A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
يتم تقديم بروتوكول للترسب الضوئي غير متساوي المدار من Pd على nanorods Au المعلقة بمائي عن طريق الإثارة بلازمون السطح المحلي.
يتم وصف بروتوكول لتوجيه التصوير الضوئي الترسيب PD على Au nanorods (AuNR) باستخدام صدى بلازمون السطح (SPR). الإلكترونات الساخنة البلازمونية متحمس على التشعيع SPR محرك الترسيب الاختزاليمن Pd على AuNR الغروية في وجود [PdCl 4]2-. إن الحد من المعادن الثانوية الذي يحركه البلازمون يقوي ترسب اللمعة، دون الطول الموجي في المواقع المستهدفة التي تتزامن مع المجال الكهربائي "البقع الساخنة" من الركيزة البلازمونية باستخدام حقل خارجي (مثل الليزر). تفاصيل العملية الموصوفة هنا ترسب مرحلة الحل لمعدن نبيل نشط تحفيزي (Pd) من ملح هاليد معدني انتقالي (H2PdCl4)على هياكل بلازمونية غير متجانسة (AuNR) معلقة بمائي. عملية مرحلة الحل قابلة لصنع البنى الأخرى ثنائية المعدن. إرسال الأشعة فوق البنفسجية في مقابل رصد التفاعل الكيميائي الضوئي، إلى جانب XPS خارج الموقع وتحليل TEM الإحصائية، وتوفير التغذية المرتدة التجريبية الفورية لتقييم خصائص الهياكل ثنائية المعدن كما تتطور خلال رد الفعل الحفاز الضوئي. التشعيع البلازمون الرنانة من AuNR في وجود [PdCl4]2- يخلق رقيقة، covalently ملزمة Pd0 قذيفة دون أي تأثير المثبطة كبيرة على سلوكها بلازمونيك في هذه التجربة التمثيلية / دفعة. وعموماً، فإن الترسبا الضوئي للبلازمونية يوفر طريقاً بديلاً للتوليف الاقتصادي للمواد البصرية الإلكترونية ذات الخصائص دون 5 نانومتر (مثل المحفزات الضوئية غير المتجانسة أو الوصلات الإلكترونية البصرية).
يمكن أن تدعم الترسيب المعدنية الموجهة على ركائز البلازمونية عن طريق الناقلات الساخنة البلازمونية المتولدة من حقل خارجي رنانة تشكيل ًا ثنائي خطوة من الهياكل النانوية غير المتجانسة غير المتجانسة وغير متساوية في الظروف المحيطة مع درجات جديدة من الحرية1 ،2،3. كيمياء الأكسدة التقليدية، ترسب البخار، و / أو نهج الكهربائي غير مناسبة لمعالجة عالية الحجم. ويرجع ذلك في المقام الأول إلى النفايات الكاشفة الزائدة/الذبيحة، وانخفاض الإنتاجية 5+ عملية الطباعة الحجرية خطوة، والبيئات كثيفة الطاقة (0.01-10 تور و / أو 400-1000 درجة مئوية درجات الحرارة) مع سيطرة مباشرة قليلة أو معدومة على الخصائص المادية الناتجة . الغمر من الركيزة البلازمونية (على سبيل المثال، Au nanoparticle /seed) في بيئة السلائف (على سبيل المثال، محلول ملح Pd المائي) تحت الإضاءة عند الرنين السطحي الموضعي (SPR) يبدأ خارجياً - قابل للضبط (أي الاستقطاب الميداني والاستقطاب الميداني و كثافة) الترسيب الكيميائي الضوئي للسلائف عن طريق الإلكتروناتالساخنة بلازمونية و / أو التدرجات الحرارية الضوئية 3،4. على سبيل المثال، تم تفصيل معلمات/متطلبات البروتوكول للتحلل الحراري الضوئي القائم بالبلازماونا من Au وCu وPb وTi organometallics وGe hydrides on nanostructured Ag وAu الركائز5و6، 7،8،9. ومع ذلك، فإن استخدام الإلكترونات الساخنة البلازمونية فيميتوالثانية للتصوير المباشر للأملاح المعدنية في واجهة محلول معدني لا يزال غير متطور إلى حد كبير، وغياب العمليات التي تستخدم سيترات أو بولي (فينيلبيروليدون) ligands بمثابة تهمة وسيط المرحلات إلى النويات المباشرة /نمو المعادن الثانوية 2،10،11،12. غير متجانسة Pt-الديكور من Au nanorods (AuNR) تحت الإثارة طولية SPR (LSPR) تم الإبلاغ مؤخرا1,13 حيث تزامن توزيع Pt مع قطبية ثنائي القطب (أي التوزيع المكاني المفترض لل الناقلين الساخنة).
