Polystyrene- का प्रयोग

Chemistry

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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).

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Abstract

Protocol

सावधानी: सभी प्रासंगिक सामग्री सुरक्षा डाटा शीट (एमएसडीएस) से परामर्श करें। इन संश्लेषण में प्रयुक्त कुछ रसायनों, संक्षारक विषाक्त और संभवतः कासीनजन हैं। उनके थोक समकक्षों की तुलना में Nanomaterials के अपरिचित को खतरा हो सकता है। (आदि, सुरक्षा चश्मा, दस्ताने, प्रयोगशाला कोट, पूरी लंबाई की पैंट बंद पैर के जूते) धूआं हुड और व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण के उपयोग सहित, प्रतिक्रिया जब प्रदर्शन उचित सुरक्षा प्रथाओं का उपयोग करें।

धातु नैनोकणों 1. संश्लेषण

नोट: संश्लेषण में इस्तेमाल सभी कांच के बने पदार्थ एक्वा regia से धो रहे हैं (चेतावनी: अत्यधिक अम्लीय और संक्षारक, सावधानी के साथ संभाल और नियमों का पालन निपटाने), अच्छी तरह से rinsed, और फिर 60 डिग्री सेल्सियस ओवन में सूख गया। धातु अशुद्धता या छाछ समय से पहले न्यूक्लिएशन और nanoparticle संश्लेषण की विफलता के लिए नेतृत्व कर सकते हैं।

  1. 16 और 32 एनएम एयू नैनोकणों के संश्लेषण (AuNPs)
    1. Hydroge के 10 मिलीग्राम भंगएन tetrachloroaurate (तृतीय) हाइड्रेट एक कंडेनसर और एक हलचल पट्टी के साथ सुसज्जित एक दौर नीचे फ्लास्क में विआयनीकृत (डीआई) पानी की 100 मिलीलीटर में (HAuCl 4 ∙ 3H 2 हे)।
    2. पर सरगर्मी के साथ, भाटा के लिए (उबलते, 100 डिग्री सेल्सियस) समाधान गर्मी। HAuCl 4 के पीले रंग अपरिवर्तित बनी हुई है।
    3. डि पानी के 3 मिलीलीटर में सोडियम साइट्रेट के 30 मिलीग्राम भंग करके एक 1% सोडियम साइट्रेट समाधान तैयार है।
    4. उबलते HAuCl 4 समाधान (1.1.2) में 1% सोडियम साइट्रेट समाधान (1.1.3) के 3 मिलीलीटर इंजेक्षन, 16 एनएम AuNPs synthesize करने के लिए। समाधान 1 मिनट के भीतर ग्रे बदल जाता है, और फिर धीरे धीरे लाल हो जाता है।
      1. 32 एनएम एयू एनपीएस के संश्लेषण के लिए, बजाय सोडियम साइट्रेट समाधान के 1.5 मिलीलीटर का उपयोग करें। प्रत्येक नाभिक बड़ा हो जाना कर सकते हैं ताकि reductant की छोटी राशि, कम व्यापक सजातीय न्यूक्लिएशन की ओर जाता है।
    5. एक और 30 मिनट के लिए उबलते पर समाधान रखें, और उसके बाद की प्रतिक्रियाओं में उपयोग के लिए आरटी के लिए शांत हो जाओ।
    6. चोरसंचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (मंदिर) द्वारा जिसके परिणामस्वरूप AuNPs के आकार और आकृति विज्ञान फर्म।
      1. , मंदिर का नमूना तैयार करने के पहले एक microcentrifuge ट्यूब में के रूप में संश्लेषित समाधान के 1.5 मिलीलीटर स्थानांतरित करके AuNPs ध्यान केंद्रित है, और 15 मिनट के लिए 16,000 XG पर यह अपकेंद्रित्र। पारदर्शी सतह पर तैरनेवाला हटाने के बाद, एक मंदिर तांबा ग्रिड पर छाछ समाधान की एक 10 μl विभाज्य ड्रॉप। एक फिल्टर पेपर का उपयोग अतिरिक्त तरल नमूना बंद बाती और हवा में तांबे ग्रिड सूखी।
      2. नमूना सुरक्षित, मंदिर धारक में तांबे ग्रिड नमूना लोड, मंदिर लक्षण वर्णन का संचालन, और (साधन के प्रकार / ब्रांड के लिए विशिष्ट) मानक संचालन प्रक्रियाओं का पालन नमूना चेंबर में धारक लोड करने के लिए। 22
  2. एयू nanorods की संश्लेषण (AuNRs)
    1. बीज समाधान तैयार है। जोरदार सरगर्मी के तहत, 0.25 मिमी HAuCl 4 के 10 एमएल के लिए 10 मिमी बर्फ से ठंडा सोडियम borohydride के 0.6 मिलीलीटर (NaBH 4) जोड़ने 2 हे 0.1 एम hexadecyltrimethylammonium ब्रोमाइड (CTAB) समाधान में तैयार ∙। 10 मिनट के लिए सरगर्मी जारी रखें।
    2. 0.1 एम CTAB के 1 मिलीलीटर 10 मिमी चांदी नाइट्रेट 95 मिलीलीटर जोड़ें (Agno 3), एक 200 मिलीलीटर शंक्वाकार फ्लास्क में 10 मिमी HAuCl अनुक्रम में 4 ∙ 3H 2 हे के 5 मिलीलीटर।
    3. समाधान के लिए 0.1 एम एल-एस्कॉर्बिक एसिड की 0.55 मिलीलीटर जोड़ें, और समाधान homogenize धीरे हिला।
    4. इसके तत्काल बाद बीज समाधान (चरण 1.2.1) के 0.12 मिलीलीटर जोड़ने। कोमल झटकों के द्वारा समाधान मिश्रण है और यह अबाधित हे / एन (14-16 घंटा) छोड़ दें।
  3. टी -Te nanowires के संश्लेषण (TeNWs)
    1. डि पानी के 9 मिलीलीटर के साथ स्वच्छ 2 एन एच 4 · एच 2 ओ के 1 मिलीलीटर के मिश्रण से 2 एन एच 4 समाधान के 10 एमएल तैयार करें।
    2. लगातार सरगर्मी के तहत आरटी पर एक बीकर में 2 एन एच 4 समाधान (चरण 1.3.1) के लिए 2 पाउडर धीरे धीरे Teo के 16 मिलीग्राम जोड़ें। के बारे में 10 मिनट में, पाउडर पूरी तरह घुल। समाधानtion के टी -Te nanowires के गठन का संकेत है, नीले रंग के लिए अंततः बैंगनी, एम्बर को बेरंग से बदलने के लिए, और होगा।
    3. प्रतिक्रिया को समाप्त करने के लिए समाधान सोडियम dodecylsulfate (10 मिमी) के साथ 10 बार पतला। समाधान के नीले रंग के कमजोर पड़ने के बाद कम तीव्र हो जाता है।

