باستخدام Polystyrene-

Chemistry

Your institution must subscribe to JoVE's Chemistry section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Wang, Y., Song, X., Wang, H., Chen, H. Using Polystyrene-block-poly(acrylic acid)-coated Metal Nanoparticles as Monomers for Their Homo- and Co-polymerization. J. Vis. Exp. (101), e52954, doi:10.3791/52954 (2015).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Protocol

تنبيه: يرجى التشاور مع جميع بيانات سلامة المواد ذات الصلة (MSDS). بعض المواد الكيميائية المستخدمة في هذه التوليفات هي تآكل، وسامة ومسرطنة محتملة. قد يكون النانوية المخاطر غير المعترف بها بالمقارنة مع نظرائهم الأكبر بها. يرجى استخدام ممارسات السلامة المناسبة عند تنفيذ رد فعل، بما في ذلك استخدام غطاء الدخان ومعدات الوقاية الشخصية (النظارات الواقية، والقفازات، معطف المختبر، وطول السراويل الكاملة، والأحذية المغلقة اصبع القدم، وما إلى ذلك).

1. تجميع الجسيمات النانوية المعدنية

ملاحظة: يتم غسلها جميع الأواني الزجاجية المستخدمة في توليفات مع الماء الملكي (تنبيه: حموضة عالية للغاية وتآكل، والتعامل بحذر والتصرف في أعقاب اللوائح)، تشطف جيدا ثم تجفف في 60 ° C الفرن. الشوائب المعدنية أو بقايا قد تؤدي إلى التنوي سابق لأوانه، وفشل توليف جسيمات متناهية الصغر.

  1. التوليف بين 16 و 32 نانومتر الاتحاد الافريقي الجسيمات النانوية (AuNPs)
    1. حل 10 ملغ من hydrogeن tetrachloroaurate (III) هيدرات (HAuCl 4 ∙ 3H 2 O) إلى 100 ​​مل من منزوع الأيونات (DI) الماء في قارورة جولة القاع مجهزة مكثف وبقضيب.
    2. مع التحريك على، تسخين حل لارتداد (الغليان، 100 ° C). اللون الأصفر من HAuCl 4 لم يتغير.
    3. إعداد 1٪ محلول سترات الصوديوم عن طريق إذابة 30 ملغ من سيترات الصوديوم إلى 3 مل من الماء DI.
    4. لتجميع 16 AuNPs نانومتر، وضخ 3 مل من 1٪ محلول سترات الصوديوم (1.1.3) في الغليان حل HAuCl 4 (1.1.2). الحل يشيب في حدود 1 دقيقة، ثم يتحول تدريجيا أحمر.
      1. لتجميع 32 نانومتر الاتحاد الافريقي مصادر القدرة النووية، استخدام 1.5 مل من محلول سترات الصوديوم بدلا من ذلك. على كمية أقل من اختزال يؤدي إلى التنوي متجانسة أقل اتساعا، بحيث يكون لكل نواة يمكن أن تنمو أكبر.
    5. يبقي الحل في الغليان لمدة 30 دقيقة أخرى، ثم يبرد إلى RT لاستخدامها في التفاعلات اللاحقة.
    6. يخدعشركة بحجم ومورفولوجية AuNPs الناتجة بواسطة المجهر الإلكتروني النافذ (TEM).
      1. لإعداد العينة TEM، والتركيز أولا AuNPs عن طريق نقل 1.5 مل من محلول كما توليفها، في أنبوب microcentrifuge، وأجهزة الطرد المركزي أنه في 16000 x ج لمدة 15 دقيقة. بعد إزالة طاف شفافة، وانخفاض قسامة 10 ميكرولتر من الحل بقايا على شبكة TEM النحاس. الفتيل قبالة عينة السائل الزائد باستخدام ورق الترشيح وتجفيف الشبكة النحاسية في الهواء.
      2. لإجراء توصيف TEM، تحميل عينة الشبكة النحاسية في حامل TEM، وتأمين العينة، وتحميل صاحب في غرفة عينة وفقا للإجراءات العملية القياسية (محددة لنوع / نوع من الصك). 22
  2. توليف نانواعواد الاتحاد الافريقي (AuNRs)
    1. إعداد الحل البذور. تحت التحريك القوي، إضافة 0.6 مل من 10 ملي تبريد الجليد بوروهيدريد الصوديوم (NaBH 4) إلى 10 مل من 0.25 ملم HAuCl 4 2 O أعد في 0.1 M بروميد hexadecyltrimethylammonium (CTAB) حل. يستمر التحريك لمدة 10 دقيقة.
    2. إضافة 95 مل من 0.1 M CTAB، 1 مل من 10 ملي نترات الفضة (آنيو 3)، 5 مل من 10 ملي HAuCl 4 ∙ 3H 2 O في تسلسل إلى 200 مل دورق مخروطي.
    3. إضافة 0.55 مل من 0.1 M حمض الأسكوربيك L-إلى حل، ويهز بلطف إلى التجانس الحل.
    4. إضافة على الفور 0.12 مل من محلول البذور (الخطوة 1.2.1). مزيج الحل بواسطة طيف تهتز وترك الأمر دون عائق O / N (14-16 ساعة).
  3. توليف أسلاك ر -Te (TeNWs)
    1. إعداد 10 مل من N 2 H 4 حل عن طريق خلط 1 مل من أنيق N 2 H 4 · H 2 O مع 9 مل من الماء DI.
    2. إضافة 16 ملغ من تيو 2 مسحوق ببطء إلى N 2 H 4 الحل (الخطوة 1.3.1) في كوب في RT مع الاستمرار في التحريك. في حوالي 10 دقيقة، ومسحوق يذوب تماما. والمحاليلسوف نشوئها تتغير من عديم اللون إلى الأصفر، إلى اللون الأرجواني، وأخيرا إلى اللون الأزرق، مشيرا إلى تشكيل أسلاك ر -Te.
    3. تمييع الحل 10 مرات مع dodecylsulfate الصوديوم (10 ملي) لإنهاء رد فعل. اللون الأزرق من الحل يصبح أقل كثافة بعد التخفيف.