ويوسع البروتوكول هنا نطاق العمل الأخير Pt-AuNR ليشمل Pd ويسلط الضوء على المقاييس التوليفية الرئيسية التي يمكن ملاحظتها في الوقت الحقيقي، مما يدل على أن تقنية الترسب الضوئي البلازموني الاختزالي تنطبق على أملاح هاليد المعدنية الأخرى (Ag، Ni، Ir، إلخ).
1. تخصيص النانورودات Au
ملاحظة: يمكن توليف بروميد سيتيل تريميثيل أمونيوم (CTAB) المشمول بـ AuNR بواسطة الكيمياء الرطبة (الخطوة 1-1) أو شراؤها تجارياً (الخطوة 1-2) وفقاً لتفضيل القارئ، مع تحقيق كل منها نتائج مماثلة. واستندت النتائج في هذا العمل إلى مصادر تجارية، AuNR مع بنية الكريستال خماسية التوأم. تأثير بنية البذور البلورية AuNR (أي أحادية البلورية مقابل خماسية التوأمة) على مورفولوجيا في نهاية المطاف من قذيفة معدنية ثانوية لا يزال غير واضح في نطاق الترسبا الضوئي البلازمونيك، ولكن كان من الاهتمام الشديد في كل من الرطب-14، 15 ومماثلة الصورة الكيميائية12 syntheses. يمكن استخدام المواد السطحية البديلة لCTAB طالما أن إمكانات زيتا إيجابية، على الرغم من أن مورفولوجيا Pd النهائية يمكن أن تتغير.
2. البلازمونية الترسب الضوئي من Pd on Au nanorods
تم الحصول على صور الإرسال فوق البنفسجية مقابل الأطياف، وبيانات التحليل الطيفي للإلكترون الضوئي بالأشعة السينية (XPS)، والفحص المجهري الإلكتروني للإرسال (TEM) لـ AuNR المغطاة بـ CTAB في وجود/غياب H2PdCl4 في الظلام وتحت التشعيع الرنانة في SPR طولية (LSPR) لتحفيز النويات / نمو Pd. انتقال الأشعة ف?...
رصد التغيرات في الامتصاص البصري باستخدام الإرسال الأشعة فوق البنفسجية في مواجهة مطيافية مفيد لتقييم حالة التفاعل الحفاز الضوئي، مع إيلاء اهتمام خاص لميزات LMCT من H2PdCl4. الطول الموجي ماكسيما من ميزات LMCT بعد حقن H2PdCl4 في الخطوة 2.3.1 (الانتقال من الأسود الصلب إلى الأزرق ال...
وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.
وقد تم رعاية هذا العمل من قبل مختبر أبحاث الجيش وتم إنجازه بموجب اتفاقية التعاون USARL رقم W911NF-17-2-0057 الممنوحة لـ G.T.F. الآراء والاستنتاجات الواردة في هذه الوثيقة هي آراء واستنتاجات المؤلفين ولا ينبغي تفسيرها على أنها تمثل السياسات الرسمية، سواء كانت صريحة أو ضمنية، لمختبر أبحاث الجيش أو حكومة الولايات المتحدة. يحق لحكومة الولايات المتحدة إعادة إنتاج وتوزيع إعادة الطبع لأغراض حكومية على الرغم من أي تدوين لحقوق الطبع والنشر هنا.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Aspheric Condenser Lens w/ Diffuser | Thorlabs | ACL5040U-DG15 | f=40 mm, NA=0.60, 1500 grit, uncoated |
Deuterium + Tungsten-Halogen Lightsource | StellarNet | SL5 | |
Gold Nanorods, AuNR | NanoPartz | A12-40-808-CTAB | CTAB surfactant, 808 nm LSPR, 40 nm diameter |
Ground Glass Diffuser | Thorlabs | DG20-1500 | 1500 grit, N-BK7 |
Hydrochloric acid, HCl | J.T. Baker | 9539-03 | concentrated, 37% |
Low Profile Magnetic Stirrer | VWR | 10153-690 | |
Macro Disposable Cuvettes, UV Plastic | FireFlySci | 1PUV | 10 mm path length |
Methanol, MeOH | J.T. Baker | 9073-05 | ≥99.9% |
Palladium (II) chloride, PdCl2 | Sigma Aldrich | 520659 | ≥99.9% |
Plano-Convex Lens | Thorlabs | LA1145 | f=75 mm, N-BK7, uncoated |
Quartz Tungsten-Halogen Lamp | Thorlabs | QTH10 | |
UV-vis Spectrometer | Avantes | ULS2048L-USB2-UA-RS | AvaSpec-ULS2048L |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionExplore More Articles
This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved