Çok fonksiyonlu Hibrid Fe ₂ O ₃ Verimli plasmonik Isıtma -Au Nanoparçacıklar

Bu araştırma çalışmasının genel amacı, ıslak kimyasal bir yaklaşımla üretilen yeni bir çok işlevli demir oksit altın nanoparçacık sınıfının özelliklerini araştırmak ve plazmonik etkiler yoluyla ışığı ısıya nasıl verimli bir şekilde dönüştürebileceklerini göstermektir. Endüstriyel uygulamalar için asil metal nanopartiküllerle ilişkili maliyetleri azaltmanın bir yolu, maliyetin çok altında aynı özelliklere sahip daha ucuz alternatifler oluşturmaktır. Örneğin, demir oksit altın nanopartikülleri, sulu çözeltileri saf altın nanopartiküller kadar verimli bir şekilde fototermal olarak ısıtırken, ikincisinin orijinal özelliklerini koruyabilir.

Düşük maliyetleri ve benzersiz özellikleri nedeniyle, nanopartiküllerimiz AnaLight fototermal manipülasyon, biyomedikal görüntüleme ve algılama, analitik işleme ve manyetik algılama gibi uygulamalar için kullanılabilir. Bu işleme başlamak için, deiyonize suda 25 miliMolar'lık bir demir oksit stok çözeltisi hazırlayın. 25 mililitrelik bir şişeye 10 mililitre deiyonize su ve bir karıştırma çubuğu ekleyin.

Şişeyi bir ısıtma bloğuna yerleştirdikten sonra, 100 mikrolitre demir oksit stok çözeltisi ekleyin ve karışımı yaklaşık beş dakika karıştırarak ısıtın. Daha sonra, 0.1 gram sodyum sitratı 10 mililitre suda çözerek 10 mililitre% 1 sodyum sitrat çözeltisi hazırlayın. Demir oksit çözeltisini içeren şişeye 1 mililitre% 1 sodyum sitrat çözeltisi ekleyin.

Çözeltiyi 100 santigrat dereceye ısıttıktan sonra, şişeye 250 mikrolitre 0.01 Molar kloroaurik asit ekleyin. Çözeltiyi 10 dakika boyunca 100 derecede ısıtmaya devam edin. Ardından, çözeltiyi ısıtma bloğundan çıkarın ve bir ila iki saat oda sıcaklığına soğumaya bırakın.

Bunu takiben, numuneleri 4.700 x g'da yedi dakika santrifüjleyerek saflaştırın. Bittiğinde, süpernatanı numunelerden çıkarın. Daha sonra, nanopartikülleri bir mililitreye kadar deiyonize su içinde yeniden dağıtın.

Nanopartikülleri karakterize etmek için, kırmızımsı kahverengi sulu çözeltinin üç mililitresini bir metakrilat küvetine yerleştirin. Ticari olarak satın alınan bir mıknatısı küvetin yakınına yerleştirin. Bu noktada, lazer güç kaynağını açın ve dengeleyin.

Denge pencerelerini, lazer yolunu engellemeyecek veya IR termokupllarını engellemeyecek şekilde konumlandırın. IR termokupllarından koruyucu kapakları çıkardıktan sonra, veri toplama yazılım programını açın, Çalıştır'a tıklayın ve ölçümü Isınma olarak adlandırın.Sistem ısınırken, bir başlıkta, istenen çözeltinin uygun miktarını bir metakrilat küvetine pipetleyerek numuneyi hazırlayın. Lazer gücünü, zar zor görülebilen bir ışın üreten en düşük ayara ayarlayın.

Lazer ışını noktasının engellenmediğinden ve IR termokuplunun odak noktasında kaldığından emin olmak için kontrol edin. Bunu takiben, numuneyi, küvetin yan tarafı termokuplun IR ölçüm ışınına dik olacak ve lazer ışını noktası çözeltinin merkezine çarpacak şekilde denge koluna yerleştirin. Işın artık görünmeyene kadar lazer gücünü azaltın.

Isınma tamamlandığında ölçüm programını durdurun ve yazılımdan çıkın. Bakiyeyi yeniden sıfırladıktan ve veri toplama yazılım programını açtıktan sonra, Çalıştır'a tıklayın ve veri dosyası için bir ad oluşturun. Kaydet'e tıklayarak veri toplamaya başlayın.

120 saniye veri topladıktan sonra lazer gücünü istediğiniz ayara getirin. 1000 saniye daha veri topladıktan sonra, lazer gücünü minimum ayara getirin ve lazer güç kaynağını kapatın. Deney tamamlandıktan sonra programdan çıkın.

Her şeyi kapattıktan ve tüm ekipmanı kurtardıktan sonra, daha sonraki işlemler için deneysel verileri ascii formatında kaydedin. SEM analizi, daha küçük, parlak ve yuvarlak altın nanopartikülleri ile işlevselleştirilmiş görünen yuvarlatılmış düzensiz demir oksit partiküllerinin agregalarını gösteren demir oksit altın nanopartiküllerinin morfolojisini ortaya koymaktadır. Hibrit nanopartiküllerin UV-Vis-NIR spektrumunda belirgin bir absorbans zirvesi 520 nanometrede gözlenir ve demir oksidi işlevselleştiren altın nanopartiküllerin LSPR moduna atfedilir.

Reaksiyon çözeltisinin UV-Vis absorbans spektrumları, çözelti içinde dağılmış demir oksit nanopartiküllerine atfedilen bazı başlangıçta hafif görünür ışık emilimini gösterir. Reaksiyon ilerledikçe, 1.5 dakikada bir tepe oluşur, bu da altın nanopartikül oluşumuna ve demir oksit yüzeyinde birikmeye karşılık gelir. Demir oksit altın ve altın nanopartiküllerinin fototermal ısıtma ölçümleri, sıcaklıkların 40 santigrat dereceden fazla artmasıyla neredeyse aynı bir sıcaklık profili sergiler.

Deiyonize su deneyi, nanopartikül çözeltilerindeki sıcaklık artışının yalnızca nanopartiküllerdeki emilen elektromanyetik enerjinin dağılmasından kaynaklandığını gösteren bir değişiklik göstermez. Nanopartikül çözeltisi için kütledeki değişim, arka plan buharlaşma hızından çok daha büyüktür, bu da önemli bir oranda buhar üretmek için yeterince yüksek yüzey sıcaklıklarını gösterir. Bir kez ustalaştıktan sonra, bu teknik uygun şekilde yapılırsa iki saat içinde yapılabilir.

Bu prosedürü denerken, tekrarlanabilir sonuçlar elde etmek için temiz laboratuvar cam malzemeleri kullanmak önemlidir. Bu prosedürü takiben, lazer kaynaklı herhangi bir hasar olup olmadığını belirlemek için elektron mikroskobu, UV-Vis ve DLS gibi diğer yöntemler uygulanabilir. Açık lazer ışınlarıyla çalışırken, sistemi minimum lazer güçleriyle hizalamak, yabancı engelleyici başıboş yansımaları kontrol etmek ve mümkün olduğunda lazeri kapatmak ve gerektiğinde uygun lazer koruyucu gözlük takmak gibi uygun önlemleri alın.

Bu videoyu izledikten sonra, büyük miktarlarda ucuz nanopartiküllerin nasıl üretileceğini ve gerçek dünya uygulamaları için kablosuz ve isteğe bağlı olarak hedeflenen ısının nasıl üretileceğini iyi anlamış olmalısınız.