2. تجميع PSPAA مغلف المعادن النانوية (مونومرات)

ملاحظة: في ما يلي، تستخدم كميات دقيقة لتحقيق نسبة دقيقة من المباراة النهائية DMF / المياه خليط المذيبات. لأن الصوت بقايا بعد الطرد المركزي واستخراج طاف هو دائما مختلفة، وقياس ما يقرب من حجم المخلفات بواسطة ماصة ثم تعويض عن هذا الحجم عند إضافة DMF / الماء لجعل الحلول النهائية. اختلافات صغيرة من نسبة المذيبات وعادة ما تكون ليست مشكلة.

  1. تغليف AuNPs الاتحاد الافريقي = 16 نانومتر و 32 نانومتر) مع PSPAA (AuNP @ PSPAA)
    1. تنقية AuNPالحل. إضافة 3 مل من AuNP الحل كما توليفها (الخطوة 1.1) لاثنين من أنابيب microcentrifuge (1.5 مل لكل منهما)، الطرد المركزي في 16000 x ج لمدة 15 دقيقة، وإزالة طاف. تمييع محلول مركز (~ 20 ميكرولتر) مع 160 ميكرولتر من المياه DI.
    2. إعداد محلول المخزون PSPAA عن طريق إذابة 8 ملغ من PSPAA (PS 154 - ب -PAA 49 أو PS 144 - ب -PAA 22) في 1 مل من DMF.
    3. يعد حل PSPAA عن طريق خلط 740 ميكرولتر من DMF مع 80 ميكرولتر من PS 154 - ب -PAA 49 محلول المخزون. لتغليف وAuNPs في PS 144 - ب -PAA 22 قذائف، استخدم 80 ميكرولتر من PS 144 - ب -PAA حل 22 سهم.
    4. في قارورة زجاجية، إضافة AuNPs (~ 180 ميكرولتر حل، خطوة 2.1.1) إلى 820 ميكرولتر من الحل PSPAA (الخطوة 2.1.3). الخليط النهائي لديه حجم 1 مل مع V DMF / V H2O = 4.5: 1.
    5. إضافة 40 ميكرولترحل 1،2-dipalmitoyl- SN -glycero-3-phosphothioethanol (P-SH) في الإيثانول (2 ملغ / مل).
    6. احتضان الخليط في 110 درجة مئوية لمدة 2 ساعة للسماح البوليمر التجميع الذاتي.
    7. تبرد ببطء الحل لRT في حمام الزيت. ويمكن تخزين العينة في هذه الحالة لعدة أسابيع.
    8. تأكيد تشكيل AuNP @ PSPAA مع TEM.
      1. لإعداد العينة TEM، والتركيز على AuNP @ PSPAA عن طريق نقل 200 ميكرولتر من الحل كما توليفها، في أنبوب microcentrifuge، إضافة 1.3 مل من الماء DI وأجهزة الطرد المركزي أنه في 16000 x ج لمدة 15 دقيقة.
      2. مزيج قسامة 5 ميكرولتر من محلول عينة مركزة مع 5 ميكرولتر من 1٪ من محلول موليبدات الأمونيوم وصمة عار (ملاحظة: يتم استخدام وصمة عار للعينات التي تحتوي على PSPAA لتحسين النقيض من بوليمرات)، وإسقاط الخليط على شبكة TEM النحاس. الفتيل قبالة عينة السائل الزائد باستخدام ورق الترشيح وتجفيف الشبكة النحاسية في الهواء.
  2. تغليف AuNRs مع PSPAA (AuNR @ PS <فرعية> 154 - ب -PAA 49)
    1. تنقية حل AuNR كما توليفها (الخطوة 1.2) مرتين لإزالة الزائدة CTAB. إضافة 3 مل من محلول AuNR إلى قسمين أنابيب microcentrifuge، ثم الطرد المركزي لهم في 8100 x ج لمدة 15 دقيقة. بعد إزالة طاف، إضافة 1.5 مل من الماء DI وأجهزة الطرد المركزي مرة أخرى لإزالة طاف.
    2. الجمع بين الحلول AuNR المركزة، وإضافة 160 ميكرولتر من المياه DI.
    3. في قارورة زجاجية، إضافة محلول AuNR (~ 180 ميكرولتر) إلى 820 ميكرولتر من PS 154 - ب -PAA 49 الحل (الخطوة 2.1.3). الخليط النهائي لديه حجم 1 مل مع V DMF / V H2O = 4.5: 1.
    4. إضافة 40 ميكرولتر من محلول 2-naphthalenethiol (NPSH) في الإيثانول (2 ملغ / مل) إلى الخليط.
    5. احتضان الخليط في 110 درجة مئوية لمدة 2 ساعة للسماح البوليمر التجميع الذاتي.
    6. تبرد ببطء الحل لRT.
  3. تغليف TeNWs مع PSPAA (TeNW @ PS 154- ب -PAA 49)
    1. تنقية TeNWs كما توليفها (الخطوة 1.3) لإزالة الزائدة SDS. إضافة 3 مل من محلول TeNW إلى قسمين أنابيب microcentrifuge، وأجهزة الطرد المركزي لهم في 2900 x ج لمدة 10 دقيقة. بعد إزالة طاف، إضافة 1.5 مل من الايثانول وأجهزة الطرد المركزي الأنابيب مرة أخرى. كرر هذه العملية تنقية مرة أخرى (المجموع 3 جولات من الطرد المركزي).
    2. الجمع بين الحلول TeNWs المركزة، وإضافة 160 ميكرولتر من المياه DI.
    3. إضافة محلول TeNWs (~ 180 ميكرولتر) إلى 820 ميكرولتر من PS 154 - ب -PAA 49 الحل (الخطوة 2.1.3). الخليط النهائي لديه حجم 1 مل مع V DMF / V H2O = 4.5: 1.
    4. احتضان الخليط في 110 درجة مئوية لمدة 2 ساعة.
    5. تبرد ببطء الحل لRT.
  4. تغليف الأنابيب النانوية الكربونية (الأنابيب النانوية الكربونية) مع PSPAA (CNT @ PS 154 - ب -PAA 49)
    1. مزيج 730 ميكرولتر DMF مع 80 ميكرولتر من PS 154- ب -PAA 49 حل سهم (الخطوة 2.1.2).
    2. تفريق نحو 0.05 ملغ من الأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار في PS 154 - ب 49 -PAA الحل.
      ملاحظة: من الصعب قياس الوزن صغير من الأنابيب النانوية الكربونية. وعادة ما يتم وزنه 0.2 ملغ من الأنابيب النانوية الكربونية وحوالي ربع العينة (من حيث الحجم المقدر) يضاف.
    3. يصوتن الخليط في حمام الماء المثلج حتى يصبح حل الظلام شفافة. استخدام حل واضح وتجاهل تشارك المركز الوطني للمخلفات غير قابلة للذوبان.
    4. إضافة 180 ميكرولتر من DI H 2 O قطرة الحكيم إلى الحل. الخليط النهائي لديه حجم 990 ميكرولتر مع V DMF / V H2O = 4.5: 1.
    5. يصوتن الحل في حوالي 50 درجة مئوية لمدة 2 ساعة.
    6. تبرد ببطء الحل لRT.
  5. إعداد المذيلات كروية من PS 154 - ب PAA 49.
    1. إضافة 80 ميكرولتر من PS 154 - ب -PAA 49 حل سهم (الخطوة 2.1.1) إلى 740 μلتر من DMF، ثم يضاف 180 ميكرولتر المياه، مما يجعل حل V DMF / V H2O = 4.5: 1.
    2. احتضان الحل البوليمر في 110 درجة مئوية لمدة 2 ساعة.
    3. تبرد ببطء الحل لRT.

