PAA 22 PS 154 @ 16 nm AuNP Rastgele ko-polimerleşme. işlem aşaması için çok benzer olduğunuBu iki monomer haricinde 3.1 kullanılmaktadır.
    1. Ayrı olarak sentezlenmiş AuNP @ PSPAA (Adım 3.1.1) iki tür arındırın.
    2. Disperse konsantre edildi 16 mil AuNP @ PS 154 - Yatak -PAA 49 ve 32 mil AuNP PS 144 @ - Yatak -PAA 22, 1: 1 oranında içine DMF / H2O karışımı 1 ml (V DMF / V H2O = 6: 1).
    3. 1 M HCI 5 ul [HCI] Nihai = 5 mM ekleyin.
    4. Nanopartiküllerin ko-montaj sağlamak için 2 saat boyunca 60 ° C'da, çözelti inkübe edin.
    5. Oda sıcaklığına kadar çözelti soğutulur.
  2. B -PAA 49 ve AuNR @ PS 154 - - b -PAA 49 PS 154 @ 16 nm AuNP Rastgele ko-polimerizasyon
    1. B -PAA 49 ve AuNR @ PS 154 - - b -PAA 49 ayrı (Adım 3.1.1) AuNP @ PS 154 arındırın.
    2. AuNP @ PS 154 Dağılın - b -PAA 49 ve AuNR @PS 154 - Yatak -PAA 49, 1: DMF / H 1 ml 1 oranında 2 O karışımı (V DMF / V H2O = 6: 1).
    3. 1 M HCI 5 ul [HCI] Nihai = 5 mM ekleyin.
    4. Nanopartiküllerin ko-montaj sağlamak için 2 saat boyunca 60 ° C'da, çözelti inkübe edin.
    5. Oda sıcaklığına kadar çözelti soğutulur.
  3. B -PAA 49 PS 154 - - b -PAA 49 miseller PS 154 @ 16 nm AuNP Rastgele ko-polimerizasyon
    1. B -PAA 49 (Aşama 3.1.1) - 16 nm AuNP @ PS 154 saflaştırılması.
    2. Konsantre AuNP @ PS ekle 154 - b -PAA 49 ve küresel PS 60 ul 154 - b -PAA 49 misel (Adım 2.5) DMF / H 2 O 940 ml Nihai çözüm olarak, V DMF / V H2O = 6: 1.
    3. 1 M HCI 5 ul [HCI] Nihai = 5 mM ekleyin.
    4. 1.5 saat boyunca 60 ° C'da, çözelti inkübe edin.
    5. Oda sıcaklığına kadar çözelti soğutulur.
  4. B -PAA 49 PS 154 - - AuNP @ PS Rastgele ko-polimerizasyon 154 b -PAA 49 kesecikler
    1. Adım 4.3.1-4.3.3 aynı prosedürleri uygulayın.
    2. Veziküllere PSPAA silindir şekli dönüşümü sağlamak için, 6 saat boyunca 60 ° C'da, çözelti inkübe edin.
    3. Oda sıcaklığına kadar çözelti soğutulur.
  5. AuNPs ile TeNWs Blok-kopolimerizasyonu
    1. Arındırın 16 nm AuNP PS 154 @ - b -PAA 49 ve TeNW @ PS 154 - b -PAA 49 (Adım 3.1.1)
    2. Konsantre TeNW @ PS 154 Disperse - 1 ml DMF / H2O karışımı içinde oda -PAA 49 (V DMF / V H2O = 6: 1)
    3. 1 M HCI 2 ul ekle.
    4. 20 dakika boyunca 60 ° C'de inkübe karışımı.
    5. Konsantre edildi 16 mil AuNP P @ eklemeS 154 - B -PAA 49 ve 1 M HCI 3 ul.
    6. 2 saat süre ile 60 ° C'de inkübe karışımı.
    7. Oda sıcaklığına kadar çözelti soğutulur.
    8. B -PAA 49 (2.4 Adım) - AuNPs ile CNTs blok kopolimerizasyona için, CNT @ PS 154 ile Adım 4.5.1-4.5.7 aynı prosedürleri izleyin.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

nanoparçacık monomerler ve zincirler TEM ile karakterize edilir. 1 morfolojileri ve boyutları (Şekil 1) teyit PSPAA kapsüllenmiş monomerlerin temsili TEM görüntüleri göstermektedir. Bazı monomerler, tipik olarak "polimerizasyon" sonra, numune içinde kalması gibi, örnek genellikle saflaştınldı ve TEM karakterizasyon için kullanılmadan önce konsantre edilir. Leke TEM görüntüleri açık kontrast bir polimer kabuk oluşturmak için,% 1 amonyum molibdat ile örnek çözel...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

sentezlerin mekanik detayları bildirilen daha önceki yayınlarda tartışılmıştır. 20,21 Burada sentetik koşullar gerekçesi odaklanır. Nanopartiküllerin polimerizasyonu için, muntazam boyutlu nanopartiküllerin kullanılması tercih edilir. Bu homojen Au nano-tanecikleri, 23 Au nanoçubuklar, 24 Te nanotelleri. Genel olarak 25, daha iyi bir boyut düzgünlüğü homojen nükleasyon ilk patlama sonra çekirdeklenme ve büyüme aşamaları ayrıldığında. Elde edilen 26 edilebilir elde e...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarlar NRF (CRP-4-2008-06), A*Star (SERC 112-120-2011) ve MOE (RG14/13) Singapur'a mali destekleri için teşekkür eder.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Altın(III) klorür trihidrat, ACS reaktifi, > % 49.0 Au bazındaSigma-AldrichG4022HAuCl4< / sub>
Sodyum sitrat dihidrat,% 99Alfa AesarA12274
Sodyum borhidrür, & ge; % 99Sigma-Aldrich71321, Fluka
Hekzadesiltrimetilamonyum bromür, & % 98Sigma-AldrichH5882CTAB
Gümüş Nitrat,% 99.9999 eser metal bazlıSigma-Aldrich204390
L-askorbik asit, BioXtra, ≥ %99,0, kristalSigma-AldrichA5960
Tellür dioksit, & ge; %99 Sigma-Aldrich243450
Hidrazin monohidrat, %64-65, reaktif sınıfı, %98Sigma-Aldrich207942
Poli(stiren-b-akrilik asit) (PS154-PAA49)Polimer KaynağıP4673A-SAAPS16000-PAA3500
Poli(stiren-b-akrilik asit) (PS144-PAA 28)Polimer KaynağıP4002-SAAPS15000-PAA1600
2-Naftalentiol, & ge; %99,0 (GC)Sigma-Aldrich88910, Fluka
Sodyum dodesil sülfat, %99Alfa AesarA11183
tek cidarlı karbon nanotüpler, %99 ultra safNanoIntegrisPC10344a
Sodyum hidroksitSinopharmS1900136
1,2-dipalmitoil-sn-glisero-3-fosfotioetanol (sodyum tuzu)Avanti polar lipidler870160PPSH
N, N< / em>-dimetilformamidMerckSA4s640012
Etanol, mutlakFischerE / 0650DF / 17
Hidroklorik asit,% 37Bal kuyusu101890051  'ye seyreltin; Kullanmadan önce M

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Anker, J. N. Biosensing with plasmonic nanosensors. Nat Mater. 7, 442-453 (2008).
  2. Maier, S. A. Plasmonics—A Route to Nanoscale Optical Devices. Adv. Mater. 13, 1501-1505 (2001).
  3. Zhu, Z. Manipulation of Collective Optical Activity in One-Dimensional Plasmonic Assembly. ACS Nano. 6, 2326-2332 (2012).
  4. Maier, S. A. Local detection of electromagnetic energy transport below the diffraction limit in metal nanoparticle plasmon waveguides. Nat. Mater. 2, 229-232 (2003).
  5. Gong, J., Li, G., Tang, Z. Self-assembly of noble metal nanocrystals: Fabrication, optical property, and application. Nano Today. 7, 564-585 (2012).
  6. Wei, Q. H., Su, K. H., Durant, S., Zhang, X. Plasmon Resonance of Finite One-Dimensional Au Nanoparticle Chains. Nano Lett. 4, 1067-1071 (2004).
  7. Warner, M. G., Hutchison, J. E. Linear assemblies of nanoparticles electrostatically organized on DNA scaffolds. Nat Mater. 2, 272-277 (2003).
  8. DeVries, G. A. Divalent Metal Nanoparticles. Science. 315, 358-361 (2007).
  9. Kim, B. Y., Shim, I. -B., Monti, O. L. A., Pyun, J. Magnetic self-assembly of gold nanoparticle chains using dipolar core-shell colloids. Chem. Commun. 47, 890-892 (2011).
  10. Wang, L. B., Xu, L. G., Kuang, H., Xu, C. L., Kotov, N. A. Dynamic Nanoparticle Assemblies. Acc. Chem. Res. 45, 1916-1926 (2012).
  11. Tang, Z., Kotov, N. A. One-Dimensional Assemblies of Nanoparticles: Preparation, Properties, and Promise. Adv. Mater. 17, 951-962 (2005).
  12. Keng, P. Y., Shim, I., Korth, B. D., Douglas, J. F., Pyun, J. Synthesis and Self-Assembly of Polymer-Coated Ferromagnetic Nanoparticles. ACS Nano. 1, 279-292 (2007).
  13. Shim, M., Guyot-Sionnest, P. Permanent dipole moment and charges in colloidal semiconductor quantum dots. J. Chem. Phys. 111, 6955-6964 (1999).
  14. Nakata, K., Hu, Y., Uzun, O., Bakr, O., Stellacci, F. Chains of Superparamagnetic Nanoparticles. Adv. Mater. 20, 4294-4299 (2008).
  15. Tang, Z., Kotov, N. A., Giersig, M. Spontaneous Organization of Single CdTe Nanoparticles into Luminescent Nanowires. Science. 297, 237-240 (2002).
  16. Zhang, H., Wang, D. Controlling the Growth of Charged-Nanoparticle Chains through Interparticle Electrostatic Repulsion. Angew. Chem. Int. Ed. 47, 3984-3987 (2008).
  17. Yang, M. Mechanistic investigation into the spontaneous linear assembly of gold nanospheres. Phys. Chem. Chem. Phys. 12, 11850-11860 (2010).
  18. Keng, P. Y. Colloidal Polymerization of Polymer-Coated Ferromagnetic Nanoparticles into Cobalt Oxide Nanowires. ACS Nano. 3, 3143-3157 (2009).
  19. Xia, H., Su, G., Wang, D. Size-Dependent Electrostatic Chain Growth of pH-Sensitive Hairy Nanoparticles. Angew. Chem. Int. Ed. 52, 3726-3730 (2013).
  20. Wang, H. Unconventional Chain-Growth Mode in the Assembly of Colloidal Gold Nanoparticles. Angew. Chem. Int. Ed. 51, 8021-8025 (2012).
  21. Wang, H. Homo- and Co-polymerization of Polysytrene-block-Poly(acrylic acid)-Coated Metal Nanoparticles. ACS Nano. 8, 8063-8073 (2014).
  22. Fred Hutchinson Cancer Research Center. Electron Microscopy Procedures Manual. , Available from: http://sharedresources.fhcrc.org/training/electron-microscopy-procedures-manual (1973).
  23. Fred, G. Controlled Nucleation for Regulation of Particle-size in Monodisperse Gold Suspensions. Nature-Phys. Sci. 241, 20-22 (1973).
  24. Gole, A., Murphy, C. J. Azide-Derivatized Gold Nanorods: Functional Materials for “Click” Chemistry. Langmuir. 24, 266-272 (2007).
  25. Lin, Z. -H., Yang, Z., Chang, H. -T. Preparation of Fluorescent Tellurium Nanowires at Room Temperature. Cryst. Growth Des. 8, 351-357 (2007).
  26. Xia, Y. N., Xiong, Y. J., Lim, B., Skrabalak, S. E. Shape-Controlled Synthesis of Metal Nanocrystals. Simple Chemistry Meets Complex Physics? Angew. Chem. Int. Ed. 48, 60-103 (2009).
  27. Chen, H. Y. Encapsulation of Single Small Gold Nanoparticles by Diblock Copolymers. ChemPhysChem. 9, 388-392 (2008).
  28. Kang, Y., Taton, T. A. Controlling Shell Thickness in Core−Shell Gold Nanoparticles via Surface-Templated Adsorption of Block Copolymer Surfactants. Macromolecules. 38, 6115-6121 (2005).
  29. Kang, Y., Taton, T. A. Core/Shell Gold Nanoparticles by Self-Assembly and Crosslinking of Micellar. Block-Copolymer Shells. Angew. Chem. Int. Ed. 44, 409-412 (2005).
  30. Chen, Y., Cui, H., Li, L., Tian, Z., Tang, Z. Controlling micro-phase separation in semi-crystalline/amorphous conjugated block copolymers. Polymer Chemistry. 5, 4441-4445 (2014).
  31. Bates, F. S. Polymer-Polymer Phase Behavior. Science. 251, 898-905 (1991).
  32. Zhang, L. F., Shen, H. W., Eisenberg, A. Phase separation behavior and crew-cut micelle formation of polystyrene-b-poly(acrylic acid) copolymers in solutions. Macromolecules. 30, 1001-1011 (1997).
  33. Yu, Y., Zhang, L., Eisenberg, A. Morphogenic Effect of Solvent on Crew-Cut Aggregates of Apmphiphilic Diblock Copolymers. Macromolecules. 31, 1144-1154 (1998).
  34. Liu, C. Toroidal Micelles of Polystyrene-block-Poly(acrylic acid). Small. 7, 2721-2726 (2011).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Polistiren Blok Poliakrilik AsitNanopartik l Kaps llemeHomo PolimerizasyonGe irgen Elektron MikroskobuAsit Kaynakl D zenlemeNanopartik l Zincirleriekirdek Kabuk Nanopartik llerDiferansiyel Santrif gasyonPolimer Kendi Kendine D zenlenmesi

İlgili makaleler