Synthèse des nanoparticules d’or

Résumé

Un protocole de synthèse de nanoparticules d’or d’environ 12 nm de diamètre (nanoparticules Au) dans un solvant organique est présenté. Les nanoparticules d’or sont coiffées de ligands d’oléylamine pour éviter l’agglomération. Les nanoparticules d’or sont solubles dans des solvants organiques tels que le toluène.

Résumé

Les nanoparticules d’or (nanoparticules Au) d’environ 12 nm de diamètre ont été synthétisées en injectant rapidement une solution de 150 mg (0,15 mmole) d’acide tétrachloroaurique dans 3,0 g (3,7 mmole, 3,6 mL) d’oléylamine (qualité technique) et 3,0 mL de toluène dans une solution bouillante de 5,1 g (6,4 mmoles, 8,7 mL) d’oléylamine dans 147 mL de toluène. Lors de l’ébullition et du mélange de la solution de réaction pendant 2 heures, la couleur du mélange réactionnel est passée de claire à jaune clair, à rose clair, puis lentement au rouge foncé. La chaleur a ensuite été éteinte et la solution a été laissée refroidir progressivement à la température ambiante pendant 1 heure. Les nanoparticules d’or ont ensuite été collectées et séparées de la solution à l’aide d’une centrifugeuse et lavées trois fois; en vortexant et en dispersant les nanoparticules d’or dans des portions de 10 mL de toluène, puis en précipitant les nanoparticules d’or en ajoutant 40 mL de méthanol et en les faisant tourner dans une centrifugeuse. La solution a ensuite été décantée pour éliminer les sous-produits restants et les matières premières qui n’ont pas réagi. Le séchage des nanoparticules d’or dans un environnement sous vide a produit une pastille noire solide; qui pourraient être stockés pendant de longues périodes (jusqu’à un an) pour une utilisation ultérieure, puis redissolus dans des solvants organiques tels que le toluène.

Introduction

Les nanoparticules d’or sont une classe intéressante et utile de nanomatériaux qui font l’objet de nombreuses études et applications de recherche; tels que la biologie^1,la médecine^2,la nanotechnologie^3,et les dispositifs électroniques^4. La recherche scientifique sur les nanoparticules d’or remonte à 1857, lorsque Michael Faraday a effectué des études fondamentales sur la synthèse et les propriétés des nanoparticules d’or^5. Les deux principales techniques « ascendantes » de synthèse des nanoparticules d’or sont la méthode de réduction du citrate^6,7,8 et la méthode de synthèse organique en deux phases^9,10. La méthode de réduction du citrate « Turkevich » produit des nanoparticules d’or assez monodisperses de moins de 20 nm de diamètre, mais la polydispersité augmente pour les nanoparticules d’or de plus de 20 nm de diamètre; alors que la méthode biphasée « Brust-Schiffrin » utilise la stabilisation du ligand soufre/thiol pour produire des nanoparticules d’or jusqu’à ~10 nm de diamètre^11. Des solutions de nanoparticules d’or pré-synthétisées à l’aide de ces méthodes sont disponibles dans le commerce. Pour les applications où de grands volumes, une monodispersité élevée et de grands diamètres de nanoparticules d’or ne sont pas nécessaires, il peut être suffisant d’acheter et d’utiliser ces nanoparticules d’or pré-synthétisées auprès de fournisseurs. Cependant, les nanoparticules d’or qui sont stockées en solution, comme beaucoup de celles qui sont disponibles dans le commerce, peuvent se dégrader au fil du temps à mesure que les nanoparticules commencent à s’agglomérer et à former des grappes. Alternativement, pour les applications à grande échelle, les projets à long terme dans lesquels les nanoparticules d’or doivent être utilisées fréquemment ou sur une longue période de temps, ou dans lesquels il existe des exigences plus strictes pour la monodispersité et la taille des nanoparticules d’or, il peut être souhaitable d’effectuer la synthèse des nanoparticules d’or soi-même. En effectuant le processus de synthèse des nanoparticules d’or, on a la possibilité de contrôler potentiellement divers paramètres de synthèse tels que la quantité de nanoparticules d’or produites, le diamètre des nanoparticules d’or, la monodispersité des nanoparticules d’or et les molécules utilisées comme ligands de capsulage. En outre, ces nanoparticules d’or peuvent être stockées sous forme de pastilles solides dans un environnement sec, ce qui contribue à préserver les nanoparticules d’or afin qu’elles puissent être utilisées ultérieurement, jusqu’à un an plus tard, avec une dégradation minimale de la qualité. Il existe également un potentiel d’économies de coûts et de réduction des déchets en fabriquant des nanoparticules d’or dans des volumes plus importants, puis en les stockant à l’état sec afin qu’elles durent plus longtemps. Dans l’ensemble, la synthèse des nanoparticules d’or elle-même offre des avantages convaincants qui peuvent ne pas être réalisables avec les nanoparticules d’or disponibles dans le commerce.

Afin de réaliser les nombreux avantages qui sont possibles avec la synthèse de nanoparticules d’or, un processus est présenté ici pour synthétiser des nanoparticules d’or. Le processus de synthèse de nanoparticules d’or qui est décrit est une version modifiée d’un processus qui a été développé par Hiramatsu et Osterloh^12. Les nanoparticules d’or sont généralement synthétisées avec un diamètre d’environ 12 nm en utilisant ce processus de synthèse. Les principaux réactifs chimiques utilisés pour effectuer le processus de synthèse des nanoparticules d’or sont l’acide tétrachloroaurique (HAuCl_4),l’oléylamine et le toluène. Une boîte à gants d’azote est utilisée pour fournir un environnement sec inerte pour le processus de synthèse des nanoparticules d’or, car l’acide tétrachloroaurique est sensible à l’eau / humidité. Les nanoparticules d’or sont encapsulées avec des molécules de ligand oléylamine pour empêcher les nanoparticules d’or de s’agglomérer en solution. À la fin du processus de synthèse, les nanoparticules d’or sont séchées dans un environnement sous vide afin qu’elles puissent être stockées et conservées à l’état sec pour une utilisation ultérieure, jusqu’à un an plus tard. Lorsque les nanoparticules d’or sont prêtes à être utilisées, elles peuvent être remises en solution dans des solvants organiques tels que le toluène.

Protocole

Quantités chimiques :
REMARQUE: Pour obtenir les quantités chimiques appropriées pour la synthèse des nanoparticules, prenez les quantités initiales trouvées sur la feuille « Synthèse des nanoparticules » (à la 2ème page des informations à l’appui de l’article de recherche Osterloh¹²), et multipliez la quantité de toutes les doses par 3, avec quelques légères modifications. Le tableau 1 montre les quantités chimiques nécessaires pour la solution injectable, la solution bouillante, les solutions de lavage/purification et la solution d’échante d’or.

Nettoyage et préparation pour le processus de synthèse des nanoparticules d’or (jour 1)
REMARQUE: Les étapes suivantes peuvent être effectuées le premier jour du processus de synthèse.

1. Choses à vérifier et à assurer avant de se préparer à la synthèse des nanoparticules d’or

ATTENTION : Assurez-vous que le nettoyage et la préparation de pré-synthèse sont effectués dans la hotte et le banc humide acide tout en portant de l’équipement de protection individuelle (EPI) comme des gants en nitrile, des lunettes de sécurité et un sarrau de laboratoire lors de l’utilisation de la hotte; et tout en portant en outre des gants chimiques, une blouse chimique, un écran facial et des lunettes de protection tout en utilisant le banc humide acide.

1. S’assurer qu’une boîte à gants azotés est disponible, dans laquelle effectuer les préparations solvant/réactif et le processus de synthèse/réaction chimique.
   REMARQUE: Si une boîte à gants en azote n’est pas disponible, une hotte peut être utilisée à la place (éventuellement avec une ligne Schlenk), bien que l’atmosphère inerte dans la boîte à gants d’azote devrait produire des nanoparticules de meilleure qualité en préservant la pureté de l’acide tétrachloroaurique (HAuCl_4). La solution injectable de nanoparticules d’or qui contient l’acide tétrachloroaurique doit être préparée dans une atmosphère inerte ou une boîte à gants azotés si possible.
2. Assurez-vous qu’un support avec une pince est situé dans la boîte à gants d’azote, pour maintenir et soutenir le tube du condenseur pendant le processus de synthèse des nanoparticules d’or.
   REMARQUE: Ce support avec pince permettra également de soulever et de suspendre le tube du condenseur sur le récipient de réaction pendant que la solution de toluène, d’acide tétrachloroaurique et d’oléylamine est injectée dans le récipient de réaction.
3. Assurez-vous que le réchauffeur avec l’agitateur magnétique et le réceptacle concave circulaire avec une doublure en fibre de verre (pour maintenir et soutenir la sphère du récipient de réaction, et pour chauffer le récipient de réaction et pour faire tourner la barre d’agitateur magnétique) est situé dans la boîte à gants en azote.
4. Assurez-vous qu’il y a deux tuyaux en caoutchouc (pour relier le tube du condenseur aux orifices d’entrée/de sortie d’eau) situés à l’intérieur de la boîte à gants en azote.
5. Assurez-vous qu’un microbalance capable de résolution en milligrammes (mg) est situé dans la boîte à gants azotés.
6. S’assurer qu’il y a suffisamment de réactifs chimiques et de solvants pour le processus de nettoyage et de synthèse (voir le tableau 1).
   REMARQUE: Il est préférable d’utiliser une haute pureté fraîche / nouvelle (≥99,8%) le toluène et le méthanol qui n’ont jamais été ouverts ou exposés à l’air ou à l’eau. Il est également préférable d’utiliser de l’acide tétrachloroaurique frais / nouveau (HAuCl₄) qui est stocké dans le réfrigérateur et jamais ouvert jusqu’à ce qu’il soit transféré dans la boîte à gants en azote. L’acide tétrachloroaurique ne doit pas être exposé à l’air ou à l’eau/humidité à tout moment, ne doit être ouvert que dans la boîte à gants azotés et doit être stocké dans la boîte à gants azotés après l’avoir ouverte dans la boîte à gants à azote. Il est préférable d’utiliser de l’oléylamine nouvelle, et l’oléylamine doit également être stockée dans la boîte à gants azotés. L’acide tétrachloroaurique et l’oléylamine qui sont neufs ou âgés de moins de 1 an devraient produire de meilleurs résultats.
7. Assurez-vous qu’il y a des sacs en plastique, des gants en nitrile XL, des lingettes de salle blanche et du papier d’aluminium dans la boîte à gants en azote.

2. Nettoyez la verrerie à réaction chimique (avant la synthèse des nanoparticules d’or)

ATTENTION: L’anteur or TFA et l’aqua regia sont corrosifs. Portez l’équipement de protection individuelle (EPI) nécessaire, comme des gants chimiques, une blouse chimique, des lunettes de protection et un écran facial. Ne manipulez la solution corrosive que dans un banc humide acide tout en portant l’EPI nécessaire.

1. Dans le banc humide acide, placez le récipient de réaction en verre avec le tube du condenseur attaché à celui-ci dans un bécher de 600 mL pour le support, et reposez le côté du tube du condenseur contre le flanc du banc humide acide pour un soutien supplémentaire.
2. Nettoyez la verrerie à réaction chimique (tube du condenseur, récipient de réaction, pipette en verre) et la barre d’agitation magnétique en versant environ 150 mL de la solution de TFA etchant d’or et environ 150 mL d’eau DI (mélange 1:1) dans le tube du condenseur et la verrerie du récipient de réaction. Placez la barre d’agitation magnétique et la longue pipette graduée en verre dans le tube du condenseur et laissez le bain TFA etchant d’or s’asseoir et nettoyer la verrerie pendant 30 minutes.
   NOTA : La figure supplémentaire 1 montre la verrerie à réaction chimique en cours de nettoyage avec de l’or.
3. Après 30 minutes, séparez la verrerie pour fissurer le joint entre le tube du condenseur et le récipient de réaction afin de recueillir toute la solution d’échanteur d’or dans le récipient de réaction, et versez la solution d’échanteur d’or utilisée dans un bécher de 400 mL dans le banc humide acide.
   REMARQUE: La solution d’échant de l’or sera réutilisée plus tard pour nettoyer la verrerie à réaction chimique une fois le processus de synthèse terminé.
4. Toujours dans le banc humide acide, lavez la verrerie à réaction chimique et la barre d’agitation magnétique 3-4 fois avec de l’eau DI pour éliminer la solution d’échante d’or restante, puis laissez la verrerie à réaction chimique et la barre d’agitation magnétique s’asseoir dans un bain d’eau DI pendant 30 minutes supplémentaires.
5. Après 30 minutes de position assise dans un bain d’eau DI, videz l’eau et utilisez le pistolet à eau DI pour laver l’eau dans le drain de banc humide acide. Soufflez la verrerie à sec avec le pistolet à azote.
6. Dans la hotte, nettoyer la verrerie à réaction chimique (tube du condenseur, récipient de réaction, pipette en verre) et la barre d’agitation magnétique en rinçant avec de l’acétone, du méthanol et de l’isopropanol; puis sécher la verrerie avec de l’azote. Jetez les solvants sales dans une bouteille de déchets inflammables.
7. Dans le banc humide acide, nettoyez la verrerie à réaction chimique et la barre de brassage magnétique avec de l’eau DI, puis séchez la verrerie avec de l’azote.
8. Dans la hotte, nettoyez la verrerie à réaction chimique et la barre d’agitation magnétique avec du toluène, puis séchez la verrerie avec de l’azote. Jeter la solution de toluène sale dans une bouteille de déchets inflammables.
9. Couvrez la verrerie à réaction chimique (tube du condenseur, récipient de réaction, pipette en verre) et la barre d’agitation magnétique avec de la feuille d’aluminium (en particulier les ouvertures / ports de la verrerie) pour garder la verrerie propre. Percez quelques petits trous dans la feuille d’aluminium avec une pince à épiler, pour permettre à l’eau de s’évaporer de la verrerie.

3. Nettoyez les autres fournitures de verrerie et de synthèse

1. Dans la hotte, nettoyer l’autre verrerie (p. ex., bécher en verre de 400 mL, petit cylindre en verre gradué de 5 mL, deux flacons en verre non aqueux de 20 mL avec bouchons doublés de PTFE) et les fournitures (p. ex. spatule/scoopula en métal, pince à épiler) d’acétone, de méthanol ou d’isopropanol et d’eau DI; puis sécher les autres verreries et les fournitures en azote. Jetez les solvants sales dans une bouteille de déchets inflammables.
2. S’il y a des résidus visibles sur la verrerie ou les fournitures, essuyez-les avec une lingette de salle blanche ou lavez-les avec du savon et de l’acétone/isopropanol jusqu’à ce que le résidu disparaisse. Rincez-les ensuite à nouveau avec de l’acétone, du méthanol et des solvants d’isopropanol, puis faites sécher la verrerie avec de l’azote.
3. Dans la hotte, nettoyer les autres verreries et les fournitures en toluène; puis sécher les autres verreries et les fournitures en azote. Jeter la solution de toluène sale dans une bouteille de déchets inflammables.
4. Dans la hotte, nettoyer les tubes à centrifuger coniques de 50 mL avec de l’acétone, du méthanol ou de l’isopropanol et du toluène; puis séchez-les avec de l’azote.
5. Couvrez les autres verreries et fournitures avec du papier d’aluminium, en particulier les ouvertures / ports de la verrerie, pour garder la verrerie propre. Percez quelques petits trous dans la feuille d’aluminium avec une pince à épiler, pour permettre à l’eau de s’évaporer de la verrerie. Assurez-vous que les bouchons sont sur les tubes à centrifuger de 50 mL.
6. Nettoyez l’ampoule de pipette en caoutchouc avec des vannes en l’essuyant avec une lingette de salle blanche avec de l’isopropanol, puis utilisez les vannes pour aspirer un peu d’isopropanol (par exemple, tout en y glissant une partie d’une bouteille de compression d’isopropanol) dans l’ampoule et plisser l’isopropanol dans une bouteille de déchets inflammables. Assurez-vous qu’il n’y a pas de résidus sur l’ampoule. Séchez le bulbe avec de l’azote et couvrez-le de papier d’aluminium.
   REMARQUE : La figure supplémentaire 2 montre la verrerie et les fournitures après avoir été nettoyées.

4. Transférer les produits chimiques, la verrerie et les fournitures dans la boîte à gants d’azote

1. Utilisez une paire fraîche de gants en nitrile XL sur les gants de la boîte à gants pour manipuler les articles et les produits chimiques à l’intérieur de la boîte à gants en azote.
2. Mettez les nouvelles bouteilles chimiques (toluène et méthanol) dans la boîte à gants d’azote (en les transférant dans le loadlock et en les pompant pour éliminer l’air ambiant avec la pompe à vide, puis en purgeant le loadlock avec de l’azote). Assurez-vous qu’il y a aussi une bouteille de déchets inflammables pour le toluène usagé ou sale dans la boîte à gants à azote.
3. S’assurer que l’acide tétrachloroaurique (HAuCl₄₎et l’oléylamine se trouvent également dans la boîte à gants azotés, où ils sont entreposés pour prévenir l’exposition à l’oxygène et à l’eau/humidité.
4. Placer la verrerie à réaction chimique (tube à condensateur, récipient de réaction, pipette en verre), la barre d’agitation magnétique, les tubes à centrifuger coniques de 50 mL et d’autres articles en verre (p. ex., bécher en verre de 400 mL, petit cylindre en verre gradué de 5 mL, deux flacons en verre non aqueux de 20 mL avec bouchons doublés de PTFE) et d’autres fournitures (p. ex., micropipette, nouvelles pointes de micropipette propres dans un sac en plastique, spatule/scoopula en métal, pince à épiler, ampoule de pipette à soupapes) dans le verrou de chargement de la boîte à gants. Fermez la porte loadlock, pompez le loadlock pour passer l’aspirateur, laissez-les sous vide pendant 2 minutes, purgez le loadlock avec de l’azote, puis transférez / placez les articles à l’intérieur de la boîte à gants en azote.
   REMARQUE: Toute eau résiduelle et tous les solvants doivent s’être évaporés dans le loadlock tout en le pompant sous vide, avant de purger le loadlock avec de l’azote.
5. Après avoir transféré les articles à l’intérieur de la boîte à gants d’azote, utilisez une autre couche de papier d’aluminium pour couvrir les articles (en particulier la verrerie) recouverts de papier d’aluminium avec des trous dans la feuille, pour couvrir les trous et empêcher les articles de se salir à l’intérieur de la boîte à gants d’azote.
6. Laissez les articles propres dans la boîte à gants à azote pendant la nuit, avec l’azote en circulation, pour éliminer et filtrer toute eau résiduelle / humidité / humidité de l’intérieur de la boîte à gants à azote.

Processus de synthèse des nanoparticules d’or (jour 2)
REMARQUE: Les étapes suivantes peuvent être effectuées le deuxième jour du processus de synthèse.

5. Configurez et nettoyez la verrerie à réaction chimique et les fournitures dans la boîte à gants d’azote

1. Commencez à mettre en place et à nettoyer la verrerie à réaction chimique et les fournitures dans la boîte à gants d’azote. À l’intérieur de la boîte à gants d’azote, placez le récipient de réaction en verre sur le dessus du récipient en treillis de fibre de verre sur le dessus de l’appareil de chauffage / agitateur, et placez le tube du condenseur sur le récipient de réaction en verre, en soutenant le tube du condenseur avec le support avec les pinces.
   REMARQUE: La figure supplémentaire 3 montre la configuration expérimentale de la synthèse de nanoparticules d’or.
2. Assurez-vous que la barre d’agitation magnétique se trouve à l’intérieur du récipient de réaction en verre. Verser environ 200 mL de toluène dans le récipient de réaction du verre. Placer le récipient de réaction en verre avec environ 200 mL de toluène sur le manteau chauffant sous agitation et abaisser le tube du condenseur de verre dans le récipient de réaction.
3. Connectez les deux tuyaux à l’intérieur de la boîte à gants d’azote aux orifices d’entrée et de sortie d’eau du tube du condenseur.
4. À l’extérieur de la boîte à gants d’azote, placez l’extrémité du tuyau de drainage de sortie d’eau dans le réservoir de drainage / évier dans la hotte adjacente. Utilisez une pince ou du ruban adhésif pour maintenir le tuyau et gardez le tuyau orienté vers le bas dans le drain.
5. Raccordez le tuyau d’entrée d’alimentation en eau à la conduite d’alimentation en eau de la hotte adjacente.
6. Allumez et surveillez lentement l’eau pour vous assurer qu’elle s’écoule doucement à travers la chambre extérieure du tube du condenseur. Ajustez le débit d’eau au besoin en ouvrant/fermant légèrement la vanne d’eau.
7. Laissez l’eau s’écouler à travers l’orifice d’entrée au bas du tube du condenseur, le haut du tube du condenseur et l’orifice de sortie sur le dessus du tube du condenseur.
8. Assurez-vous qu’il n’y a pas de grosses bulles d’air dans l’alimentation en eau et assurez-vous que les tuyaux sont mécaniquement stables.
   REMARQUE: Lors de l’ébullition des solutions dans le récipient de réaction chimique, faites couler lentement de l’eau du bas du tube du condenseur, à travers la chambre extérieure du tube du condenseur, vers le haut du tube du condenseur afin que l’eau s’écoule lentement à travers le tuyau de drainage. Ce débit d’eau lent mais continu refroidira le tube du condenseur et aidera à condenser et à se rappeler la vapeur bouillie.
9. Assurez-vous que l’eau coule doucement à travers le tube du condenseur pour le refroidir.
10. Couler continuellement de l’azote frais dans la boîte à gants en azote pour purger la boîte à gants. Ventiler continuellement la boîte à gants à azote en tirant un léger vide sur la boîte à gants à azote afin que l’azote et la vapeur de toluène soient pompés hors de la boîte à gants.
    REMARQUE: Tirez un léger vide sur la boîte à gants en azote en ouvrant légèrement la vanne d’égalisation entre la boîte à gants à azote et le loadlock tout en tirant le vide sur le loadlock. N’ouvrez pas complètement la vanne d’égalisation ou le niveau de vide et le débit d’azote seront trop élevés. Débitez juste assez d’azote pour rincer continuellement et ventiler le toluène / vapeur chimique dans la boîte à gants au fil du temps. La conduite d’échappement sous vide doit être ventilée dans une hotte.
11. Commencez à chauffer et à remuer le toluène avec l’agitateur magnétique sur l’agitation et le manteau chauffant. Laisser le toluène s’approcher d’une ébullition douce. Ne pas s’approcher ou dépasser la température du point d’éclair du toluène; réduire la chaleur quand il commence à bouillir.
12. Laisser bouillir et évaporer le toluène pendant 30 minutes sous agitation magnétique pour nettoyer la verrerie de réaction (récipient de réaction et tube du condenseur).
    REMARQUE: Le toluène évaporé refroidira et se condensera dans le tube du condenseur et s’égouttera vers le bas dans le récipient de réaction.
13. Après 30 minutes, éteignez le réchauffeur et l’agitateur magnétique et laissez le toluène refroidir pendant plusieurs minutes, jusqu’à ce que le toluène cesse de s’évaporer et de condenser à l’intérieur du récipient de réaction.
14. Une fois le toluène refroidi, soulevez soigneusement le tube du condenseur et suspendez-le au-dessus du récipient de réaction en le soutenant à l’aide du support avec des pinces. Assurez-vous de serrer la pince et de soutenir correctement le tube du condenseur, car il pourrait être instable.
15. Verser le toluène du récipient de réaction dans le bécher en verre de 400 mL. Veillez à ne pas verser accidentellement la barre d’agitation magnétique. Replacez le récipient de réaction sur le manteau chauffant et remuant.
16. Faire tourbillonner le toluène dans le bécher en verre de 400 mL pour nettoyer le bécher. Verser et jeter le toluène sale/utilisé dans la bouteille de déchets inflammables. Nettoyez à nouveau le bécher en verre de 400 mL avec un peu de toluène frais, puis jetez le toluène utilisé dans la bouteille de déchets inflammables.

6. Préparation de la solution bouillante de toluène et d’oléylamine

ATTENTION: L’oléylamine est toxique et corrosive, alors manipulez-la avec précaution. Si vous manipulez de l’oléylamine à l’extérieur de la boîte à gants en azote, portez l’équipement de protection individuelle (EPI) nécessaire, comme des gants chimiques, une blouse chimique, des lunettes de protection et un écran facial. Si vous manipulez de l’oléylamine à l’intérieur de la boîte à gants à azote, assurez-vous de couvrir les gants de la boîte à gants avec des gants en nitrile XL neufs / propres. Veillez à ne pas renverser accidentellement l’oléylamine. Certaines lingettes de salle blanche peuvent être posées sur la surface du banc de laboratoire à l’intérieur de la boîte à gants pour aider à absorber tout petit déversement.

1. À l’intérieur de la boîte à gants azotés, faire une solution bouillante de 147 mL (~150 mL) de toluène et 8,7 mL (~9 mL) d’oléylamine dans le récipient de réaction.
   1. Utilisez le bécher en verre de 400 mL pour mesurer les 147 mL (~150 mL) de toluène. Verser les 147 mL (~150 mL) de toluène du bécher de verre dans le récipient de réaction.
   2. Utilisez le petit cylindre gradué en verre de 5 mL pour mesurer soigneusement les 8,7 mL (~9 mL) d’oléylamine. Mesurez d’abord soigneusement et versez 4 mL, puis 4,7 mL, d’oléylamine du petit cylindre gradué en verre dans le récipient de réaction.
2. Abaissez soigneusement le tube du condenseur dans le récipient de réaction en verre à nouveau.
3. Assurez-vous que l’eau circule doucement à travers la chambre extérieure du tube du condenseur pour refroidir, condenser et recueillir la vapeur de toluène et d’oléylamine.
4. Chauffer et agiter la solution d’oléylamine et de toluène dans le récipient réactionnel et laisser la solution approcher une ébullition lente/douce (en utilisant le manteau d’agitation et de chauffage, avec la barre d’agitation magnétique tournant pour mélanger la solution). Une fois que la solution d’oléylamine et de toluène atteint une ébullition douce, baissez un peu le feu pour qu’il bout lentement. Ne pas s’approcher ou dépasser le point d’éclair du toluène.

7. Préparation de solution injectable d’acide tétrachloroaurique, d’oléylamine et de toluène

1. Commencer à préparer la solution injectable (150 mg d’acide tétrachloroaurique, 3,6 mL d’oléylamine, 3,0 mL de toluène).
2. Assurez-vous que l’acide tétrachloroaurique est frais ou n’a pas été exposé à l’air, à l’eau, à l’humidité ou à l’humidité. Retirez le film ou le joint de laboratoire qui protège l’acide tétrachloroaurique de l’air et de l’humidité.
   REMARQUE: L’acide tétrachloroaurique est très sensible à l’eau / humidité / humidité. Tout doit être mis en œuvre pour éviter d’exposer la poudre d’acide tétrachloroaurique à l’air et à l’eau. L’acide tétrachloroaurique est livré dans une poche scellée et les nouveaux porte-conteneurs sont scellés avec de la cire pour empêcher la vapeur d’eau de pénétrer dans de nouveaux récipients. Un nouveau lot d’acide tétrachloroaurique coûte environ 100 $, mais il devrait durer un an s’il n’est pas exposé à la vapeur d’eau. Conservez les nouveaux lots non ouverts d’acide tétrachloroaurique au réfrigérateur. Transférer un nouveau lot non ouvert d’acide tétrachloroaurique dans la boîte à gants azotés avant de l’ouvrir. N’ouvrez un nouveau récipient d’acide tétrachloroaurique dans la boîte à gants d’azote que lorsque l’humidité a atteint un niveau stable et faible (moins de 0,8% d’humidité relative). Conservez l’acide tétrachloroaurique dans la boîte à gants azotés après l’avoir ouverte. Après avoir ouvert l’acide tétrachloroaurique, enroulez le film de laboratoire autour du couvercle du récipient pour aider à sceller le récipient et empêcher la vapeur d’eau et les contaminants de pénétrer dans le récipient.
3. Dans la boîte à gants azotés, placez l’un des deux flacons en verre non aqueux de 20 mL avec les bouchons doublés de PTFE sur la microbalance/balance et retirez le bouchon doublé de PTFE.
4. Assurez-vous de « re-zéro » ou de « tarer » la microbalance avec le flacon en verre de 20 mL sur la balance avant de commencer à peser la poudre d’acide tétrachloroaurique.
5. Dans la boîte à gants azotés, utilisez la petite spatule métallique pour déposer de la poudre d’acide tétrachloroaurique du récipient dans le flacon en verre de 20 mL sur la microbalance, jusqu’à un poids mesuré de 150 mg de poudre d’acide tétrachloroaurique.
6. Retirer le bouchon doublé de PTFE de l’autre flacon en verre non aqueux de 20 mL (celui vide qui n’est pas actuellement sur la microbalance).
   ATTENTION: L’oléylamine est toxique et corrosive, alors manipulez-la avec précaution.
7. Utilisez le petit cylindre gradué en verre de 5 mL pour mesurer 3,6 mL d’oléylamine. Versez soigneusement les 3,6 mL d’oléylamine du petit cylindre gradué en verre de 5 mL dans le flacon en verre de 20 mL sans l’acide tétrachloroaurique.
8. Versez et mesurez soigneusement 3,0 mL de toluène dans le petit cylindre gradué en verre de 5 mL. Versez soigneusement les 3,0 mL de toluène du petit cylindre gradué en verre de 5 mL dans le flacon de verre de 20 mL avec l’oléylamine.
   REMARQUE: Si trop de toluène est versé dans le cylindre de verre gradué, l’excès de solvant peut être versé dans la bouteille de déchets inflammables. Il est préférable d’utiliser le petit cylindre en verre gradué de 5 mL pour mesurer l’oléylamine et le toluène. Veillez à ne pas renverser l’oléylamine, car elle est corrosive et toxique.
9. Vissez le capuchon doublé de PTFE sur le flacon en verre de 20 mL avec l’oléylamine et le toluène à l’intérieur. Agiter et faire tourbillonner le flacon en verre fermé pour mélanger l’oléylamine et la solution de toluène ensemble.
10. Ouvrez le flacon en verre de solution de 20 mL. Versez soigneusement les ~150 mg de poudre d’acide tétrachloroaurique dans le flacon en verre avec la solution d’oléylamine et de toluène.
11. Vissez les bouchons doublés de PTFE sur les flacons en verre. Agiter et faire tourbillonner le flacon en verre fermé avec l’acide tétrachloroaurique, l’oléylamine et le toluène pour mélanger la solution ensemble. Continuez à secouer la solution et assurez-vous qu’elle est bien mélangée.
    NOTA : La solution injectable d’acide tétrachloroaurique, d’oléylamine et de toluène doit devenir rouge foncé ou violet après avoir secoué et mélangé, comme le montre la figure supplémentaire 4.

8. Injection de l’acide tétrachloroaurique, de l’oléylamine et de la solution de toluène dans le récipient

1. Assurez-vous que l’eau s’écoule lentement dans le bas du tube du condenseur et vers le haut du tube du condenseur. Ajustez le débit d’eau au besoin en ouvrant/fermant soigneusement la vanne d’eau.
2. Assurez-vous que la solution d’oléylamine et de toluène dans le récipient de réaction du verre est à ébullition douce, avec un peu de toluène et d’oléylamine s’évaporant dans le tube du condenseur. Assurez-vous que l’agitateur magnétique est allumé.
3. Soulevez le tube du condenseur au-dessus du récipient de réaction, en utilisant le support avec des pinces pour soutenir la verrerie. Assurez-vous qu’il y a suffisamment d’espace et de clairance pour injecter l’acide tétrachloroaurique, l’oléylamine et la solution de toluène dans le récipient de réaction.
4. Retirez la longue pipette de verre gradué de la feuille d’aluminium (qui protégeait la pipette pour la garder propre) et fixez l’ampoule en caoutchouc avec des vannes à la pipette. Assurez-vous de vous familiariser avec le fonctionnement de l’ampoule en caoutchouc avec des vannes pour aspirer et gicler une solution avec la longue pipette en verre gradué avant de l’utiliser.
5. Agiter le flacon fermé en verre non aqueux de 20 mL avec le capuchon doublé de PTFE avec la solution injectable d’acide tétrachloroaurique, d’oléylamine et de toluène et s’assurer qu’il est bien mélangé. Ouvrez le flacon en verre de 20 mL avec la solution injectable en enlevant le bouchon.
6. Appuyez sur la valve supérieure tout en serrant l’ampoule en caoutchouc pour dégonfler l’ampoule en caoutchouc. Placez soigneusement la pointe de la longue pipette en verre gradué dans le flacon en verre de 20 mL avec l’acide tétrachloroaurique, l’oléylamine et la solution injectable de toluène.
7. Appuyez doucement sur la valve inférieure de l’ampoule en caoutchouc connectée à la longue pipette de verre graduée pour aspirer lentement toute la solution injectable d’acide tétrachloroaurique, d’oléylamine et de toluène dans la pipette en verre.
   NOTA : La figure supplémentaire 5 montre la solution injectable aspirée dans la longue pipette de verre graduée avec l’ampoule en caoutchouc avec des valves juste avant d’injecter la solution dans le récipient de réaction. Il peut être avantageux de pratiquer l’utilisation de la pipette de verre longue et graduée avec l’ampoule avec des valves (par exemple, avec un peu de toluène) avant de prélever et d’injecter l’acide tétrachloroaurique, l’oléylamine et la solution de toluène.
8. Placez soigneusement la pointe de la pipette de verre dans l’ouverture du récipient de réaction et injectez rapidement l’acide tétrachloroaurique, l’oléylamine et la solution injectable de toluène dans la solution bouillante d’oléylamine et de toluène dans le récipient de réaction.
   REMARQUE: La couleur de la solution devrait initialement passer du rouge au jaune et au blanc en une minute environ, car les nanoparticules d’or commencent à se nucléer et à se développer.
9. Utilisez la pince sur le support pour abaisser le tube du condenseur vers le bas dans le récipient de réaction.
10. Chauffer la solution de réaction chimique de nanoparticules d’or à ébullition douce pendant 2 heures.
    REMARQUE: La vapeur de toluène de la solution bouillante doit se condenser dans le tube et s’égoutter vers le bas dans le récipient de réaction. Pendant plusieurs minutes, la couleur du mélange réactionnel devrait alors passer du blanc au jaune, au rose clair, puis au rouge à mesure que les nanoparticules d’or grossissent. Au cours des 1-2 heures, la couleur du mélange réactionnel devrait progressivement passer du rouge clair au rouge profond / violet.
11. Après 2 heures de chauffage de la solution de réaction, éteignez le chauffage.
    REMARQUE: À ce stade, la solution peut soit être laissée refroidir naturellement à température ambiante, soit être immédiatement trempée en ajoutant ~ 100 mL de méthanol dans la solution. La pratique la plus connue à l’heure actuelle est de permettre à la solution de refroidir naturellement plutôt que de la tremper immédiatement.
12. Laisser la solution refroidir naturellement à température ambiante pendant 1 heure (recommandé); ou trempez immédiatement la solution de nanoparticules d’or avec 100 mL de méthanol (non recommandé).

9. Trempe de la réaction avec le méthanol après refroidissement de la solution de nanoparticules d’or

1. Assurez-vous que le chauffage a été éteint et que la solution a refroidi.
2. Arrêtez de faire circuler l’eau à travers le tube du condenseur. Retirez soigneusement le tuyau de drainage de l’eau de l’évier / drain dans la hotte adjacente et connectez-le à l’orifice de vide dans la hotte.
3. Tirez le vide sur le tuyau de drainage pour aspirer l’eau dans le tube du condenseur et le tuyau de drainage. Retirez soigneusement le tube du condenseur du support avec la pince et posez-le horizontalement dans la boîte à gants en azote.
   REMARQUE: Le vide qui est tiré sur le tube du condenseur en verre devrait évaporer l’eau dans le tube du condenseur.
4. Dans la boîte à gants azotés, verser environ 35 mL de méthanol dans chacun des tubes à centrifuger coniques de 50 mL (quantité 12).
   REMARQUE : Le méthanol sera utilisé pour éliminer les réactifs et sous-produits qui n’ont pas réagi du processus de synthèse, afin de nettoyer et de laver les nanoparticules d’or. Les tubes à centrifuger de 50 mL doivent être maintenus debout dans des crémaillères de tubes à essai.
5. Verser la solution de nanoparticules d’or en volumes égaux (~12 mL) dans chacun des tubes à centrifuger de 50 mL (quantité 12) avec du méthanol. Veillez à ne pas verser accidentellement la barre d’agitation magnétique tout en versant la solution de nanoparticules d’or dans chaque tube de centrifugation.
   REMARQUE : La figure supplémentaire 6 montre environ 12 mL de solution de nanoparticules d’or versée dans chacun des tubes à centrifuger coniques de 50 mL avec du méthanol. Après avoir versé ~12 mL de solution de nanoparticules d’or dans chacun des tubes à centrifuger coniques de 50 mL avec ~35 mL de méthanol, chaque tube de centrifugation devrait avoir ~47 mL de solution (légèrement en dessous de la marque de 50 mL).
6. Répartir uniformément toute solution restante de nanoparticules d’or entre les tubes à centrifuger.
7. Vissez les bouchons sur les tubes à centrifuger de 50 mL pour les fermer et serrer les bouchons.
8. Débranchez les tuyaux d’entrée et de sortie du tube du condenseur de verre, connectez les tuyaux d’entrée et de sortie ensemble en alimentant l’un dans l’autre, puis enveloppez la connexion des tubes avec un film de laboratoire pour sceller le raccordement. Éteignez l’aspirateur qui est tiré sur les tuyaux.
   REMARQUE: Les tubes sont connectés et scellés pour empêcher l’eau ou la vapeur d’eau de pénétrer accidentellement dans la boîte à gants en azote.
9. Retirez les tubes à centrifuger coniques de 50 mL avec la solution de nanoparticules d’or et le méthanol de la boîte à gants d’azote à travers le verrou de charge. Retirez également la bouteille de méthanol et la bouteille de toluène de la boîte à gants en azote. Placez-les dans la hotte adjacente.
10. Retirez également le récipient de réaction en verre, la barre d’agitation magnétique, le tube du condenseur de verre, la longue pipette graduée en verre et l’ampoule en caoutchouc avec des vannes de la boîte à gants d’azote à travers le verrou de chargement. Placez-les dans la hotte adjacente.
11. Étiquetez le dessus de chaque tube centrifuge de 50 mL sur les bouchons avec un numéro d’échantillon (p. ex. 1, 2, 3, 4, ...) pour garder une trace des différents échantillons.
    REMARQUE: Après avoir retiré la solution de nanoparticules d’or et la verrerie / fournitures, la boîte à gants d’azote doit continuer à être ventilée pendant plusieurs heures ou pendant la nuit en faisant couler de l’azote frais dans la boîte à gants tout en tirant un léger vide pour rincer et ventiler la vapeur de toluène / oléylamine. La conduite d’échappement sous vide doit être ventilée dans une hotte. La boîte à gants d’azote doit également être régénérée avec du gaz de régénération pour éliminer l’humidité / solvants du système de filtration. Certaines boîtes à gants d’azote peuvent également être équipées d’un piège à solvants, ce qui aide à éliminer les vapeurs de solvant.

10. Lavage et purification des nanoparticules d’or avec du toluène et du méthanol

REMARQUE: Chaque tube centrifuge de 50 mL avec des nanoparticules d’or sera lavé et purifié avec 10 mL de toluène et 40 mL de méthanol 3 fois, nettoyant les nanoparticules d’or par lots de 6 tubes centrifuges à la fois. Les tubes à centrifuger doivent avoir une quantité égale de solution de nanoparticules d’or et doivent être également pondérés et équilibrés.

1. Placer 6 des tubes à centrifuger de 50 mL avec une solution de nanoparticules d’or dans la centrifugeuse.
2. Fermez le couvercle de la centrifugeuse et entrez les paramètres suivants pour faire tourner les nanoparticules d’or:
   RPM: 2328
   FRC : 1000
   Durée: 5 minutes
3. Commencez à faire tourner 6 des 12 tubes à centrifuger coniques avec la solution de nanoparticules d’or et le méthanol dans la centrifugeuse.
4. Une fois que les 6 premiers tubes à centrifuger avec des nanoparticules d’or ont terminé la rotation, retirez doucement les tubes de la centrifugeuse. Veillez à ne pas déranger les pastilles de nanoparticules d’or tout en plaçant les tubes à centrifuger dans les supports à tubes.
   REMARQUE: La figure supplémentaire 7 montre comment la solution de nanoparticules d’or doit apparaître dans les tubes à centrifuger coniques de 50 mL après centrifugation. La force centrifuge tirera les nanoparticules d’or en solution et les séparera du méthanol et du toluène. Les nanoparticules d’or précipiteront en granulés au fond de chaque tube de centrifugation. La solution surnageante de méthanol/toluène semblera claire/transparente au-dessus des pastilles de nanoparticules d’or foncé, ce qui indique que la centrifugation a précipité les nanoparticules d’or de la solution.
5. Placez les 6 derniers des 12 tubes à centrifuger coniques avec la solution de nanoparticules d’or et le méthanol dans la centrifugeuse. Fermez le couvercle de la centrifugeuse et entrez dans les mêmes réglages de centrifugeuse qu’auparavant. Commencez à faire tourner les tubes dans la centrifugeuse.
6. Une fois les 6 derniers tubes à centrifuger en rotation, retirez délicatement les tubes de la centrifugeuse. Veillez à ne pas déranger les pastilles de nanoparticules d’or tout en plaçant les tubes à centrifuger dans les supports à tubes.
7. Portez soigneusement tous les tubes à centrifuger avec les nanoparticules d’or sur la hotte et essayez de ne pas les déranger ou les agiter pendant le transport.
8. Versez lentement et doucement les déchets de méthanol dans un récipient à déchets / bécher inflammable. Veillez à ne pas déranger et à ne pas verser ou perdre les pastilles de nanoparticules d’or noir au fond des tubes à centrifuger.
   REMARQUE : Le premier cycle de rinçage au méthanol est maintenant terminé.
9. Commencez le deuxième cycle de rinçage au méthanol en versant environ 10 mL de toluène frais dans chacun des tubes à centrifuger coniques avec des pastilles de nanoparticules noires dans la hotte. Vissez les bouchons pour fermer les tubes à centrifuger de 50 mL.
10. Vortex chacun des tubes à centrifuger de 50 mL jusqu’à ce que les nanoparticules liquides/précipitées/or noires soient remises en suspension et dispersées dans la solution de toluène de 10 mL, et que la solution semble trouble/sombre. Vérifiez le fond de chaque tube de centrifugation pour vous assurer que la majeure partie du résidu noir (nanoparticules d’or) a été remise en solution.
    REMARQUE: La figure supplémentaire 8 montre les tubes à centrifuger avec une solution de nanoparticules d’or et du toluène en cours de vortex et de remise en suspension. Le vortex est beaucoup mieux et plus doux sur les nanoparticules d’or que de soniquer les nanoparticules d’or. Ne soniquez pas les nanoparticules d’or car la sonication pourrait dépouiller les ligands oléylamine des nanoparticules d’or et provoquer l’agrégation et la sédimentation des nanoparticules d’or.
    REMARQUE: La figure supplémentaire 9 montre comment la solution de nanoparticules d’or devrait apparaître lorsque les nanoparticules d’or sont remises en solution en tourbillonnant chaque pastille de nanoparticules d’or avec ~ 10 mL de toluène.
11. Verser ~40 mL de méthanol frais dans chacun des tubes à centrifuger coniques avec du toluène et des nanoparticules, de sorte qu’avec les 10 mL de toluène qui se trouvent déjà dans chaque tube à centrifuger, il y a un total d’environ 50 mL de solution dans chaque tube de centrifugation de 50 mL. Vissez les bouchons sur les tubes à centrifuger de 50 mL pour fermer les tubes et assurez-vous que les bouchons sont serrés.
12. Placez les tubes à centrifuger dans la centrifugeuse. Faites tourner les tubes à centrifuger dans la centrifugeuse pour recueillir les nanoparticules d’or en une pastille au fond de chaque tube, 6 tubes à centrifuger à la fois. Utilisez les mêmes réglages de centrifugeuse qu’auparavant (RCF 1000, 5 minutes).
13. Une fois la centrifugeuse s’arrêter, retirez doucement les tubes avec les nanoparticules, puis emmenez-les soigneusement dans la hotte (essayez de ne pas les déranger ou les agiter pendant le transport). Versez soigneusement les déchets de toluène et de méthanol dans le récipient à déchets inflammables / bécher.
    REMARQUE: Le deuxième cycle de rinçage au méthanol est maintenant terminé.
14. Pour le troisième et dernier cycle de rinçage, suivez le même processus que précédemment pour le vortex dans 10 mL de toluène, le nettoyage dans 40 mL de méthanol, la centrifugation et le versement soigneusement du solvant toluène/méthanol. Assurez-vous que les nanoparticules d’or dans chacun des tubes à centrifuger de 50 mL sont remises en suspension avec du toluène et lavées avec du méthanol 3 fois.

11. Séchage des nanoparticules d’or

REMARQUE: Une fois que les nanoparticules d’or dans les tubes à centrifuger de 50 mL ont été lavées 3 fois séparément, et que le toluène et le méthanol ont été déversés pour la dernière fois, les nanoparticules d’or doivent être séchées pour évaporer le solvant restant. Il existe deux façons de sécher les nanoparticules d’or et d’évaporer le solvant:

1. Option 1 − Pistolet à azote (non recommandé) :
   1. Utilisez un pistolet à azote ou une vanne dans la hotte pour sécher doucement les tubes à centrifuger contenant les pastilles noires de nanoparticules d’or au fond des tubes.
   2. Veillez à ne pas utiliser trop de pression d’azote, sinon les granulés fragiles de nanoparticules d’or peuvent être délogés.
      REMARQUE: Le séchage des nanoparticules d’or avec le pistolet à azote n’est pas idéal car cela pourrait endommager / perdre les pastilles de nanoparticules d’or.
2. Option 2 - Séchage sous vide (recommandé):
   1. Desserrez les bouchons des tubes à centrifuger de 50 mL avec des pastilles de nanoparticules d’or afin que les tubes soient toujours recouverts, mais le solvant peut s’évaporer et s’échapper de l’intérieur des tubes.
   2. Placez le rack de tubes avec des nanoparticules d’or à l’intérieur du verrou de charge sous vide de la boîte à gants d’azote. Fermez et scellez la porte de verrouillage de charge extérieure et ouvrez la vanne à la pompe à vide pour commencer à tirer le vide sur le verrou de charge.
   3. Pomper jusqu’à environ la moitié de la pression manométrique (~-15 inHg) pour évaporer le solvant et sécher les nanoparticules.
   4. Laissez les nanoparticules d’or dans le verrou de charge à une pression de vide modérée (demi-jauge, ~-15 inHg) pendant ~5 minutes. Ne pompez pas vers le bas à une pression plus basse et ne laissez pas dans le vide trop longtemps, ou les ligands oléylamine peuvent se détacher.
   5. Une fois que les nanoparticules d’or ont été sous vide pendant quelques minutes pour sécher les nanoparticules d’or et évaporer le solvant restant, purgez le verrou de charge avec de l’azote jusqu’à ce que le verrou de charge atteigne la pression atmosphérique.
   6. Retirez les tubes à centrifuger de 50 mL contenant des nanoparticules d’or du verrou de charge et inspectez la sécheresse des pastilles de nanoparticules d’or dans la hotte.
      REMARQUE: La figure supplémentaire 10 montre comment une pastille de nanoparticules d’or séchée au fond d’un tube de centrifugation conique de 50 mL devrait s’occuper de son séchage sous vide. S’il y a encore du solvant à l’intérieur du tube de centrifugation conique de 50 mL, les nanoparticules d’or doivent être séchées davantage pour évaporer le solvant restant. Le séchage sous vide est la méthode préférée pour le séchage car il est moins susceptible d’endommager ou de perdre la pastille de nanoparticules d’or, par rapport aux méthodes plus agressives telles que le séchage au pistolet à azote. Si un verrou de charge sous vide n’est pas disponible, ou si vous préférez, les nanoparticules d’or peuvent également être séchées dans un dessicateur sous vide.
3. Une fois les pastilles de nanoparticules d’or sèches, vissez fermement les bouchons sur les tubes à centrifuger.
4. Enroulez le film de laboratoire autour des bouchons hermétiquement fermés pour sceller les tubes à centrifuger avec les pastilles de nanoparticules d’or à l’intérieur.
5. Étiquetez les tubes à centrifuger de 50 mL avec des pastilles précipitées de nanoparticules d’or avec une étiquette descriptive appropriée, comme « Au NP séché » et la date (p. ex. 9-28-2020).
6. Placez les tubes à centrifuger scellés avec des pastilles de nanoparticules d’or séché dans un réfrigérateur à 2 °C - 8 °C. Utilisez un plateau ou des supports à tubes à centrifugeuse coniques de 50 mL pour maintenir les tubes à la verticale.
   NOTA : La figure 11 supplémentaire montre les tubes à centrifuger coiffés, enveloppés d’un film de laboratoire, étiquetés et entreposés dans un réfrigérateur à 2 °C - 8 °C. Chaque tube de centrifugation peut être stocké dans le réfrigérateur jusqu’à ce qu’il soit utilisé pour fabriquer une solution de nanoparticules d’or remises en suspension.

12. Nettoyer la verrerie à réaction chimique (après la synthèse des nanoparticules d’or)

ATTENTION: L’anteur or TFA et l’aqua regia sont corrosifs. Portez l’équipement de protection individuelle (EPI) nécessaire, comme des gants chimiques, une blouse chimique, des lunettes de protection et un écran facial. Ne manipulez la solution corrosive que dans un banc humide acide tout en portant l’EPI nécessaire.

1. Dans la hotte, nettoyez le récipient de réaction en verre avec de l’acétone et faites tourbillonner l’acétone dans le récipient de réaction en verre pour laver la solution résiduelle de nanoparticules d’or, puis jetez l’acétone sale dans un bécher de collecte de solvants sale et jetez le solvant sale dans une bouteille de déchets inflammables.
2. Dans le banc humide acide, placez le récipient de réaction en verre avec le tube du condenseur attaché à celui-ci dans un bécher de 600 mL pour le support, et reposez le côté du tube du condenseur contre le flanc du banc humide acide pour un soutien supplémentaire.
3. Nettoyez la verrerie à réaction chimique (tube du condenseur, récipient de réaction, pipette en verre) et la barre d’agitation magnétique en versant la solution de TFA à etchant d’or d’environ 300 mL utilisée (qui a été économisée plus tôt et mise de côté pour réutilisation) qui a été mélangée 1:1 avec de l’eau DI dans le tube du condenseur et la verrerie du récipient de réaction. Placez la barre d’agitation magnétique et la longue pipette graduée en verre dans le tube du condenseur. Remplissez le tube du condenseur avec de l’eau DI si nécessaire pour le compléter et permettre au bain TFA etchant d’or de s’asseoir et de nettoyer la verrerie pendant 30 minutes.
4. Après 30 minutes, casser le joint entre le tube du condenseur et le récipient de réaction pour recueillir toute la solution d’échanteur d’or dans le récipient de réaction, et verser la solution d’échanteur d’or utilisée dans le bécher de 400 mL. Versez la solution d’échant d’or dans la bouteille de déchets chimiques pour la solution d’échanteur d’or usagée.
5. Toujours dans le banc humide acide, lavez la verrerie à réaction chimique et la barre d’agitation magnétique 3-4 fois avec de l’eau DI pour éliminer la solution d’échante d’or restante, puis laissez la verrerie à réaction chimique et la barre d’agitation magnétique s’asseoir dans un bain d’eau DI pendant 30 minutes supplémentaires.
6. Après 30 minutes de position assise dans un bain d’eau DI, videz l’eau et utilisez le pistolet à eau DI pour laver l’eau dans le drain de banc humide acide. Rincer à l’acétone, puis faire sécher la verrerie avec le pistolet à azote.

Résultats

La figure 1 montre comment la solution de mélange réaction chimique de synthèse de nanoparticules d’or (acide tétrachloroaurique, oléylamine et toluène) devrait changer progressivement de couleur au cours de plusieurs minutes lorsqu’elle bout initialement dans le récipient réactionnel; du clair, au jaune clair (image de gauche), au rose clair (image centrale), au rouge clair (image de droite). La couleur changeante de la solution est une indication de la taille changeante des nan...

Discussion

L’exécution du protocole de synthèse des nanoparticules d’or tel que présenté ci-dessus devrait produire des nanoparticules d’or avec un diamètre d’environ 12 nm et une monodispersité assez élevée (± 2 nm). Cependant, certaines étapes critiques et certains paramètres de processus peuvent être ajustés pour modifier potentiellement la taille / diamètre et la monodispersité / polydispersité des nanoparticules d’or. Par exemple, après avoir injecté la solution précurseur dans le récipient réact...

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
50 mL Conical Centrifuge Tubes with Plastic Caps (Quantity: 12)	Ted Pella, Inc.	12942	used for cleaning/storing gold nanoparticle solution/precipitate (it's best to use 12 tubes, to allow the gold nanoparticles from the synthesis process to last up to one year (e.g., 1 tube per month))
Acetone	Sigma-Aldrich	270725-2L	solvent for cleaning glassware/tubes
Acid Wet Bench	N/A	N/A	for cleaning chemical reaction glassware/supplies with gold etchant solution (part of wet chemical lab facilities)
Aluminum Foil	Reynolds	B08K3S7NG1	for covering glassware after cleaning it to keep it clean
Burette Clamps	Fisher Scientific	05-769-20	for holding the condenser tube and reaction vessel during the synthesis process (located in the nitrogen glove box)
Centrifuge (with 50 mL Conical Centrifuge Tube Rotor/Adapter)	ELMI	CM-7S	for spinning the gold nanoparticles in solution and precipitating/collecting them at the bottom of the 50 mL conical centrifuge tubes
DI Water	Millipore	Milli-Q Direct	deionized water
Fume Hood	N/A	N/A	for cleaning laboratory glassware and supplies with solvents (part of wet chemical lab facilities)
Glass Beaker (600 mL)	Ted Pella, Inc.	17327	for holding reaction vessel, condenser tube, glass pipette, and magnetic stir bar during cleaning with gold etchant and then with water
Glass Beakers (400 mL) (Quantity: 2)	Ted Pella, Inc.	17309	for measuring toluene and gold etchant
Glass Graduated Cylinder (5 mL)	Fisher Scientific	08-550A	for measuring toluene and oleylamine for injection
Glass Graduated Pipette (10 mL)	Fisher Scientific	13-690-126	used with the rubber bulb with valves to inject the gold nanoparticle precursor solution into the reaction vessel
Gold Etchant TFA	Sigma-Aldrich	651818-500ML	(with potassium iodide) for cleaning reaction vessel, condenser tube, magnetic stir bar, glass pipette [alternatively, use Aqua Regia]
Isopropanol	Sigma-Aldrich	34863-2L	solvent for cleaning glassware/tubes
Liebig Condenser Tube (~500 mm) (24/40)	Fisher Scientific	07-721C	condenser tube, attaches to glass reaction vessel
Magnetic Stirring Bar	Fisher Scientific	14-513-51	for stirring reaction solution during the synthesis process
Methanol (≥99.9%)	Sigma-Aldrich	34860-2L-R	new, ≥99.9% purity (for washing gold nanoparticles after synthesis)
Microbalance (mg resolution)	Accuris Instruments	W3200-120	for weighing tetrachloroauric acid powder (located in the nitrogen glove box)
Micropipette (1000 µL)	Fisher Scientific	FBE01000	for measuring and dispensing liquid chemicals such as oleylamine and toluene (if using micropipette instead of graduated cylinder for measurement)
Micropipette Tips (1000 µL)	USA Scientific	1111-2831	for measuring and dispensing liquid chemicals such as oleylamine and toluene (if using micropipette instead of graduated cylinder for measurement)
Nitrile Gloves	Ted Pella, Inc.	81853	personal protective equipment (PPE), for protection, and for keeping nitrogren glove box gloves clean
Nitrogen Glove Box	M. Braun	LABstar pro	for performing gold nanoparticle synthesis in a dry and inert environment
Non-Aqueous 20 mL Glass Vials with PTFE-Lined Caps (Quantity: 2)	Fisher Scientific	03-375-25	for weighing tetrachloroauric acid powder and mixing with oleylamine and toluene to make injection solution
Oleylamine (Technical Grade, 70%)	Sigma-Aldrich	O7805-100G	technical grade, 70%, preferably new, stored in the nitrogen glove box
Parafilm M Sealing Film (2 in. x 250 ft)	Sigma-Aldrich	P7543	for sealing the gold nanoparticles in the 50 mL centrifuge tubes after the synthesis process is over
Round Bottom Flask (250 mL) (24/40)	Wilmad-LabGlass	LG-7291-234	glass reaction vessel, attaches to condenser tube
Rubber Bulb with Valves (Rubber Bulb-Type Safety Pipet Filler)	Fisher Scientific	13-681-50	used with the long graduated glass pipette to inject the gold nanoparticle precursor solution into the reaction vessel
Rubber Hoses (PVC Tubes) (Quantity: 2)	Fisher Scientific	14-169-7D	for connecting the condenser tube to water inlet/outlet ports
Stainless Steel Spatula	Ted Pella, Inc.	13590-1	for scooping tetrachloroauric acid powder from small container
Stand (Base with Rod)	Fisher Scientific	12-000-102	for holding the condenser tube and reaction vessel during the synthesis process (located in the nitrogen glove box)
Stirring Heating Mantle (250 mL)	Fisher Scientific	NC1089133	for holding and supporting reaction vessel sphere, while heating with magnetic stirrer rotating the magnetic stirrer bar
Tetrachloroauric(III) Acid (HAuCl4) (≥99.9%)	Sigma-Aldrich	520918-1G	preferably new or never opened, ≥99.9% purity, stored in fridge, then opened only in the nitrogen glove box, never exposed to air/water/humidity
Texwipes / Kimwipes / Cleanroom Wipes	Texwipe	TX8939	for miscellaneous cleaning and surface protection
Toluene (≥99.8%)	Sigma-Aldrich	244511-2L	new, anhydrous, ≥99.8% purity
Tweezers	Ted Pella, Inc.	5371-7TI	for poking small holes in aluminum foil, and for removing Parafilm
Vortexer	Cole-Parmer	EW-04750-51	for vortexing the gold nanoparticles in toluene in 50 mL conical centrifuge tubes to resuspend the gold nanoparticles into the toluene solution