3. هومو-البلمرة من PSPAA مغلف المعادن النانوية

  1. تركيب سلاسل سطر واحد من AuNP @ PSPAA
    1. تنقية AuNP @ PSPAA.
      1. تمييع 800 ميكرولتر من حيث تصنيعه-AuNP @ PSPAA (القسم 2.1) مع 11.2 مل من الماء، وتقسيم الحل إلى أنابيب microcentrifuge الفردية (1.5 مل لكل منهما)، وأجهزة الطرد المركزي لهم في 16000 x ج لمدة 30 دقيقة. تنفيذ اثنين من ردود فعل منفصلة، ​​وذلك باستخدام 16 نانومتر AuNPs مغلفة في PS 154 - ب -PAA 49 وAuNPs نانومتر 32 مغلفة في PS 144 - ب -PAA 22 كما أحادية.
      2. إزالة والتخلص من طاف، إضافة 1.5 مل من 0.1 ملي هيدروكسيد الصوديوم (الرقم الهيدروجيني = 10) إلى كل أنبوب الطرد المركزي ومنها AGعين في 16000 x ج لمدة 30 دقيقة لإزالة طاف.
        ملاحظة: الرقم الهيدروجيني للهيدروكسيد الصوديوم المستخدمة في الطرد المركزي في عملية تنقية لا ينبغي أن تكون مرتفعة للغاية. أن الرقم الهيدروجيني العالي يؤدي إلى تجميع أثناء الطرد المركزي، وستضم قاعدة بقايا آثار الحمض الموجود في الخطوة سلسلة النمو، مما يؤدي إلى كروي الركام.
    2. تفريق تركيزا AuNP @ PSPAA (الجمع بين جميع أنابيب) في 1 مل من DMF / H 2 O (V DMF / V H2O = 6: 1) في قارورة زجاجية، وإضافة 5 ميكرولتر من 1 M حمض الهيدروكلوريك.
      ملاحظة: من المهم للسيطرة على بقايا هيدروكسيد الصوديوم وفقدان AuNP @ PSPAA في الخطوات السابقة، حتى أن كمية حمض الهيدروكلوريك المطلوبة في عملية التجميع يتسق بين دفعات مختلفة. دوامة خليط التفاعل قبل الحضانة لضمان خلط كاملة من المكونات.
    3. احتضان الخليط عند 60 درجة مئوية لمدة 2 ساعة للسماح للتجميع، التحام، والتحول الصرفي الرئيسينإعادة قذيفة النانوية.
    4. يبرد الخليط إلى RT.
    5. لوطي-البلمرة من AuNR @ PS 154 - ب -PAA 49 و TeNW @ PS 154 - ب -PAA 49، اتبع نفس الإجراءات، بما في ذلك عمليات تنقية.
      ملاحظة: في التجارب، وعادة ما تستخدم أنابيب microcentrifuge البلاستيك لتنقية والطرد المركزي، ويتم استخدام قوارير زجاجية لردود الفعل في درجة حرارة مرتفعة. النانوية المغلفة PSPAA وعادة ما تكون مستقرة في الحلول، إلا أنه عندما فرقت في عالية DMF حل المحتوى في أنابيب microcentrifuge، وأنها ستلتزم سطح البلاستيك. لتجنب هذه الحالة، حلول نسبة عالية DMF للالنانوية على استعداد فقط في قوارير زجاجية.
  2. تركيب سلاسل خط مزدوج من AuNP @ PSPAA
    1. تنقية AuNP @ PSPAA (باتباع الخطوة 3.1.1). فقط 16 نانومتر AuNPs مغلفة في PS 154 - ب وقد تم اختبار -PAA 49 قذائف. تفريق تركيزا AuNP @ PSPAA في 1 مل من DMF / H 2 O (V DMF / V H2O = 7: 3) ​​في قارورة زجاجية، وإضافة 5 ميكرولتر من 1 M حمض الهيدروكلوريك.
    2. احتضان الخليط عند 60 درجة مئوية لمدة 2 ساعة.
    3. يبرد الخليط إلى RT.
  3. تنقية سلاسل جسيمات متناهية الصغر
    ملاحظة: كما هو وتجميع حلول تحتوي على سلاسل جسيمات متناهية الصغر المنتج، وسلاسل صغيرة / الكتل، الكتل الكبيرة، AuNP @ أحادية PSPAA، المذيلات PSPAA فارغة، DMF وحمض الزائد.
    1. إزالة المذيلات PSPAA فارغة، DMF وحامض.
      1. تمييع 800 ميكرولتر من الحل كما توليفها مع 11.2 مل من 0.1 ملي هيدروكسيد الصوديوم، وتقسيم الحل إلى أنابيب microcentrifuge الفردية (1.5 مل لكل منهما)، وأجهزة الطرد المركزي لهم في 16000 x ج لمدة 30 دقيقة.
      2. إضافة 1.5 مل من 0.1 ملي هيدروكسيد الصوديوم لتمييع الحلول المركزة، وأجهزة الطرد المركزي الأنابيب مرة أخرى في 16000 x ج لمدة 30 دقيقة. كرر هذه الخطوة مرة أخرى.
    2. إثراء AuNPsالسلاسل
      ملاحظة: الحل النقي يحتوي على سلاسل جسيمات متناهية الصغر المنتج، وسلاسل صغيرة / مجموعات، وAuNP @ أحادية PSPAA. تم فصلهم عن طريق الطرد المركزي التفاضلي.
      1. أجهزة الطرد المركزي الأنبوب في 300 x ج لمدة 25 دقيقة لعزل وإزالة الكتل الكبيرة.
      2. جمع طاف، الطرد المركزي أنه في 2000 x ج لمدة 30 دقيقة. إزالة طاف التي تحتوي في معظمها أحادية وسلاسل صغيرة / مجموعات.
      3. جمع الحل القاع، وتمييع في 1.5 مل من 0.1 ملي هيدروكسيد الصوديوم، وأجهزة الطرد المركزي في 2000 x ج لمدة 20 دقيقة لإزالة أحادية الزائدة. كرر العملية مرة أخرى.
        ملاحظة: الرقم الهيدروجيني للهيدروكسيد الصوديوم المستخدم في الطرد المركزي في كل عملية تنقية لا ينبغي أن تكون مرتفعة للغاية. أن الرقم الهيدروجيني العالي يؤدي إلى تجميع أثناء الطرد المركزي، مما تسبب في تشكيل المجاميع الكروية.
  4. تحويل سلاسل جسيمات متناهية الصغر سطر واحد إلى مزدوج / سلاسل الخط الثلاثي
    1. تنقية سلاسل سطر واحد(الخطوة 3.3.1 دون الخطوة إثراء).
    2. تركيز 800 ميكرولتر من محلول منقى إلى ~ 20 ميكرولتر بواسطة الطرد المركزي.
    3. تحويل إلى سلاسل خط مزدوج، تفريق الحل في 1 مل من DMF / H 2 O خليط المذيبات (V DMF / V H2O = 7: 3) ​​وإضافة 2.5 ميكرولتر من 1 M حمض الهيدروكلوريك، [هكل] النهائية = 2.5 مم. تحويل إلى سلاسل خط الثلاثي، واستخدام 1 مل من DMF / H 2 O (V DMF / V H2O = 3: 2) و 2.5 ملي [حمض الهيدروكلوريك] نهائي.
    4. احتضان الحل عند 70 درجة مئوية لمدة 1 ساعة للسماح للتحول النانو.
    5. تبرد ببطء الحل لRT.