PSPAA समझाया नैनोकणों धातु 2. संश्लेषण (monomers)

नोट: निम्नलिखित में, सटीक मात्रा अंतिम DMF / पानी विलायक मिश्रण का एक सटीक अनुपात हासिल करने के लिए उपयोग किया जाता है। Centrifugation और सतह पर तैरनेवाला की निकासी के बाद अवशेषों मात्रा हमेशा अलग होता है, मोटे तौर पर पिपेट द्वारा अवशेषों की मात्रा को मापने और अंतिम समाधान बनाने के लिए DMF / पानी जोड़ने फिर जब इस खंड के लिए क्षतिपूर्ति। विलायक अनुपात के छोटे बदलाव आमतौर पर एक समस्या नहीं हैं।

  1. PSPAA साथ AuNPs (डी एयू = 16 एनएम, 32 एनएम) समाहित (AuNP PSPAA @)
    1. AuNP का शुद्धिकरणसमाधान। 15 मिनट के लिए 16,000 XG पर दो microcentrifuge ट्यूब (1.5 मिलीलीटर प्रत्येक), अपकेंद्रित्र के रूप में संश्लेषित AuNP समाधान (1.1 कदम) के 3 मिलीलीटर जोड़ें और सतह पर तैरनेवाला हटा दें। डि पानी के 160 μl के साथ केंद्रित समाधान (~ 20 μl) पतला।
    2. DMF के 1 मिलीलीटर में (ख -PAA 22 - - बी -PAA 49 या PS 144 पी एस 154) PSPAA के 8 मिलीग्राम भंग करके PSPAA शेयर समाधान तैयार है।
    3. बी -PAA 49 शेयर समाधान - पी एस 154 में से 80 μl के साथ DMF के 740 μl मिश्रण से एक PSPAA समाधान तैयार है। पुनश्च 144 में AuNPs encapsulating के लिए - बी -PAA 22 शेयर समाधान - बी -PAA 22 गोले, पी एस 144 में से 80 μl का उपयोग करें।
    4. एक कांच की शीशी में, PSPAA समाधान (चरण 2.1.3) के 820 μl को AuNPs (~ 180 μl समाधान, कदम 2.1.1) जोड़ें। अंतिम मिश्रण वी DMF / वी एच 2 ओ = 4.5 के साथ 1 मिलीलीटर की एक मात्रा है: 1।
    5. 40 μl जोड़ेंइथेनॉल में 1,2-dipalmitoyl- एस.एन. -glycero-3-phosphothioethanol (पी-एसएच) (2 मिलीग्राम / एमएल) का समाधान।
    6. बहुलक आत्म विधानसभा अनुमति देने के लिए 2 घंटे के लिए 110 डिग्री सेल्सियस पर मिश्रण सेते हैं।
    7. धीरे धीरे तेल स्नान में आर टी का हल शांत करते हैं। नमूना सप्ताह के लिए इस राज्य में संग्रहीत किया जा सकता है।
    8. मंदिर के साथ AuNP @ PSPAA के गठन की पुष्टि करें।
      1. 15 मिनट के लिए डि पानी और सेंट्रीफ्यूज यह 1.3 मिलीलीटर XG 16,000 पर जोड़ने के लिए, एक microcentrifuge ट्यूब में के रूप में संश्लेषित समाधान के 200 μl स्थानांतरित करके AuNP @ PSPAA ध्यान केंद्रित, मंदिर का नमूना तैयार करने के लिए।
      2. (नोट: दाग पॉलिमर के विपरीत में सुधार करने के लिए PSPAA युक्त नमूने के लिए प्रयोग किया जाता है) 1% अमोनियम molybdate दाग समाधान के 5 μl के साथ केंद्रित नमूना समाधान के 5 μl विभाज्य मिश्रण है, और एक मंदिर तांबा ग्रिड पर मिश्रण ड्रॉप। एक फिल्टर पेपर का उपयोग अतिरिक्त तरल नमूना बंद बाती और हवा में तांबे ग्रिड सूखी।
  2. PSPAA (AuNR @ पुनश्च <साथ AuNRs समाहितउप> 154 - बी -PAA 49)
    1. अतिरिक्त CTAB दूर करने के लिए दो बार (1.2 चरण) के रूप में संश्लेषित AuNR समाधान शुद्ध। दो microcentrifuge ट्यूबों में AuNR समाधान के 3 मिलीलीटर जोड़ें, और फिर 15 मिनट के लिए 8,100 XG पर उन्हें अपकेंद्रित्र। सतह पर तैरनेवाला हटाने के बाद, सतह पर तैरनेवाला दूर करने के लिए फिर से डि पानी और सेंट्रीफ्यूज के 1.5 मिलीलीटर जोड़ने।
    2. केंद्रित AuNR समाधान गठबंधन, और डि पानी के 160 μl जोड़ें।
    3. बी -PAA 49 समाधान (चरण 2.1.3) - एक कांच की शीशी में, पी एस 154 की 820 μl को AuNR समाधान (~ 180 μl) जोड़ें। अंतिम मिश्रण वी DMF / वी एच 2 ओ = 4.5 के साथ 1 मिलीलीटर की एक मात्रा है: 1।
    4. मिश्रण में इथेनॉल में 2-naphthalenethiol (NpSH) (2 मिलीग्राम / एमएल) के 40 μl समाधान जोड़ें।
    5. बहुलक आत्म विधानसभा अनुमति देने के लिए 2 घंटे के लिए 110 डिग्री सेल्सियस पर मिश्रण सेते हैं।
    6. धीरे-आर टी का हल शांत करते हैं।
  3. PSPAA (TeNW @ पी एस 154 के साथ TeNWs समाहित- बी -PAA 49)
    1. अतिरिक्त एसडीएस को दूर करने के रूप में संश्लेषित TeNWs (1.3 चरण) शुद्ध। दो microcentrifuge ट्यूबों में TeNW समाधान के 3 मिलीलीटर जोड़ें, और 10 मिनट के लिए 2900 XG पर उन्हें अपकेंद्रित्र। सतह पर तैरनेवाला हटाने के बाद, इथेनॉल के 1.5 मिलीलीटर जोड़ने और फिर ट्यूब अपकेंद्रित्र। इस शुद्धिकरण की प्रक्रिया एक बार फिर (centrifugation के कुल 3 राउंड) दोहराएँ।
    2. केंद्रित TeNWs समाधान गठबंधन, और डि पानी के 160 μl जोड़ें।
    3. बी -PAA 49 समाधान (चरण 2.1.3) - पी एस के 820 μl 154 को TeNWs समाधान (~ 180 μl) जोड़ें। अंतिम मिश्रण वी DMF / वी एच 2 ओ = 4.5 के साथ 1 मिलीलीटर की एक मात्रा है: 1।
    4. 2 घंटे के लिए 110 डिग्री सेल्सियस पर मिश्रण सेते हैं।
    5. धीरे-आर टी का हल शांत करते हैं।
  4. PSPAA साथ समाहित कार्बन नैनोट्यूब (CNTs) (CNT @ पुनश्च 154 - बी -PAA 49)
    1. पुनश्च 154 के 80 μl के साथ 730 μl DMF मिक्स- बी -PAA 49 शेयर समाधान (चरण 2.1.2)।
    2. बी -PAA 49 समाधान - पी एस 154 में एकल दीवार CNTs की के बारे में 0.05 मिलीग्राम फैलाने।
      नोट: यह CNTs की छोटी वजन को मापने के लिए कठिन है; आमतौर पर CNTs की 0.2 मिलीग्राम तौला जाता है और लगभग एक चौथाई (अनुमानित मात्रा से) नमूने के लिए जोड़ा है।
    3. यह एक पारदर्शी अंधेरे समाधान हो जाता है जब तक एक आइस-पानी के स्नान में मिश्रण Sonicate। स्पष्ट समाधान का प्रयोग करें और अघुलनशील अवशेषों CNTs त्यागें।
    4. समाधान के लिए 2 हे बूंद-वार डि एच के 180 μl जोड़ें। अंतिम मिश्रण वी DMF / वी एच 2 ओ = 4.5 के साथ 990 μl की एक मात्रा है: 1।
    5. 2 घंटे के लिए लगभग 50 डिग्री सेल्सियस पर समाधान Sonicate।
    6. धीरे-आर टी का हल शांत करते हैं।
  5. B- PAA 49 - पी एस 154 की गोलाकार मिसेलस तैयार करें।
    1. 740 μ बी -PAA 49 शेयर समाधान (चरण 2.1.1) - पी एस 154 में से 80 μl जोड़ेंDMF के एल, फिर वी DMF / वी एच 2 ओ = 4.5 का एक समाधान है, जिससे 180 μl पानी जोड़ने के लिए: 1।
    2. 2 घंटे के लिए 110 डिग्री सेल्सियस पर बहुलक समाधान सेते हैं।
    3. धीरे-आर टी का हल शांत करते हैं।

PSPAA समझाया धातु नैनोकणों 3. होमो-polymerization

  1. AuNP @ PSPAA से एकल लाइन श्रृंखला के संश्लेषण
    1. AuNP @ PSPAA शुद्ध।
      1. , पानी की 11.2 मिलीलीटर के साथ के रूप में संश्लेषित AuNP @ PSPAA (धारा 2.1) के 800 μl पतला व्यक्ति microcentrifuge ट्यूबों में समाधान (1.5 मिलीलीटर प्रत्येक) विभाजित है, और 30 मिनट के लिए 16,000 XG पर उन्हें अपकेंद्रित्र। बी -PAA 49 और पी एस 144 में समझाया 32 एनएम AuNPs - - मोनोमर्स के रूप में बी -PAA 22 पी एस 154 में समझाया 16 एनएम AuNPs का उपयोग करते हुए दो अलग-अलग प्रतिक्रियाओं बाहर ले।
      2. निकालें और सतह पर तैरनेवाला त्यागें, 1.5 मिलीलीटर 0.1 मिमी NaOH (पीएच = 10) में से प्रत्येक ट्यूब को जोड़ने और उन्हें एजी अपकेंद्रित्र30 मिनट के लिए 16,000 XG पर ऐन सतह पर तैरनेवाला हटाने के लिए।
        नोट: शोधन प्रक्रिया में centrifugation के लिए इस्तेमाल किया NaOH के पीएच बहुत अधिक नहीं होना चाहिए। उच्च पीएच centrifugation के दौरान एकत्रीकरण के लिए नेतृत्व करेंगे, और अवशेषों के आधार समुच्चय गोलाकार के लिए अग्रणी, चेन-विकास चरण में एसिड के प्रभाव को शामिल होगा।
    2. DMF के 1 मिलीलीटर में केंद्रित AuNP @ PSPAA (सभी ट्यूबों गठबंधन) फैलाने / एच 2(वी DMF / वी एच 2 ओ = 6: 1) एक कांच की शीशी में, और 1 एम एचसीएल के 5 μl जोड़ें।
      नोट: विधानसभा की प्रक्रिया में आवश्यक एचसीएल राशि विभिन्न बैचों के बीच लगातार इतना है कि यह पिछले चरणों में AuNP @ PSPAA के अवशेषों NaOH और नुकसान को नियंत्रित करने के लिए महत्वपूर्ण है। घटकों का पूरा मिश्रण सुनिश्चित करने के लिए ऊष्मायन से पहले प्रतिक्रिया मिश्रण भंवर।
    3. सीओ के एकत्रीकरण, एकीकरण, और रूपात्मक परिवर्तन की अनुमति देने के 2 घंटे के लिए 60 डिग्री सेल्सियस पर मिश्रण सेतेफिर से खोल नैनोकणों।
    4. आरटी के लिए मिश्रण ठंडा।
    5. बी -PAA 49 और TeNW @ पुनश्च 154 - - AuNR @ पी एस 154 की होमो-polymerization के लिए बी -PAA 49, शोधन प्रक्रियाओं सहित, उसी प्रक्रिया का पालन करें।
      नोट: प्रयोगों में, प्लास्टिक microcentrifuge ट्यूब आमतौर पर शुद्धि और centrifugation के लिए उपयोग किया जाता है, और कांच की शीशियों ऊंचा तापमान पर प्रतिक्रियाओं के लिए उपयोग किया जाता है। Microcentrifuge ट्यूब में उच्च DMF सामग्री समाधान में छितरी हुई जब PSPAA में लिपटे नैनोकणों, सिवाय इसके कि समाधान में आम तौर पर स्थिर रहे हैं, वे प्लास्टिक की सतह के लिए छड़ी होगी। इस स्थिति से बचने के लिए, नैनोकणों के उच्च DMF सामग्री समाधान केवल कांच की शीशियों में तैयार कर रहे हैं।
  2. AuNP @ PSPAA से डबल लाइन श्रृंखला के संश्लेषण
    1. (चरण 3.1.1 का पालन करते हुए) AuNP @ PSPAA शुद्ध। पुनश्च 154 में समझाया केवल 16 एनएम AuNPs - बी -PAA 49 गोले परीक्षण किया गया है। DMF के 1 मिलीलीटर में केंद्रित AuNP @ PSPAA फैलाने / एच 2(वी DMF / वी एच 2 ओ = 7: 3) ​​एक कांच की शीशी में, और 1 एम एचसीएल के 5 μl जोड़ें।
    2. 2 घंटे के लिए 60 डिग्री सेल्सियस पर मिश्रण सेते हैं।
    3. आरटी के लिए मिश्रण ठंडा।
  3. Nanoparticle श्रृंखला के शुद्धीकरण
    नोट: के रूप में synthesize समाधान उत्पाद nanoparticle चेन, छोटे श्रृंखला / समूहों, बड़े agglomerates, AuNP @ PSPAA मोनोमर्स, खाली PSPAA मिसेलस, DMF और अतिरिक्त एसिड होते हैं।
    1. खाली PSPAA मिसेलस, DMF और एसिड निकालें।
      1. व्यक्तिगत microcentrifuge ट्यूबों में समाधान (1.5 मिलीलीटर प्रत्येक) को विभाजित, 0.1 मिमी NaOH के 11.2 मिलीलीटर के साथ के रूप में संश्लेषित समाधान के 800 μl पतला, और 30 मिनट के लिए 16,000 XG पर उन्हें अपकेंद्रित्र।
      2. 30 मिनट के लिए 16,000 XG पर फिर ट्यूब केंद्रित समाधान पतला करने के लिए 0.1 मिमी NaOH के 1.5 मिलीलीटर जोड़ें, और अपकेंद्रित्र। एक बार फिर इस चरण को दोहराएँ।
    2. AuNPs को समृद्धचेन
      नोट: शुद्ध समाधान उत्पाद nanoparticle चेन, छोटे श्रृंखला / समूहों, और AuNP @ PSPAA मोनोमर्स गये हैं। वे अंतर centrifugation द्वारा अलग हो गए थे।
      1. अलग और बड़े agglomerates दूर करने के लिए 25 मिनट के लिए 300 XG पर ट्यूब अपकेंद्रित्र।
      2. 30 मिनट के लिए 2,000 XG पर यह अपकेंद्रित्र, सतह पर तैरनेवाला लीजिए। ज्यादातर monomers और छोटे श्रृंखला / समूहों युक्त सतह पर तैरनेवाला निकालें।
      3. 20 मिनट के अतिरिक्त मोनोमर्स को दूर करने के लिए 2,000 XG पर 1.5 0.1 मिमी NaOH के एमएल, और अपकेंद्रित्र में यह पतला, नीचे समाधान लीजिए। एक बार फिर इस प्रक्रिया को दोहराएं।
        नोट: सभी शुद्धिकरण की प्रक्रिया में centrifugation में इस्तेमाल NaOH के पीएच बहुत अधिक नहीं होना चाहिए। उच्च पीएच गोलाकार समुच्चय के गठन के कारण, centrifugation के दौरान एकत्रीकरण के लिए नेतृत्व करेंगे।
  4. एकल लाइन nanoparticle श्रृंखला के परिवर्तन / ट्रिपल-लाइन चेन डबल करने के लिए
    1. एकल लाइन चेन शुद्ध(समृद्ध कदम के बिना एक कदम 3.3.1)।
    2. Centrifugation द्वारा ~ 20 μl के लिए शुद्ध समाधान के 800 μl ध्यान लगाओ।
    3. डबल लाइन जंजीरों को बदलने के लिए, DMF / एच के 1 मिलीलीटर में समाधान फैलाने 2 हे मिश्रण विलायक (वी DMF / वी एच 2 ओ = 7: 3) ​​और 1 एम एचसीएल के 2.5 μl, [एचसीएल] अंतिम = 2.5 मिमी जोड़ें। DMF / एच 2 ओ के 1 मिलीलीटर का उपयोग करें, ट्रिपल-लाइन जंजीरों को बदलने के लिए (वी DMF / वी एच 2 ओ = 3: 2) और 2.5 मिमी [एचसीएल] अंतिम।
    4. Nanostructures के परिवर्तन की अनुमति के लिए 1 घंटे के लिए 70 डिग्री सेल्सियस पर समाधान सेते हैं।
    5. धीरे-आर टी का हल शांत करते हैं।

PSPAA समझाया नैनोकणों धातु 4. सह-polymerization

  1. बी -PAA 49 और 32 एनएम AuNP पुनश्च 144 @ - - बी -PAA 22 पी एस 154 @ 16 एनएम AuNP की रैंडम सह polymerization की। प्रक्रिया कदम के समान हैकि दो मोनोमर्स को छोड़कर 3.1 उपयोग किया जाता है।
    1. अलग-अलग रूप में संश्लेषित AuNP @ PSPAA (चरण 3.1.1) के दो प्रकार के शुद्ध।
    2. फैलाने केंद्रित 16 एनएम AuNP @ पुनश्च 154 - बी -PAA 49 और 32 एनएम AuNP पुनश्च 144 @ - बी -PAA 22 में 1: 1 के अनुपात में DMF / एच 2 ओ मिश्रण का 1 मिलीलीटर (वी DMF / वी एच 2 ओ = 6: 1)।
    3. 1 एम एचसीएल के 5 μl, [एचसीएल] अंतिम = 5 मिमी जोड़ें।
    4. नैनोकणों के सह विधानसभा अनुमति देने के लिए 2 घंटे के लिए 60 डिग्री सेल्सियस पर समाधान सेते हैं।
    5. आर टी का हल शांत।
  2. बी -PAA 49 और AuNR @ पुनश्च 154 - - बी -PAA 49 पी एस 154 @ 16 एनएम AuNP की रैंडम सह polymerization
    1. बी -PAA 49 और AuNR @ पुनश्च 154 - - बी -PAA 49 अलग-अलग (चरण 3.1.1) AuNP @ पुनश्च 154 शुद्ध।
    2. AuNP @ पुनश्च 154 फैलाने - बी -PAA 49 और AuNR @पुनश्च 154 - बी -PAA 49 1 में: DMF / एच 1 मिलीलीटर में 1 अनुपात 2 हे मिश्रण (वी DMF / वी एच 2 ओ = 6: 1)।
    3. 1 एम एचसीएल के 5 μl, [एचसीएल] अंतिम = 5 मिमी जोड़ें।
    4. नैनोकणों के सह विधानसभा अनुमति देने के लिए 2 घंटे के लिए 60 डिग्री सेल्सियस पर समाधान सेते हैं।
    5. आर टी का हल शांत।
  3. बी -PAA 49 और पी एस 154 - - बी -PAA 49 मिसेलस पुनश्च 154 @ 16 एनएम AuNP की रैंडम सह polymerization
    1. बी -PAA 49 (चरण 3.1.1) - 16 एनएम AuNP @ पी एस 154 की शुद्धि।
    2. केंद्रित AuNP @ पुनश्च जोड़ें 154 - बी -PAA 49 और गोलाकार पी एस के 60 μl 154 - बी -PAA 49 मिसेलस (2.5 कदम) DMF / एच 2 ओ की 940 मिलीलीटर में अंतिम समाधान में, वी DMF / वी एच 2 ओ = 6: 1।
    3. 1 एम एचसीएल के 5 μl, [एचसीएल] अंतिम = 5 मिमी जोड़ें।
    4. <ली> 1.5 घंटे के लिए 60 डिग्री सेल्सियस पर समाधान सेते हैं।
    5. आर टी का हल शांत।
  4. बी -PAA 49 और पी एस 154 - - AuNP @ पुनश्च की रैंडम सह polymerization के 154 बी -PAA 49 पुटिकाओं
    1. चरण 4.3.1-4.3.3 के रूप में एक ही प्रक्रियाओं का पालन करें।
    2. पुटिकाओं को PSPAA सिलेंडर के आकार परिवर्तन की अनुमति के लिए 6 घंटे के लिए 60 डिग्री सेल्सियस पर समाधान सेते हैं।
    3. आर टी का हल शांत।
  5. AuNPs साथ TeNWs के ब्लॉक-copolymerization
    1. शुद्ध 16 एनएम AuNP पुनश्च 154 @ - बी -PAA 49 और TeNW @ पुनश्च 154 - बी -PAA 49 (चरण 3.1.1)
    2. केंद्रित TeNW @ पुनश्च 154 फैलाने - 1 DMF के मिलीग्राम / एच 2 ओ मिश्रण में बी -PAA 49 (वी DMF / वी एच 2 ओ = 6: 1)
    3. 1 एम एचसीएल के 2 μl जोड़ें।
    4. 20 मिनट के लिए 60 डिग्री सेल्सियस पर मिश्रण सेते हैं।
    5. केंद्रित 16 एनएम AuNP @ पी जोड़ेंएस 154 - बी -PAA 49 और 1 एम एचसीएल का 3 μl।
    6. 2 घंटे के लिए 60 डिग्री सेल्सियस पर मिश्रण सेते हैं।
    7. आर टी का हल शांत।
    8. बी -PAA 49 (2.4 चरण) - AuNPs साथ CNTs की ब्लॉक copolymerization के लिए, CNT @ पी एस 154 का उपयोग करके चरण 4.5.1-4.5.7 रूप में एक ही प्रक्रिया का पालन करें।

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Representative Results

nanoparticle monomers और चेन मंदिर की विशेषता है। 1 morphologies और आकारों (चित्रा 1) की पुष्टि PSPAA समझाया monomers के प्रतिनिधि मंदिर छवियों से पता चलता है। कुछ मोनोमर्स आम तौर पर "polymerization की" के बाद नमूने में रहने के रूप में, नमूना आमतौर पर शुद्ध और मंदिर लक्षण वर्णन के लिए इस्तेमाल किया जा रहा से पहले ध्यान केंद्रित किया है। एक दाग मंदिर छवियों में स्पष्ट विपरीत के साथ बहुलक खोल रेंडर करने के क्रम में, 1% अमोनियम molybdate साथ नमूना समाधान के मिश्रण से मंदिर के नमूनों की तैयारी के दौरान पेश किया गया था। "होमो-पॉलिमर" और "सह पॉलिमर" के प्रतिनिधि मंदिर छवियों चित्रा 2 और 3 चित्र में प्रस्तुत कर रहे हैं।

चित्र 1
Monomers के चित्रा 1. मंदिर छवियों।(ए) 16 एनएम AuNP @ पुनश्च 154 - बी -PAA 49, (बी) 32 एनएम AuNP पुनश्च @ 144 - बी -PAA 22 (सी) AuNR पुनश्च @ 154 - बी -PAA 49, (डी) TeNW @ पुनश्च 154 - बी -PAA 49, (ई) के CNT @ पुनश्च 154 - बी -PAA 49 और (च) पी एस 154 - बी -PAA 49 मिसेलस। इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र 2
ज। -PAA 49, (ख) 3 के एकल लाइन जंजीरों - नैनोकणों "होमो-पॉलिमर" चित्रा 2. मंदिर छवियों (ए) 16 एनएम के एकल लाइन चेन AuNP पी एस 154 में समझायाबी -PAA 22 (सी) पी एस 154 में समझाया 16 एनएम AuNPs की डबल लाइन जंजीरों - - बी -PAA 49 और (डी) AuNR @ पी एस 154 की एकल लाइन चेन - बी -PAA 2 एनएम AuNPs पी एस 144 में समझाया 49। इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र तीन
नैनोकणों "सह पॉलिमर" चित्रा 3. मंदिर छवियों (ए) 16 एनएम के यादृच्छिक चेन AuNP पी एस 154 में समझाया -। बी -PAA 49 और 32 एनएम AuNP पी एस 144 में समझाया - बी -PAA 22 (बी) यादृच्छिक बी -PAA 49 और AuNR @ पुनश्च 154 - - 16 एनएम की जंजीरों AuNP पी एस 154 में समझाया ख <बी -PAA 49 और पी एस 154 - - / उन्हें> -PAA 49, (सी) 16 एनएम के यादृच्छिक चेन AuNP पी एस 154 में समझाया बी -PAA 49 मिसेलस, (डी) 16 एनएम के यादृच्छिक चेन AuNP पी एस 154 में समझाया - बी -PAA 49 और पी एस 154 - CNT के बी -PAA 49 पुटिकाओं (ई) ब्लॉक चेन @ पुनश्च 154 - बी -PAA 49 - बी -PAA 49 और 16 एनएम AuNP पी एस 154 में समझाया। (एफ) TeNW @ पी एस 154 के ब्लॉक चेन - बी -PAA 49 और 16 एनएम AuNP पी एस 154 में समझाया - बी -PAA 49। इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

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Discussion

संश्लेषण की यंत्रवत विवरण की सूचना दी और पिछले प्रकाशनों में चर्चा कर रहे हैं। 20,21 यहाँ हम कृत्रिम स्थितियों के तर्क पर ध्यान केंद्रित। नैनोकणों के polymerization के लिए, यह एक समान आकार के नैनोकणों उपयोग किया जाता है कि पसंद है। हम वर्दी एयू नैनोकणों, 23 एयू nanorods, 24 और ते nanowires। सामान्य में 25, बेहतर आकार एकरूपता सजातीय न्यूक्लिएशन की प्रारंभिक फट के बाद nucleation और विकास के चरणों से अलग हो रहे हैं। प्राप्त 26 किया जा सकता प्राप्त करने के लिए साहित्य प्रक्रियाओं का पालन करें, सभी नाभिक इसी तरह के आकार के नैनोकणों दे रही है, एक इसी अवधि के लिए एक ही दर से बढ़ने। इस प्रकार, नैनोकणों के आकार के विकास सामग्री और प्रारंभिक न्यूक्लिएशन स्तर पर गठित नाभिक की कुल संख्या की कुल राशि पर निर्भर करता है।

PSPAA द्वारा नैनोकणों के encapsulation जैसा कि पहले बताया और चर्चा की गई है। 27-29 ड्राइविंगPSPAA विधानसभा स्वयं के बल एक ध्रुवीय विलायक में चरण PS और PAA डोमेन के बीच अलगाव। 30,31 है, PSPAA बाहर का सामना करना पड़ विलायक में भंग केंद्र में पी एस ब्लॉक और PAA ब्लॉक के साथ, मिसेलस रूपों। हाइड्रोफोबिक ligands के साथ क्रियाशील कर रहे हैं कि नैनोकणों की उपस्थिति में, पी एस ब्लॉक सतह PAA ब्लॉक (चित्रा 1 ए-ई) के साथ एक micellar खोल के गठन, वान डर वाल्स और hydrophobic बातचीत के माध्यम से nanoparticle सतह पर सोखना कर सकते हैं। यहाँ संश्लेषण में, अतिरिक्त PSPAA नैनोकणों के एकल encapsulation के लक्ष्य को हासिल करने के लिए प्रयोग किया जाता है। 27 अतिरिक्त बहुलक encapsulation के बाद (नैनोकणों के बिना) के रूप में खाली PSPAA मिसेलस बनी हुई है और आसानी से centrifugation द्वारा अलग किया जा सकता है। -SH हाइड्रोफोबिक ligands के (पी-एसएच और एनपी एसएच) AuNPs और AuNRs हाइड्रोफोबिक की सतह रेंडर करने के लिए उपयोग किया जाता है समाप्त हो गया। हम हाइड्रोफोबिक नैनोकणों के बीच एकत्रीकरण को कम से कम करने के लिए PSPAA के बाद ligands के जोड़ें। TeNWs के लिए, कोई सतह लिगेंडउनकी सतह आंतरिक रूप से हाइड्रोफोबिक है के रूप में आवश्यक है। विलायक अनुपात (वी DMF वी एच 2 ओ) 32 सूजन और PSPAA मिसेलस की आकृति विज्ञान को नियंत्रित करके पुनश्च डोमेन की गतिशीलता में सुधार के संदर्भ में महत्वपूर्ण है। 33,34 ऊंचा तापमान (60-110 डिग्री सेल्सियस) को बढ़ावा देने के लिए किया जाता है निकट संतुलन शर्तों को प्राप्त किया जा सकता है, ताकि बहुलक मिसेलस की एसोसिएशन / हदबंदी गतिशीलता।

nanoparticle चेन के polymerization सिलेंडरों के लिए क्षेत्रों से परिणत करने के लिए PSPAA मिसेलस की प्रवृत्ति से प्रेरित है। एसिड सतह PAA ब्लॉक protonate और उनके आपसी प्रतिकर्षण को कम करने के लिए कहा जाता है, बेलनाकार मिसेलस की दिशा में परिवर्तन मिसेलस की सतह से मात्रा अनुपात (एस / वी) को कम करने के मामले में thermodynamically अनुकूल होता है। वी DMF वी एच 2 ओ विलायक अनुपात बहुलक विलायक इंटरफेसियल ऊर्जा को प्रभावित करता है। अल साथ पुनश्च डोमेनसूजन की ower डिग्री विलायक और इस तरह बहुलक विलायक इंटरफेसियल ऊर्जा अधिक है करने के लिए अधिक से भिन्न है। संश्लेषण में, ऊंचा तापमान (60 डिग्री सेल्सियस) नैनोकणों कुल बाद PSPAA डोमेन के एकीकरण को बढ़ावा देने के लिए किया जाता है। उच्च DMF सामग्री विलायक (वी DMF: वी एच 2 ओ = 6: 1) एकल लाइन nanoparticle चेन synthesizing के लिए प्रयोग किया जाता है (2A चित्रा, 2B, 2 डी), उच्च पानी सामग्री के साथ विलायक जबकि (वी DMF: वी एच 2 ओ = 7: 3) डबल लाइन चेन (चित्रा -2) synthesizing के लिए प्रयोग किया जाता है।

मोनोमर एकत्रीकरण की हद तक उनके आपसी आरोप प्रतिकर्षण और प्रतिक्रिया समय पर निर्भर करता है। 32 एनएम AuNPs के लिए, उनके बड़े आकार मजबूत प्रभारी प्रतिकर्षण (एक ही सतह चार्ज घनत्व संभालने) की ओर जाता है। अधिक एसिड के अलावा और अधिक व्यापक एकत्रीकरण के लिए नेतृत्व कर सकते हैं, लेकिन यह श्रृंखला गठन के चयनात्मकता समझौता। 20 इस प्रकार, पॉलिमर छोटी साथPAA ब्लॉक (पुनश्च 144 - बी -PAA 22) चयनात्मकता (चित्रा 2B) में कोई समझौता किए बिना चार्ज प्रतिकर्षण कम करने के लिए कार्यरत हैं।

नैनोकणों "सह polymerization" को प्राप्त करने के लिए, PSPAA में लिपटे monomers के दो प्रकार आत्म विधानसभा में उपयोग किया जाता है। वे एसिड के अलावा पहले मिश्रित कर रहे हैं, यादृच्छिक "copolymer" चेन (चित्रा 3 ए-बी) प्राप्त किया जाएगा। जिसके परिणामस्वरूप जंजीरों में नैनोकणों के दो प्रकार के अनुपात पर निर्भर करता है, लेकिन monomers के प्रारंभिक एकाग्रता अनुपात, सीधे आनुपातिक नहीं है। खाली PSPAA मिसेलस भी nanoparticle चेन (चित्रा -3 सी) के भीतर बेलनाकार बहुलक खंडों दे रही है, मोनोमर्स के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। ऐसे क्षेत्रों में 60 डिग्री सेल्सियस (चित्रा 3 डी) में लंबे समय तक हीटिंग (6 घंटा) पर फफोले को तब्दील किया जा सकता है। नैनोकणों के ब्लॉक-चेन संश्लेषण और शुद्धि सी के बाद चेन के रूप में तैयार करने के लिए और अधिक मुश्किल हो जाता हैannot आसानी से monomers के 2 एन डी प्रकार के अलावा के लिए फिर से सक्रिय किया जा। शुद्धि के बिना, मोनोमर्स 2 एन डी ब्लॉक के विकास के साथ हस्तक्षेप करेगा 1 सेंट ब्लॉक के गठन के बाद नमूने में बने रहे। हम नैनोकणों 2 एन डी ब्लॉक (चित्रा 3E-एफ) के विकास के लिए एक ही प्रतिक्रिया मिश्रण के भीतर "भाजन" कर सकते हैं, इसलिए है कि 1 सेंट ब्लॉक के निर्माण के लिए एक उच्च पहलू अनुपात के साथ CNTs और TeNWs का उपयोग करें।

अंत में, हम PSPAA समझाया नैनोकणों चेन तैयार करने के लिए एक सामान्य विधि प्रदर्शित करता है। विभिन्न आकार और पहलू अनुपात के साथ धातु नैनोकणों ट्रिपल-लाइन श्रृंखला के लिए भी लाइन से नियंत्रित किया जा सकता है, जो "होमो-पॉलिमर", में कुल करने के लिए दिखाए जाते हैं। नैनोकणों के यादृच्छिक या ब्लॉक "सहपॉलिमरों" भी PSPAA समझाया नैनोकणों के दो प्रकार के संयोजन से तैयार कर रहे हैं। इन नए प्रतिक्रिया रास्ते का विकास और आधारभूत तलाशतंत्र जटिल nanodevices के तर्कसंगत संश्लेषण की दिशा में कदम पत्थर है।

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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

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References

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