4. المشارك البلمرة من PSPAA مغلف المعادن النانوية

  1. عشوائية المشارك البلمرة من 16 نانومتر AuNP @ PS 154 - ب -PAA 49 و 32 نانومتر AuNP @ PS 144 - ب -PAA 22. وهذه العملية شبيهة جدا إلى الخطوةوتستخدم 3.1 إلا أن اثنين من أحادية.
    1. تنقية النوعين من حيث تصنيعه-AuNP @ PSPAA على حدة (الخطوة 3.1.1).
    2. تفريق تتركز 16 نانومتر AuNP @ PS 154 - ب -PAA 49 و 32 نانومتر AuNP @ PS 144 - ب -PAA 22 في نسبة 1: 1 في 1 مل من DMF / H 2 O خليط (V DMF / V H2O = 6: 1).
    3. إضافة 5 ميكرولتر من 1 M حمض الهيدروكلوريك، [هكل] النهائية = 5 ملم.
    4. احتضان الحل عند 60 درجة مئوية لمدة 2 ساعة للسماح شارك في تجميع الجسيمات النانوية.
    5. تبريد حل لRT.
  2. عشوائي شارك في بلمرة من 16 نانومتر AuNP @ PS 154 - ب -PAA 49 و AuNR @ PS 154 - ب -PAA 49
    1. تنقية AuNP @ PS 154 - ب -PAA 49 و AuNR @ PS 154 - ب -PAA 49 بشكل منفصل (الخطوة 3.1.1).
    2. تفريق AuNP @ PS 154 - ب -PAA 49 و AuNR @PS 154 - ب -PAA 49 في نسبة 1: 1 في 1 مل من DMF / H 2 O خليط (V DMF / V H2O = 6: 1).
    3. إضافة 5 ميكرولتر من 1 M حمض الهيدروكلوريك، [هكل] النهائية = 5 ملم.
    4. احتضان الحل عند 60 درجة مئوية لمدة 2 ساعة للسماح شارك في تجميع الجسيمات النانوية.
    5. تبريد حل لRT.
  3. عشوائي شارك في بلمرة من 16 نانومتر AuNP @ PS 154 - ب -PAA 49 و PS 154 - ب -PAA 49 المذيلات
    1. تطهير 16 نانومتر AuNP @ PS 154 - ب -PAA 49 (الخطوة 3.1.1).
    2. إضافة AuNP المركزة @ PS 154 - ب -PAA 49 و 60 ميكرولتر من PS كروية 154 - ب -PAA 49 المذيلات (الخطوة 2.5) إلى 940 مل من DMF / H 2 O. في الحل النهائي، V DMF / V H2O = 6: 1.
    3. إضافة 5 ميكرولتر من 1 M حمض الهيدروكلوريك، [هكل] النهائية = 5 ملم.
    4. <لى> احتضان الحل عند 60 درجة مئوية لمدة 1.5 ساعة.
    5. تبريد حل لRT.
  4. عشوائية شارك في بلمرة AuNP @ PS 154 - ب -PAA 49 و PS 154 - ب -PAA 49 الحويصلات
    1. اتبع نفس الإجراءات المتبعة الخطوة 4.3.1-4.3.3.
    2. احتضان الحل عند 60 درجة مئوية لمدة 6 ساعات للسماح شكل التحول من اسطوانات PSPAA إلى الحويصلات.
    3. تبريد حل لRT.
  5. كتلة بالتطعيم لTeNWs مع AuNPs
    1. تنقية 16 نانومتر AuNP @ PS 154 - ب -PAA 49 و TeNW @ PS 154 - ب -PAA 49 (الخطوة 3.1.1)
    2. تفريق TeNW تركيزا @ PS 154 - ب -PAA 49 في 1 مل من DMF / H 2 O خليط (V DMF / V H2O = 6: 1)
    3. إضافة 2 ميكرولتر من 1 M حمض الهيدروكلوريك.
    4. احتضان الخليط عند 60 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة.
    5. إضافة يتركز 16 نانومتر AuNP @ PS 154 - ب -PAA 49 و 3 ميكرولتر من 1 M حمض الهيدروكلوريك.
    6. احتضان الخليط عند 60 درجة مئوية لمدة 2 ساعة.
    7. تبريد حل لRT.
    8. لكتلة البلمرة من الأنابيب النانوية الكربونية مع AuNPs، اتبع نفس الإجراءات المتبعة الخطوة 4.5.1-4.5.7 باستخدام CNT @ PS 154 - ب -PAA 49 (الخطوة 2.4).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

وتتميز أحادية جسيمات متناهية الصغر وسلاسل من قبل TEM الشكل 1 يدل على الصور TEM تمثيلية من PSPAA مغلفة أحادية، مؤكدا الأشكال التضاريسية والأحجام (الشكل 1). كما تبقى بعض أحادية عادة في العينة بعد "البلمرة"، وعادة ما يتم تنقية العينة وتتركز قبل استخدامها لTEM التوصيف. وقدم وصمة عار أثناء إعداد العينات TEM عن طريق خلط محلول العينة مع موليبدات الأمونيوم 1٪، وذلك لتقديم قذيفة البوليمر مع تباين واضح في الصور TEM. وتعرض الصور TEM تمثيلية من "هومو البوليمرات" و "شارك في البوليمرات" في الشكل 2 والشكل 3.

الشكل 1
الشكل 1. الصور TEM من أحادية.(A) 16 نانومتر AuNP @ PS 154 - ب -PAA 49، (B) 32 نانومتر AuNP @ PS 144 - ب -PAA 22، (C) AuNR @ PS 154 - ب -PAA 49، (D) TeNW @ PS 154 - ب -PAA 49، (E) CNT @ PS 154 - ب -PAA 49 و (F) PS 154 - ب -PAA 49 المذيلات. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 2
. الشكل 2. صور TEM من "هومو البوليمرات" الجسيمات النانوية (A) سلاسل سطر واحد من 16 نانومتر AuNP مغلفة في PS 154 - ب -PAA 49، (B) سلاسل سطر واحد من 32 AuNPs نانومتر مغلفة في PS 144 - ب -PAA 22، (C) سلاسل خط مزدوج من 16 AuNPs نانومتر مغلفة في PS 154 - ب -PAA 49 و (D) سلاسل سطر واحد من AuNR @ PS 154 - ب -PAA 49. يرجى النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (3)
الشكل 3. الصور TEM من "المشارك البوليمرات" الجسيمات النانوية (A) سلاسل عشوائية من 16 نانومتر AuNP مغلفة في PS 154 - ب -PAA 49 و 32 نانومتر AuNP مغلفة في PS 144 - ب -PAA 22، (B) عشوائي سلاسل من 16 نانومتر AuNP مغلفة في PS 154 - ب -PAA 49 و AuNR @ PS 154 - ب </ م> -PAA 49، (C) سلاسل عشوائية من 16 نانومتر AuNP مغلفة في PS 154 - ب -PAA 49 و PS 154 - ب -PAA 49 المذيلات، (D) سلاسل عشوائية من 16 نانومتر AuNP مغلفة في PS 154 - ب -PAA 49 و PS 154 - سلاسل ب -PAA 49 الحويصلات، (E) كتلة من CNT @ PS 154 - ب -PAA 49 و 16 نانومتر AuNP مغلفة في PS 154 - ب -PAA 49. (F) سلاسل كتلة من TeNW @ PS 154 - ب -PAA 49 و 16 نانومتر AuNP مغلفة في PS 154 - ب -PAA 49. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

يتم الإبلاغ عن تفاصيل الآلية من التوليفات ومناقشتها في المنشورات السابقة. 20،21 هنا نركز على الأسس المنطقية للظروف الاصطناعية. لبلمرة الجسيمات النانوية، ويفضل أن الجسيمات النانوية من حجم موحدة تستخدم. ونحن نتابع إجراءات الأدب للحصول على الجسيمات النانوية موحدة الاتحاد الافريقي، 23 نانواعواد الاتحاد الافريقي و 24 و أسلاك تي. 25 وبصفة عامة، يمكن الحصول على أفضل حجم التوحيد عندما يتم فصل المراحل التنوي والنمو. 26 وبعد انطلاقته من التنوي متجانسة، كل النوى ينمو بنفس المعدل لنفس الفترة، مما النانوية ذات الأحجام المماثلة. وهكذا، فإن حجم الجسيمات النانوية يعتمد على المبلغ الإجمالي للمواد النمو والعدد الكلي للنواة تشكلت في المرحلة التنوي الأولية.

تغليف من الجسيمات النانوية التي كتبها PSPAA ذكرت سابقا ومناقشتها. 27-29 والقيادةقوة PSPAA التجميع الذاتي هو الفصل بين مرحلة PS وPAA المجالات. 30،31 في المذيبات القطبية، PSPAA تشكل المذيلات، مع الكتل PS في الوسط وكتل PAA المذاب في المذيب تواجه الخارج. في وجود الجسيمات النانوية التي يتم functionalized مع يغاندس مسعور، يمكن للكتل PS كثف على سطح جسيمات متناهية الصغر عن طريق فان دير فال والتفاعلات مسعور، وتشكيل قذيفة micellar مع كتل PAA السطح (الشكل 1A-E). في تركيب هنا، ويستخدم PSPAA فائض لتحقيق التغليف واحد من الجسيمات النانوية. ولا يزال 27 البوليمر الزائد المذيلات PSPAA الفارغة (بدون النانوية) بعد التغليف ويمكن فصلها بسهولة عن طريق الطرد المركزي. أنهى -SH تستخدم بروابط مسعور (P-SH وNP-SH) لجعل سطح AuNPs وAuNRs مسعور. أضفنا بروابط بعد PSPAA للحد من تجميع بين الجسيمات النانوية مسعور. لTeNWs، لا يجند السطحغير الضرورة سطحها هو مسعور في جوهرها. نسبة المذيبات (V DMF V H2O) هي من الأهمية، من حيث تحسين التنقل من المجالات PS تورم 32 والسيطرة على التشكل من المذيلات PSPAA. 33،34 درجة حرارة مرتفعة ويستخدم (60-110 ° C) لتعزيز ديناميات النقابية / التفكك من المذيلات البوليمر بحيث شروط التوازن القريب لا يمكن أن يتحقق.

هو الدافع وراء البلمرة سلاسل جسيمات متناهية الصغر من قبل ميل المذيلات PSPAA لتحويل من المجالات لاسطوانات. كما يتم إضافة حمض إلى protonate الكتل PAA السطحية والحد من التنافر المتبادل بينهما، والتحول نحو المذيلات أسطواني مواتية الديناميكا الحرارية من حيث تقليل نسبة السطح إلى الحجم (S / V) من المذيلات. يؤثر على نسبة المذيبات V V DMF H2O على البوليمر المذيبات الطاقة بينية. المجال PS مع تنظيم القاعدةدرجة OWER من تورم أكثر تختلف عن المذيب وبالتالي البوليمر المذيبات الطاقة بينية أعلى. في التوليف، يتم استخدام درجة حرارة مرتفعة (60 درجة مئوية) لتعزيز التلاحم من المجالات PSPAA بعد مجموع الجسيمات النانوية. ارتفاع DMF المذيبات المحتوى (V DMF: V H2O = 6: 1) يستخدم لتجميع سلاسل جسيمات متناهية الصغر سطر واحد (الشكل 2A، 2B، 2D)، في حين مذيب مع المحتوى العالي من الماء (V DMF: V H2O = 7: 3) يستخدم لتجميع سلاسل خط مزدوج (الشكل 2C).

مدى مونومر تجميع يعتمد على التنافر المتبادل بينهما تهمة وفترة رد الفعل. 32 AuNPs نانومتر، حجمها كبير يؤدي إلى أقوى تهمة التنافر (على افتراض نفس سطح كثافة الشحنة). إضافة المزيد من حمض يمكن أن يؤدي إلى تجميع أكثر اتساعا ولكنه يعرض للخطر الانتقائية في تشكيل السلسلة. 20 وهكذا، والبوليمرات مع أقصرويعمل للحد من التنافر تهمة دون المساس الانتقائية (الشكل 2B) - كتل PAA -PAA 22 PS 144).

لتحقيق "شارك في بلمرة" النانوية، وتستخدم نوعين من أحادية المغلفة PSPAA في التجميع الذاتي. عندما تختلط قبل إضافة حمض، ويمكن الحصول على عشوائية "البوليمرات" سلاسل (الشكل 3A-B). نسبة من نوعين من الجسيمات النانوية في سلاسل الناتجة تعتمد على، ولكن ليست يتناسب طرديا مع، ونسبة تركيز الأولية للأحادية. ويمكن أيضا المذيلات PSPAA فارغة أن تستخدم أحادية، وإعطاء شرائح البوليمر أسطواني داخل سلاسل جسيمات متناهية الصغر (الشكل 3C). هذه القطاعات يمكن أن تتحول إلى حويصلات عند التسخين لفترات طويلة (6 ساعات) في 60 ° C (الشكل 3D). كتلة سلاسل النانوية هي أكثر صعوبة للتحضير، وسلاسل بعد التوليف وتنقية جANNOT يتم بسهولة إعادة تنشيط لإضافة 2 نوع الثاني من أحادية. بغير طهور، وظلت أحادية في العينة بعد تشكيل كتلة 1 الحادي وسوف تتداخل مع نمو الكتلة الثانية 2. نستخدم الأنابيب النانوية الكربونية وTeNWs مع الجانب نسبة عالية لبناء شارع كتلة 1، بحيث النانوية يمكن أن "تتبلمر" ضمن نفس خليط التفاعل لنمو الكتلة الثانية 2 (الشكل 3E-F).

في الختام، علينا أن نظهر طريقة عامة لإعداد PSPAA مغلفة الجسيمات النانوية السلاسل. وترد النانوية المعدنية مع حجم والجانب نسب مختلفة لتجميع إلى "هومو البوليمرات"، والتي يمكن السيطرة عليها من سطر واحد إلى سلاسل خط الثلاثي. يتم إعداد "بوليمرات" عشوائية أو كتلة الجسيمات النانوية أيضا من خلال الجمع بين نوعين من PSPAA مغلفة الجسيمات النانوية. تطوير هذه الممرات رد فعل جديدة واستكشاف الكامنةالآليات الحجارة يخطو نحو تخليق الرشيد للالأجهزة النانوية المعقدة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Gold(III) chloride trihydrate, ACS reagent, ≥49.0% Au basis Sigma-Aldrich G4022 HAuCl4
Sodium citrate dihydrate, 99% Alfa Aesar A12274
Sodium borohydride, ≥99% Sigma-Aldrich 71321, Fluka
Hexadecyltrimethylammonium bromide, ≥98% Sigma-Aldrich H5882 CTAB
Silver Nitrate, 99.9999% trace metals basis Sigma-Aldrich 204390
L-ascorbic acid, BioXtra, ≥99.0%, crystalline Sigma-Aldrich A5960
Tellurium dioxide, ≥99%  Sigma-Aldrich 243450
Hydrazine monohydrate, 64-65%, reagent grade, 98% Sigma-Aldrich 207942
Poly(styrene-b-acrylic acid) (PS154-PAA49) Polymer Source P4673A-SAA PS16000-PAA3500
Poly(styrene-b-acrylic acid) (PS144-PAA28) Polymer Source P4002-SAA PS15000-PAA1600
2-Naphthalenethiol, ≥99.0% (GC) Sigma-Aldrich 88910, Fluka
Sodium dodecyl sulfate, 99% Alfa Aesar A11183
single wall carbon nanotubes, 99% ultra-pure NanoIntegris PC10344a
Sodium hydroxide Sinopharm S1900136
1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphothioethanol (sodium salt) Avanti polar lipids 870160P PSH
N,N-dimethylformamide Merck SA4s640012
Ethanol, absolute Fischer E/0650DF/17
Hydrochloric acid, 37% Honey well 10189005 Dilute to 1 M before use

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics