Name: synthesis, characterization, and functionalization of hybrid au/cds and au/zns core/shell nanoparticles
Uploaded: 2016-03-02T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 19 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Synthesis, Characterization, and Functionalization of Hybrid Au/CdS and Au/ZnS Core/Shell Nanoparticles at JoVE.com

חומר זה מבוסס על העבודה הנתמכת על ידי הקרן הלאומית למדע תחת CHE - 1,352,507.

1. סינתזה של ננו-חלקיקים מזהב <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשקול את מלח זהב בתא הכפפות ולהוסיף בקבוקון ניקה בעבר עם Regia אקווה לפני דילול עם מים בבקבוק נפח. כן הידראט כלוריד 1 מ&quot;מ זהב (III) (393.83 g / mol) ב 100 מ&quot;ל מים עבור פתרון מניות זהב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תשקלי 3.2 גרם מוצק CTAC (320 ג &#39;/ mol) וחום, ב 25 מ&quot;ל מים, כ 60 מעלות צלזיוס במשך פירוק. מצננים לטמפרטורת החדר לדלל את התערובת עם 50 מ&quot;ל מים בבקבוק נפח להכין אמוניום כלוריד trimethyl 0.2 M Cetyl (CTAC). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים 20 מ&quot;ל של תמיסת זהב 1 מ&quot;מ ו 20 מ&quot;ל של 0.2 פתרון M CTAC בתוך תחתית עגולה רותחים הבקבוק ומניחים באמבט שמן להגדיר עד 60 ° C. אפשר לערבב למשך 10 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 1.7 מ&quot;ג (יחס של 1: שומה 1) אמין מוצק Borane טרט-בוטיל (86.97 g / mol) לפתרון זהב / CTAC ולתת ומערבבים במשך 30 דקות. הערה: הפתרון צריך להפוך אדום עמוק. הפתרון שהתקבל יש concentrati חלקיק זהבעל של כ -5 מיקרומטר והוא יכול להיות מאוחסן במשך חודשים בכל פעם או להשתמש מייד את השלב הבא של תגובה. </li></ol> ציפוי 2. עם כסף <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להשתמש בכמויות מגיבות מדויקות כדי לצפות את החלקיקים עם פגז כסף. הפגז יספק את התבנית עבור גודל וצורה של פגז המוליכים למחצה. כמויות מגיבות מדויקות גם תעזורנה למנוע התגרענות של חלקיקי כסף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ראשית לחשב את עוצמת הקול של הליבה, בס&quot;מ 3, ו להמיר מסה לכל חלקיק באמצעות צפיפות של זהב. לדוגמא, כדי לחשב את נפח הליבה, מניח ננו-חלקיק כדורי בקוטר של 15 ננומטר לתת נפח 1767.15 ננומטר 3 ולאחר מכן להמיר סנטימטר 3 (1.77 x 10 -18 סנטימטרים 3). הכפילו את עוצמת השמע על ידי צפיפות של זהב (19.3 ס&quot;מ 3) כדי לחשב את המסה לכל חלקיק (3.41 x 10 17). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות 10 מ&quot;ל של פתרון ננו-חלקיקים מזהב 5.3 מיקרומטר, 5.30 x 10 -8 שומות של pמאמרים נוכחים. כפל על ידי המסה הטוחנת נותן לחשב את המסה של הווה זהב בתמיסה (1.04 x 10 -5 גרם). מחלקים את המסה של זהב הפתרון על ידי המסה לכל חלקיק כדי למצוא את מספר חלקיקי זהב הנוכחי (3.06 x 10 11). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חשב את הנפח של חלקיקים עם עובי קליפת 5 ננומטר, בסנטימטר 3 (8.18 x 10 18 סנטימטר 3) ולחסר זה מההיקף של ננו-חלקיקי הליבה (1.77 x 10 -18 סנטימטרים 3) כדי לקבוע את עוצמת קול הפגז (6.41 x 10 -18). המרת נפח זה למסה של כסף על ידי ההכפלה במספר חלקיקי זהב ואת הצפיפות של כסף (2.33 x 10 -4). עוביים מעטפת בטווח של 1-10 ננומטר ישמשו במחקר זה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המרת המסה של כסף כדי שומות של כסף הדרושים רדיוס הקליפה 5 ננומטר (2.33 x 10 -4). מתוך ערך זה, לחשב את הנפח של 4.0 מ&quot;מ כסף חנק 540 μl) נדרש פתרון fאו את כמות הזהב מנוצל הפתרון המוצא (10 מ&quot;ל). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כן 3 4.0 מ&quot;מ אגנו (169.87 g / mol) פתרון 5 מיליליטר מים. באמבט שמן 70 מעלות צלזיוס, לערבב 10 מ&quot;ל של חלקיקי זהב המניות עם חומצה אסקורבית לעשות פתרון 20 מ&quot;מ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מוסיף את הפתרון הכסוף חכם ירידה לפתרון זהב חומצה אסקורבית ולאפשר התגובה ומערבבת במשך 2 שעות. הערה: התגובה תהפוך כתומה בהיר (פגז רזה) לכתום כהה (פגז עבה) במהלך התגובה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צנטריפוגה חלקיקים ב 21,130 XG במשך 10 דקות ו redisperse לתוך מים נקיים. למזוג supernatant מן החלקיקים pelleted כדי לסייע הסרת חלקיקי זהב חשופים או חלקיקי כסף אשר עשויים נוצרו. </li></ol> מרת 3. של מעטפת הכסף סולפיד <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשקול גופרית יסודות בתוך 200: 1 יחס טוחן אל הכסף המשמש בשלב הקודם של הניסוי. במשך 10 מ&quot;ל של פגז הליבה Au / Agחלקיקים פגז 5 ננומטר, לפזר 3 מ&quot;ל של oleylamine ו -1.5 מ&quot;ל של חומצה אולאית לתוך 10 מ&quot;ל טולואן. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לרכז את קולואידים כסף, באמצעות צנטריפוגה ב 21,130 XG במשך 10 דקות ולפזר ב 1 מ&quot;ל מים. הערה: פעולה זו מסייעת להגביר את היעילות של המיצוי מן השכבה המימית אל השכבה האורגנית על היווצרות של פגז הכסף. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מוסיפים את קולואידים, ירידה מבחינת לפתרון גופרית תחת ערבוב במשך שעה 1. הערה: הפתרון יהפוך כחול כהה (פגזים רזים) לסגול (קונכיות עבות) כמו הגופרית הולכת השלמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צנטריפוגה פתרון colloidal ב 4000 XG במשך 10 דקות אחרי התגובה עוררה 2 hr כדי להסיר את המים וגופרית unreacted מהפתרון. Re-לפזר חלקיקים לתוך טולואן נקי עם sonication, במידת הצורך. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Sonicate חלקיקים באמבט sonicator למשך 30 שניות עד 1 דקות כדי לפזר לתוך טולואן. הערה: oleylamine עודף או אולאיתחומצה עלולה לנפול מתוך פתרון וניתן להסירו לאחר שלב זה באמצעות אחסון הפתרון מן המוצק הלבן. </li></ol></li></ol> 4. חילוף קטיונים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפוך את מבשר מתכת ידי המסת חנקתי מתכת לתוך 1 מ&quot;ל של מתנול, לבצע פתרון 0.2 M של Cd (NO 3) או Zn (NO 3). הערה: 0.8 M פתרון עשוי לשמש קונכיות עבות כדי להקטין את כמות מתנול בתמיסה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבב את פתרון המתכת עם חלקיקי הכסף הפגיז גופרי ב יחס של 1: 1 טוחן עם הכסף. מחמם עד 50 מעלות צלזיוס במשך פגז קדמיום ו -65 מעלות צלזיוס במשך פגזי אבץ תחת חנקן אווירה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף phosphine תלת-בוטיל בבית 500: 1 יחס טוחן אל מבשר המתכת. בפעמים התגובה הם 2 שעות עבור קדמיום ו -20 שעות עבור אבץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטהר באמצעות צנטריפוגה ב 21,130 XG במשך 10 דקות על מנת להסיר כל תקליטורים מבודדים או חלקיקי ZnS אשר עשויים נוצרו. לפזר את nanopart pelletedicles לתוך ממס פולרי נקי כגון hexanes, טולואן, או כלורופורם. </li></ol> 5. ליגנד Exchange מבית Oleylamine <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים את הפתרון ננו-חלקיקים עם אתנול יחס נפח 1.5 פעמים כדי פתרון קולואידים טולואן ב צינור צנטריפוגות. צנטריפוגה ב 4000 XG במשך 10 דקות עד גלולת החלקיקים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשטוף חלקיקים עם אתנול ו צנטריפוגות שוב לאסוף את החלקיקים המוצקים. הערה: החלקיקים יכולים להיות מאוחסן בשלב זה, אך הסרת אתנול נחוצה כדי למנוע צבירה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאגד הליגנדים עם קבוצת nucleophilic מחייבת אל פני השטח באמצעות אתרי קטיוני מאוגדים על הקליפה. 11-mercaptoundecanoic חומצה וחומצת 3,4-diaminobenzoic הן מולקולות מתאימות מותירות החלקיקים מסיסים במים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפזר חלקיקים לתוך הפתרון ליגנד עודף גדול, כ ריכוז גבוה פי 10 מאשר מולקולות oleate הילידים. מערבב את החלקיקים ב o בטמפרטורת חדרvernight לאפשר תזוזה של כל מולקולות oleate שיורית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צנטריפוגה הפתרון ב 4000 XG במשך 10 דקות. שטפו את חלקיקי pelleted עם מתנול ו צנטריפוגות ב 4000 XG במשך 10 דקות פעם נוספת כדי לאסוף את חלקיקים מוצקים. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Pyayt, A. L., Wiley, B., Xia, Y., Chen, A., Dalton, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integration+of+photonic+and+silver+nanowire+plasmonic+waveguides.">Integration of photonic and silver nanowire plasmonic waveguides.</a> Nature nanotechology. 3, 660-665 (2008).</li><li>Chuang, M. -. K., Lin, S. -. W., Chen, F. -. C., Chu, C. -. W., Hsu, C. -. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gold+nanoparticle-decorated+graphene+oxides+for+plasmonic-enhanced+polymer+photovoltaic+devices.">Gold nanoparticle-decorated graphene oxides for plasmonic-enhanced polymer photovoltaic devices.</a> Nanoscale. 6, 1573-1579 (2014).</li><li>Ide, M. S., Davis, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Important+Role+of+Hydroxyl+on+Oxidation+Catalysis+by+Gold+Nanoparticles.">The Important Role of Hydroxyl on Oxidation Catalysis by Gold Nanoparticles.</a> Accounts of chemical research. , (2013).</li><li>Saha, K., Agasti, S. S., Kim, C., Li, X., Rotello, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gold+Nanoparticles+in+Chemical+and+Biological+Sensing.">Gold Nanoparticles in Chemical and Biological Sensing.</a> Chemical Reviews. 112, 2739-2779 (2012).</li><li>Wang, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computed+tomography+imaging+of+cancer+cells+using+acetylated+dendrimer-entrapped+gold+nanoparticles.">Computed tomography imaging of cancer cells using acetylated dendrimer-entrapped gold nanoparticles.</a> Biomaterials. 32, 2979-2988 (2011).</li><li>Huang, X., Jain, P. K., El-Sayed, I. H., El-Sayed, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmonic+photothermal+therapy+(PPTT)+using+gold+nanoparticles.">Plasmonic photothermal therapy (PPTT) using gold nanoparticles.</a> Lasers in medical science. 23, 217-228 (2008).</li><li>Costi, R., Saunders, A. E., Banin, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colloidal+hybrid+nanostructures:+a+new+type+of+functional+materials.">Colloidal hybrid nanostructures: a new type of functional materials.</a> Angewandte Chemie International Edition. 49, 4878-4897 (2010).</li><li>Xu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Near-Field+Enhanced+Plasmonic-Magnetic+Bifunctional+Nanotubes+for+Single+Cell+Bioanalysis.">Near-Field Enhanced Plasmonic-Magnetic Bifunctional Nanotubes for Single Cell Bioanalysis.</a> Advanced Functional Materials. 23, 4332-4338 (2013).</li><li>Zhang, J., Tang, Y., Lee, K., Ouyang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nonepitaxial+growth+of+hybrid+core-shell+nanostructures+with+large+lattice+mismatches.">Nonepitaxial growth of hybrid core-shell nanostructures with large lattice mismatches.</a> Science. 327, 1634-1638 (2010).</li><li>Sun, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigating+the+Multiple+Roles+of+Polyvinylpyrrolidone+for+a+General+Methodology+of+Oxide+Encapsulation.">Investigating the Multiple Roles of Polyvinylpyrrolidone for a General Methodology of Oxide Encapsulation.</a> Journal of the American Chemical Society. 135, 9099-9110 (2013).</li><li>Khatua, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resonant+Plasmonic+Enhancement+of+Single-Molecule+Fluorescence+by+Individual+Gold+Nanorods.">Resonant Plasmonic Enhancement of Single-Molecule Fluorescence by Individual Gold Nanorods.</a> ACS Nano. 8, 4440-4449 (2014).</li><li>Lakowicz, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmon-controlled+fluorescence:+a+new+paradigm+in+fluorescence+spectroscopy.">Plasmon-controlled fluorescence: a new paradigm in fluorescence spectroscopy.</a> Analyst. 133, 1308-1346 (2008).</li><li>Tam, F., Goodrich, G. P., Johnson, B. R., Halas, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmonic+enhancement+of+molecular+fluorescence.">Plasmonic enhancement of molecular fluorescence.</a> Nano Letters. 7, 496-501 (2007).</li><li>Achermann, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exciton-Plasmon+Interactions+in+Metal-Semiconductor+Nanostructures.">Exciton-Plasmon Interactions in Metal-Semiconductor Nanostructures.</a> The Journal of Physical Chemistry Letters. 1, 2837-2843 (2010).</li><li>Zhang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+and+Theoretical+Investigation+of+the+Distance+Dependence+of+Localized+Surface+Plasmon+Coupled+F&#246;rster+Resonance+Energy+Transfer.">Experimental and Theoretical Investigation of the Distance Dependence of Localized Surface Plasmon Coupled F&#246;rster Resonance Energy Transfer.</a> ACS Nano. 8, 1273-1283 (2014).</li><li>Kamat, P. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+Dot+Solar+Cells.+Semiconductor+Nanocrystals+as+Light+Harvesters.">Quantum Dot Solar Cells. Semiconductor Nanocrystals as Light Harvesters.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 112, 18737-18753 (2008).</li><li>Nagraj, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+sensing+of+vapors+of+similar+dielectric+constants+using+peptide-capped+gold+nanoparticles+on+individual+multivariable+transducers.">Selective sensing of vapors of similar dielectric constants using peptide-capped gold nanoparticles on individual multivariable transducers.</a> Analyst. 138, 4334-4339 (2013).</li><li>Nossier, A. I., Eissa, S., Ismail, M. F., Hamdy, M. A., Azzazy, H. M. E. -. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+detection+of+hyaluronidase+in+urine+using+cationic+gold+nanoparticles:+A+potential+diagnostic+test+for+bladder+cancer.">Direct detection of hyaluronidase in urine using cationic gold nanoparticles: A potential diagnostic test for bladder cancer.</a> Biosensors and Bioelectronics. 54, 7-14 (2014).</li><li>Hou, W., Liu, Z., Pavaskar, P., Hung, W. H., Cronin, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmonic+enhancement+of+photocatalytic+decomposition+of+methyl+orange+under+visible+light.">Plasmonic enhancement of photocatalytic decomposition of methyl orange under visible light.</a> Journal of Catalysis. 277, 149-153 (2011).</li><li>Sheehan, S. W., Noh, H., Brudvig, G. W., Cao, H., Schmuttenmaer, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmonic+enhancement+of+dye-sensitized+solar+cells+using+core-shell-shell+nanostructures.">Plasmonic enhancement of dye-sensitized solar cells using core-shell-shell nanostructures.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 117, 927-934 (2013).</li><li>Ratchford, D., Shafiei, F., Kim, S., Gray, S. K., Li, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manipulating+Coupling+between+a+Single+Semiconductor+Quantum+Dot+and+Single+Gold+Nanoparticle.">Manipulating Coupling between a Single Semiconductor Quantum Dot and Single Gold Nanoparticle.</a> Nano Letters. 11, 1049-1054 (2011).</li><li>Sau, T. K., Murphy, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-Assembly+Patterns+Formed+upon+Solvent+Evaporation+of+Aqueous+Cetyltrimethylammonium+Bromide-Coated+Gold+Nanoparticles+of+Various+Shapes.">Self-Assembly Patterns Formed upon Solvent Evaporation of Aqueous Cetyltrimethylammonium Bromide-Coated Gold Nanoparticles of Various Shapes.</a> Langmuir. 21, 2923-2929 (2005).</li><li>Ma, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Au@Ag+Core-Shell+Nanocubes+with+Finely+Tuned+and+Well-Controlled+Sizes,+Shell+Thicknesses,+and+Optical+Properties.">Au@Ag Core-Shell Nanocubes with Finely Tuned and Well-Controlled Sizes, Shell Thicknesses, and Optical Properties.</a> ACS Nano. 4, 6725-6734 (2010).</li><li>Park, G., Lee, C., Seo, D., Song, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Full-Color+Tuning+of+Surface+Plasmon+Resonance+by+Compositional+Variation+of+Au@Ag+Core-Shell+Nanocubes+with+Sulfides.">Full-Color Tuning of Surface Plasmon Resonance by Compositional Variation of Au@Ag Core-Shell Nanocubes with Sulfides.</a> Langmuir. 28, 9003-9009 (2012).</li><li>Germain, V., Li, J., Ingert, D., Wang, Z. L., Pileni, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stacking+Faults+in+Formation+of+Silver+Nanodisks.">Stacking Faults in Formation of Silver Nanodisks.</a> The Journal of Physical Chemistry B. 107, 8717-8720 (2003).</li><li>Reiss, P., Proti&#232;re, M., Li, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Core/Shell+Semiconductor+Nanocrystals.">Core/Shell Semiconductor Nanocrystals.</a> Small. 5, 154-168 (2009).</li><li>Vossmeyer, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CdS+nanoclusters:+synthesis,+characterization,+size+dependent+oscillator+strength,+temperature+shift+of+the+excitonic+transition+energy,+and+reversible+absorbance+shift.">CdS nanoclusters: synthesis, characterization, size dependent oscillator strength, temperature shift of the excitonic transition energy, and reversible absorbance shift.</a> The Journal of Physical Chemistry. 98, 7665-7673 (1994).</li><li>Shore, M. S., Wang, J., Johnston-Peck, A. C., Oldenburg, A. L., Tracy, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+Au+(Core)/Ag+(Shell)+nanoparticles+and+their+conversion+to+AuAg+alloy+nanoparticles.">Synthesis of Au (Core)/Ag (Shell) nanoparticles and their conversion to AuAg alloy nanoparticles.</a> Small. 7, 230-234 (2011).</li><li>Liu, X., Atwater, M., Wang, J., Huo, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extinction+coefficient+of+gold+nanoparticles+with+different+sizes+and+different+capping+ligands.">Extinction coefficient of gold nanoparticles with different sizes and different capping ligands.</a> Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 58, 3-7 (2007).</li><li>Lambright, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+Lifetime+of+Excitons+in+Nonepitaxial+Au/CdS+Core/Shell+Nanocrystals.">Enhanced Lifetime of Excitons in Nonepitaxial Au/CdS Core/Shell Nanocrystals.</a> ACS Nano. 8, 352-361 (2014).</li><li>Srnov&#225;-&#352;loufov&#225;, I., Lednick&#253;, F., Gemperle, A., Gemperlov&#225;, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Core-shell+(Ag)+Au+bimetallic+nanoparticles:+analysis+of+transmission+electron+microscopy+images.">Core-shell (Ag) Au bimetallic nanoparticles: analysis of transmission electron microscopy images.</a> Langmuir. 16, 9928-9935 (2000).</li></ol>

Authors have nothing to disclose

חלקיקי זהב על מנת להבטיח חלקיקי פגז ליבה באיכות גבוהה, מדגם monodisperse של חלקיקי זהב חייב להיות מסונתז ראשון כתבנית. 28,29,30 שינינו את סינתזת ננו-חלקיקים מהזהב לייצר חלקיקים הכתירו אמינים שלישוניים ארוך שרשרת במקום oleylamine הכתיר חל...

חלקיקי זהב וכסף יש פוטנציאל התקדמות טכנולוגית בעתיד במגוון של יישומים, כולל פוטוניקה, 1 photovoltaics, 2 קטליזה, 3 כימיים / חישה ביולוגית, 4 הדמיה ביולוגית, 5 ו טיפול פוטודינמי. 6 תחת עירור גלוי, האלקטרונים המשטחים יכולים להתנדנד כדי יוצר תהודה המכונית תהודת Plasmon המשטח מקומית (SPR), אשר יכול להיות מנוצלת כדי להתרכז קרינת אירוע בתחום הנראה. לאחרונה, חלקיקי מתכת אצילים כבר בשילוב עם חלקיקים מוליכים למחצה או מגנטיים לייצר חלקיקים היברידיים עם פונקציונליות משופרת מתכוננת. 7,8 ספרות אחרונות, כגון המחקר שנערך על ידי אויאנג et al. 9 או חן et al. 10, הוכיח את האפשרות לסינתזה של חלקיקים אלה, אלא שליטה מוגבלת רק את האחידות של זן כלאיים אפשרי בגללחלוקה בגדלים ננו-חלקיק זהב מורכב על ידי חוסר אפיון אופטי מצמידים עם אפיון פיזי בכל שלב של צמיחה. Zamkov et al. מראה אחידות דומה במבנה פגז אבל רק עובי פגז אחד נוצל עם גדלי ליבה שונים, עם פגזים כמה לא מתהווים באופן מלא סביב החלקיקים. על מנת לנצל אותם חלקיקים ביעילות, התגובה האופטית המדויקת חייבת להיות ידועה ומאופיין עבור מגוון רחב של עוביי פגז. דיוק גבוה בעובי פגז יכול להתבצע באמצעות חלקיקי זהב monodisperse, מימייה כתבנית, וכתוצאה מכך שליטה גבוהה על זן הכלאיים הסופי. אינטראקציה בין ליבת הקליפה עשויה להציג שיפור מוגבל בשיעורי קליטה או פליטה בשל הכמות הקטנה של חומר מוליך למחצה ואת קרבת ליבת הזהב. במקום אינטראקציה בין למחצה מצוי במעטפת ואת חלקיקי זהב, הקליפה עשויה להיות שימושד כשומר רווח להגביל את המרחק בין כרומופור חיצוני. 11 זה יאפשר שליטה גבוהה על הפרדה מרחבית בין תוך plasmon, השולל את התוצאות של מגע ישיר עם משטח המתכת. ההיקף לאינטראקציה האלקטרונית בין תהודת plasmon פני שטח אקסיטון המיוצר כרומופור, קשור ישירות אל המרחק בין המינים המתכתיים מוליך למחצה, איכות סביבת השטח ועוצמתו של האינטראקציה. 12 כאשר המינים מופרדים מרחקים גדולים יותר מאשר 25 ננומטר, שני המצבים האלקטרוניים יישמרו על שלוות הרוח ואת התגובה האופטית נותרת ללא שינוי. 13 משטר הצימוד החזק הוא דומיננטי כאשר החלקיקים יש קשר אינטימי יותר ויכולים לגרום המרווה של כל אנרגית עירור באמצעות שיפור שיעור nonradiative או העברת אנרגית תהודת פורסטר ( סריג). 14,15 מניפולציה של כוח הצימוד, על ידי ה כוונוןמרווח דואר בין ננו-החלקיקים כרומופור והמתכת, יכול לגרום השפעות חיוביות גם כן. מקדם הכחדת ננו-חלקיקים יכול להיות סדר הגודל גדול יותר מאשר רוב chromophores, המאפשר החלקיקים לרכז את אור האירוע הרבה יותר יעיל. ניצול יעילות העירור המוגבר של ננו-החלקיקים יכול לגרום שיעורי עירור גבוהים יותר כרומופור. 12 זיווגים של דיפול העירור יכול גם להגביר את קצב הפליטה של כרומופור אשר, יכול לגרום לעלייה בתשואת קוונטים אם שיעורי nonradiative אינם מושפעים. אלה 12 השפעות יכולות להוביל תאים או סרטים סולריים עם ספיגה גדלה, ואת יעילות פוטו, בהנחייתם של הספיגה המוגברת החתך של זהב ואת ההקלות ממוצא תשלום מההשכבה המוליכה למחצה בשל קיומם של מצבי משטח מקומיים. 12,16 זה המחקר גם יספק מידע שימושי על כוח הצימוד של plasmon כמו afמשיחה של מרחק. Plasmons משטח המקומי נרחב שמש חישת 17 וזיהוי 18 יישומים בשל הרגישות של תהודת plasmon לסביבה המקומית. Et קרונין al., מראה את היעילות הקטליטית של סרטי Tio 2 ניתן לשפר עם תוספת של חלקיקי זהב. סימולציות הראו כי עלייה זו בפעילות נובעת צימוד של השדה החשמלי plasmon עם אקסיטונים שנוצרו Tio 2, אשר לאחר מכן, הגדיל את שיעור דור אקסיטון. 19 Schmuttenmaer et al., הראה כי היעילות של צבען רגיש (DSSC) תאים סולריים יכול להיות שיפור עם שילוב של אגרגטים 2 Au / SiO 2 / טיו. מצרף לשפר את הקליטה באמצעות יצירת מצבי plasmon המשטח מקומיים רחבים המגדילות קליטות אופטי על פני טווח רחב של תדרים. 20 בספרות אחרות, Li et al. להתבונןהפחתה משמעותית ד בחי קרינה וכן שיפור מרחק תלוי בעוצמת קרינת מצב יציבה נצפתה באמצעות צימוד ישיר של CdSe יחיד / נקודת קוונטית ZnS ו ננו-חלקיקי זהב אחת. 21 על מנת לנצל את מלוא היתרונות של שיפור plasmonic זה, יש צריך בשביל צימוד פיזי עם מרחקי סט בין שני המינים. סינתזה של חלקיקים היברידיים Jiatiao et al., תיאר שיטה חומר מוליך למחצה מעיל על חלקיקי זהב באמצעות חילופי קטיונים כדי לייצר עוביים פגז אחיד מתכונן. הפגזים היו אחידים עובי, אבל תבניות הזהב לא היו מאוד monodisperse. זה יהיה לשנות את המוליכים למחצה יחס זהב מן חלקיקי חלקיקים ולכן כוח הצימוד. .9 המחקר מעמיק על התכונות האופטיות של חלקיקי פגז הליבה הללו נערך, על מנת לפתח Reprodשיטה סינתטית ucible. שיטות קודמות להסתמך על סינתזת ננו-חלקיקים מבוססים אורגנית, אשר יכול לייצר דגימות עם תהודות plasmon רחבות בשל הומגניות בגודל ננו-חלקיקים מהזהב. סינתזה מימית שונה של ננו-חלקיקי זהב יכול לספק תבנית הננו-חלקיק זהב לשחזור monodisperse עם יציבות לתקופות זמן ארוכות. כלוריד אמוניום trimethyl המימייה הפעיל שטח cetyl יוצר שכבה כפולה על פני שטח ננו-החלקיקים עקב אינטראקציה בין שרשרות פחמנים הארוכות של מולקולות אמוניום כלוריד trimethyl cetyl סמוכות. 22 בשכבת קרקע עבה זה דורשת כביסה מקפידה להסיר פעילי שטח עודפים ולאפשר גישה אל פני שטח ננו-החלקיקים יכולה להיות נשלטה, אבל יכול לספק שליטה גבוהה על הגודל וצורת ננו-חלקיקים. 23 התוספת המימית של פגז כסף עם דיוק גבוה מוביל על קשר אינטימי יותר בין עובי קליפת תכונות אופטיות. 23 ירידה איטית באמצעות אסקורבית acid הוא מנוצל כדי להפקיד את הכסף על פני שטח הזהב, מחייב התוספת של מלח כסף כדי להיות מדויק מאוד על מנת למנוע היווצרות של חלקיקי כסף בפתרון. הצעד השלישי דורש עודף גדול של גופרית להתווסף לתוך שלב אורגני העברת שלב של החלקיקים המימיים חייבת להתרחש. עם תוספת של oleylamine כסוכן מכסה אורגני וחומצה אולאית, אשר עשוי לשמש הן סוכן וסיוע מכסה בשלב העברת החלקיקים, מדים, פגז גופרי כסף אמורפי יכול להיוצר סביב החלקיקים. 9,24 הריכוז מולקולות אלה חייבות להיות גבוהות מספיק כדי למנוע הצטברות של החלקיקים בשלב זה, אך גם עודף הרבה יכול לעשות טיהור קשה. בנוכחות phosphine בוטיל תלת ו חנקתי מתכת (Cd, Zn או Pb), חילופי קטיונים הפנימי של הקליפה גופרי אמורפי יכול להתנהל. טמפרטורות תגובה חייבות להיות שונות עבור reactivates השונה של המתכות 9יש לבטל וכל גופרית עודפת להפחית את ההיווצרות של נקודות קוונטיות פרט. כל צעד של הסינתזה מקביל שינוי בסביבת השטח של ננו-החלקיקים, ולכן, שינוי plasmon יש לשים לב בשל התלות של תדר plasmon על סובבי שדה דיאלקטרי. מחקר מקביל של קליטה אופטית כפונקציה של מיקרוסקופית אלקטרונים הילוכים (TEM) אפיון שימש לאפיין חלקיקים. הליך סינטטי זה יספק איתנו מבוקר היטב דגימות אחידות, מתן קורלציה טובה מנתונים מיקרוסקופיה וספקטרוסקופיה. צימוד עם fluorophores מריחת שכבת מרווח דיאלקטרי בין משטח מתכת plasmonic וכן fluorophore יכול לעזור להפחית הפסדים עקב העברת אנרגית nonradiative של אקסיטונים נוצרו לתוך המתכת. שכבת מרווח זה גם יכול לסייע בחקר תלות מרחק בין fluorophore ואתplasmon תהודה על משטח מתכת. אנו מציעים להשתמש במעטפת המוליכים למחצה של חלקיקים ההיברידיים כנדבך המרווח דיאלקטרי שלנו. עובי הקליפה יכול להיות מכוון בדייקנות ננומטר עם עובי הנע בין 2 ננומטר ל -20 ננומטר המאפשרים ניסויים קורלציה מרחק מדויק להתנהל. הקונכייה יכולה גם להיות מכוונת עם Cd, Pb או Zn קטיונים ו- S, Se ואניונים טה, המאפשרת שליטה לא רק המרחק, אלא גם את הקבוע הדיאלקטרי, הסדר להקה אלקטרוני ואפילו פרמטרי סריג הגבישי.

<table><tbody><tr><td>MilliQ Water</td><td>Millipore</td><td>Millipore water purification system</td><td>water with 18 M&amp;#937; resistivity was utilized in all experiments</td></tr><tr><td>Gold(II) chloride trihydrate</td><td>Sigma Aldrich</td><td>520918</td><td>used as gold precursor for nanoparticle synthesis</td></tr><tr><td>Cetyl trimethyl ammonium chloride (CTAC)</td><td>TCI America</td><td>H0082</td><td>used as surfactant for gold nanoparticles</td></tr><tr><td>Borane tert butyl amine</td><td>Sigma Aldrich</td><td>180211</td><td>used as reducing agent for gold nanoparticles</td></tr><tr><td>Silver nitrate</td><td>Sigma Aldrich</td><td>204390</td><td>used as silver source for shell application</td></tr><tr><td>Ascorbic acid</td><td>Sigma Aldrich</td><td>A0278</td><td>used as reducing agent for silver shell application</td></tr><tr><td>Sulfur powder</td><td>Acros</td><td>199930500</td><td>used as sulfur source for silver sulfide shell conversion</td></tr><tr><td>Oleylamine</td><td>Sigma Aldrich</td><td>O7805</td><td>used as surfactant for silver sulfide shell conversion</td></tr><tr><td>Oleylamine</td><td>Sigma Aldrich</td><td>364525</td><td>used as surfactant for silver sulfide shell conversion</td></tr><tr><td>cadmium nitrate tetrahydrate</td><td>Sigma Aldrich</td><td>642405</td><td>used as cadmium source for cation exchange</td></tr><tr><td>zinc nitrate hexahydrate</td><td>Fisher Scientific</td><td>Z45</td><td>used as zinc source for cation exchange</td></tr><tr><td>11-Mercaptoundecanoic acid</td><td>Sigma Aldrich</td><td>450561</td><td>used as water soluable ligand during ligand exchange</td></tr><tr><td>3,4-diaminobenzoic acid</td><td>Sigma Aldrich</td><td>D12600</td><td>used as water soluable ligand during ligand exchange</td></tr><tr><td>UV-Vis absorption spectrophotometer</td><td>Cary</td><td>50 Bio</td><td>used to monitor absorption spectrum of colloidal solutions</td></tr><tr><td>JEOL TEM 2100</td><td>JEOL</td><td>2100</td><td>used to analyze size of synthesized nanoparticles. TEM grids were purchased from tedpella</td></tr><tr><td>FTIR spectrophotometer</td><td>Perkin Elmer</td><td>Spec 100</td><td>used to monitor chemical compostion of nanoparticle surface after ligand exchange.&amp;nbsp;</td></tr></tbody></table>

synthesis, characterization, and functionalization of hybrid au/cds and au/zns core/shell nanoparticles

חלקיקי Plasmonic מהווים חומר אטרקטיבי עבור יישומי קצירת אור בשל השטח שלהם לשנות בקלות, שטח פנים גבוה מקדמי הכחדה גדולים אשר יכול להיות מכוון על פני הספקטרום הנראה. מחקר לתוך שיפור plasmonic של מעברים אופטיים הפך פופולרי, בשל האפשרות של שינוי ובמקרים מסוימים שיפור מאפייני פליטה-צילום קליטה או של chromophores הסמוך כגון צבע מולקולרי או נקודות קוונטיות. השדה החשמלי של בני הזוג יכול plasmon עם דיפול העירור של chromophore, perturbing המדינות האלקטרוניות הכרוכות במעבר ומובילה ל קליטה ופליטה מוגברת. שיפורים אלה ניתן לאיין גם במרחקים קרובים ידי מנגנון העברת אנרגיה, מה שהופכים את הסידור המרחבי של שני המינים הקריטיים. בסופו של דבר, שיפור של יעילות קצירת אור בתאים סולאריים plasmonic יכול להוביל רזה, ולכן, מכשירים בעלות נמוכה. developmאף אוזן גרון של חלקיקי ליבה / פגז היברידיים יכול להציע פתרון לבעיה זו. התוספת של spacer דיאלקטרי בין חלקיקי זהב כרומופור היא השיטה המוצעת לשלוט על עוצמת צימוד plasmon אקסיטון ובכך לאזן הפסדים עם רווחי plasmonic. נוהל מפורט עבור ציפוי זהב חלקיקים עם תקליטורים ופצצות מוליכים למחצה ZnS מוצג. החלקיקים להראות אחידות גבוהה עם שליטת גודל בשני חלקיקי זהב הליבה ומיני פגז המאפשרים חקירה מדויקת יותר לתוך שיפור plasmonic של chromophores החיצוני.

ספקטרום ספיג מנורמל של ננו-חלקיקי זהב עם שלושה פעילים שטח שונים מוצג באיור 1. הפעיל השטח המנוצל הוא אמוניום כלוריד oleylamine, tetradecyl trimethyl (TTAC), כלוריד אמוניום cetyl trimetyl. פעילי שטח CTAC ו TTAC להראות להקת קליטת תהודת plasmon צרה יותר. <p class="jove_content" fo:keep-togethe...

Watch this Scientific Journal Video about Synthesis, Characterization, and Functionalization of Hybrid Au/CdS and Au/ZnS Core/Shell Nanoparticles at JoVE.com

Synthesis, Characterization, and Functionalization of Hybrid Au/CdS and Au/ZnS Core/Shell Nanoparticles

The synthesis of uniform gold nanoparticles coated with semiconductor shells of CdS or ZnS is performed. The semiconductor coating is conducted by first depositing a silver sulfide shell and exchanging the silver cations for zinc or cadmium cations.

סינתזה, אפיון, ואת Functionalization של תקליטורים היברידי Au / ו Au / ZnS Core / Shell חלקיקים

Plasmonic nanoparticles are an attractive material for light harvesting applications due to their easily modified surface, high surface area and large ...

synthesis-characterization-functionalization-hybrid-aucds-auzns

Research

JoVE Journal

Chemistry

18.2K Views.  University of North Carolina at Charlotte. The synthesis of uniform gold nanoparticles coated with semiconductor shells of CdS or ZnS is performed. The semiconductor coating is conducted by first depositing a silver sulfide shell and exchanging the silver cations for zinc or cadmium cations.

Video: Synthesis, Characterization, and Functionalization of Hybrid Au/CdS and Au/ZnS Core/Shell Nanoparticles

Seeded Synthesis of CdSe/CdS Rod and Tetrapod Nanocrystals

We demonstrate a method for the synthesis of multicomponent nanostructures consisting of CdS and CdSe with rod and tetrapod morphologies. A seeded synthesis strategy is used in which spherical seeds of CdSe are prepared first using a hot-injection technique. By controlling the crystal structure of the seed to be either wurtzite or zinc-blende, the subsequent hot-injection growth of CdS off of the seed results in either a rod-shaped or tetrapod-shaped nanocrystal, respectively. The phase and morphology of the synthesized nanocrystals are confirmed using X-ray diffraction and transmission electron microscopy, demonstrating that the nanocrystals are phase-pure and have a consistent morphology. The extinction coefficient and quantum yield of the synthesized nanocrystals are calculated using UV-Vis absorption spectroscopy and photoluminescence spectroscopy. The rods and tetrapods exhibit extinction coefficients and quantum yields that are higher than that of the bare seeds. This synthesis demonstrates the precise arrangement of materials that can be achieved at the nanoscale by using a seeded synthetic approach.

A protocol for the seeded synthesis of rod-shaped and tetrapod-shaped multicomponent nanostructures consisting of CdS and CdSe is presented.

We demonstrate a method for the synthesis of multicomponent nanostructures consisting of CdS and CdSe with rod and tetrapod morphologies. A seeded ...

Synthesis of Cd-free InP/ZnS Quantum Dots Suitable for Biomedical Applications

Fluorescent nanocrystals, specifically quantum dots, have been a useful tool for many biomedical applications. For successful use in biological systems, quantum dots should be highly fluorescent and small/monodisperse in size. While commonly used cadmium-based quantum dots possess these qualities, they are potentially toxic due to the possible release of Cd2+ ions through nanoparticle degradation. Indium-based quantum dots, specifically InP/ZnS, have recently been explored as a viable alternative to cadmium-based quantum dots due to their relatively similar fluorescence characteristics and size. The synthesis presented here uses standard hot-injection techniques for effective nanoparticle growth; however, nanoparticle properties such as size, emission wavelength, and emission intensity can drastically change due to small changes in the reaction conditions. Therefore, reaction conditions such temperature, reaction duration, and precursor concentration should be maintained precisely to yield reproducible products. Because quantum dots are not inherently soluble in aqueous solutions, they must also undergo surface modification to impart solubility in water. In this protocol, an amphiphilic polymer is used to interact with both hydrophobic ligands on the quantum dot surface and bulk solvent water molecules. Here, a detailed protocol is provided for the synthesis of highly fluorescent InP/ZnS quantum dots that are suitable for use in biomedical applications.

In this protocol, the synthesis of Cd-free InP/ZnS quantum dots (QDs) is detailed. InP-based QDs are gaining popularity due to the toxicity of Cd2+ ions that may be released through nanoparticle degradation. After synthesis, QDs are solubilized in water using an amphiphilic polymer for use in biomedical applications.

סינתזה של Cd-חינם InP / ZnS Quantum Dots מתאים עבור יישומים ביו

Fluorescent nanocrystals, specifically quantum dots, have been a useful tool for many biomedical applications. For successful use in biological systems, ...

Synthesis and Characterization of Supramolecular Colloids

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical properties for applications in photonics, drug delivery and coating technology. Here we present a new family of colloidal building blocks, coined supramolecular colloids, whose self-assembly is controlled through surface-functionalization with a benzene-1,3,5-tricarboxamide (BTA) derived supramolecular moiety. Such BTAs interact via directional, strong, yet reversible hydrogen-bonds with other identical BTAs. Herein, a protocol is presented that describes how to couple these BTAs to colloids and how to quantify the number of coupling sites, which determines the multivalency of the supramolecular colloids. Light scattering measurements show that the refractive index of the colloids is almost matched with that of the solvent, which strongly reduces the van der Waals forces between the colloids. Before photo-activation, the colloids remain well dispersed, as the BTAs are equipped with a photo-labile group that blocks the formation of hydrogen-bonds. Controlled deprotection with UV-light activates the short-range hydrogen-bonds between the BTAs, which triggers the colloidal self-assembly. The evolution from the dispersed state to the clustered state is monitored by confocal microscopy. These results are further quantified by image analysis with simple routines using ImageJ and Matlab. This merger of supramolecular chemistry and colloidal science offers a direct route towards light- and thermo-responsive colloidal assembly encoded in the surface-grafted monolayer.

A protocol for the synthesis and characterization of colloids coated with supramolecular moieties is described. These supramolecular colloids undergo self-assembly upon the activation of the hydrogen-bonds between the surface-anchored molecules by UV-light.

סינתזה ואפיון של קולואידים מולקולריים

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical ...

Multifunctional Hybrid Fe2O3-Au Nanoparticles for Efficient Plasmonic Heating

One of the most widely used methods for manufacturing colloidal gold nanospherical particles involves the reduction of chloroauric acid (HAuCl4) to neutral gold Au(0) by reducing agents, such as sodium citrate or sodium borohydride. The extension of this method to decorate iron oxide or similar nanoparticles with gold nanoparticles to create multifunctional hybrid Fe2O3-Au nanoparticles is straightforward. This approach yields fairly good control over Au nanoparticle dimensions and loading onto Fe2O3. Additionally, the Au metal size, shape, and loading can easily be tuned by changing experimental parameters (e.g., reactant concentrations, reducing agents, surfactants, etc.). An advantage of this procedure is that the reaction can be done in air or water, and, in principle, is amenable to scaling up. The use of such optically tunable Fe2O3-Au nanoparticles for hyperthermia studies is an attractive option as it capitalizes on plasmonic heating of gold nanoparticles tuned to absorb light strongly in the VIS-NIR region. In addition to its plasmonic effects, nanoscale Au provides a unique surface for interesting chemistries and catalysis. The Fe2O3 material provides additional functionality due to its magnetic property. For example, an external magnetic field could be used to collect and recycle the hybrid Fe2O3-Au nanoparticles after a catalytic experiment, or alternatively, the magnetic Fe2O3 can be used for hyperthermia studies through magnetic heat induction. The photothermal experiment described in this report measures bulk temperature change and nanoparticle solution mass loss as functions of time using infrared thermocouples and a balance, respectively. The ease of sample preparation and the use of readily available equipment are distinct advantages of this technique. A caveat is that these photothermal measurements assess the bulk solution temperature and not the surface of the nanoparticle where the heat is transduced and the temperature is likely to be higher.

Multifunctional Hybrid Fe2O3-Au Nanoparticles for Efficient Plasmonic Heating

We describe the synthesis and properties of multifunctional Fe2O3-Au nanoparticles produced by a wet chemical approach and investigate their photothermal properties using laser irradiation. The composite Fe2O3-Au nanoparticles retain the properties of both materials, creating a multifunctional structure with excellent magnetic and plasmonic properties.

Fe ההיברידי משולב<sub&gt; 2</sub&gt; O<sub&gt; 3</sub&gt; חלקיקי -Au עבור חימום יעיל Plasmonic

One of the most widely used methods for manufacturing colloidal gold nanospherical particles involves the reduction of chloroauric acid (HAuCl4) to ...

Engineering

Synthesis of Ligand-free CdS Nanoparticles within a Sulfur Copolymer Matrix

Aliphatic ligands are typically used during the synthesis of nanoparticles to help mediate their growth in addition to operating as high-temperature solvents. These coordinating ligands help solubilize and stabilize the nanoparticles while in solution, and can influence the resulting size and reactivity of the nanoparticles during their formation. Despite the ubiquity of using ligands during synthesis, the presence of aliphatic ligands on the nanoparticle surface can result in a number of problems during the end use of the nanoparticles, necessitating further ligand stripping or ligand exchange procedures. We have developed a way to synthesize cadmium sulfide (CdS) nanoparticles using a unique sulfur copolymer. This sulfur copolymer is primarily composed of elemental sulfur, which is a cheap and abundant material. The sulfur copolymer has the advantages of operating both as a high temperature solvent and as a sulfur source, which can react with a cadmium precursor during nanoparticle synthesis, resulting in the generation of ligand free CdS. During the reaction, only some of the copolymer is consumed to produce CdS, while the rest remains in the polymeric state, thereby producing a nanocomposite material. Once the reaction is finished, the copolymer stabilizes the nanoparticles within a solid polymeric matrix. The copolymer can then be removed before the nanoparticles are used, which produces nanoparticles that do not have organic coordinating ligands. This nascent synthesis technique presents a method to produce metal-sulfide nanoparticles for a wide variety of applications where the presence of organic ligands is not desired.

Herein we present a method to synthesize ligand-free cadmium sulfide (CdS) nanoparticles based on a unique sulfur copolymer. The sulfur copolymer operates as a high temperature solvent and a sulfur source during the nanoparticle synthesis and stabilizes the nanoparticles after the reaction.

סינתזה של חלקיקים CDS-חינם ליגנד בתוך מטריקס קופולימר גופרית

Aliphatic ligands are typically used during the synthesis of nanoparticles to help mediate their growth in addition to operating as high-temperature ...

Advanced Compositional Analysis of Nanoparticle-polymer Composites Using Direct Fluorescence Imaging

The fabrication of polymer-nanoparticle composites is extremely important in the development of many functional materials. Identifying the precise composition of these materials is essential, especially in the design of surface catalysts, where the surface concentration of the active component determines the activity of the material. Antimicrobial materials which utilize nanoparticles are a particular focus of this technology. Recently swell encapsulation has emerged as a technique for inserting antimicrobial nanoparticles into a host polymer matrix. Swell encapsulation provides the advantage of localizing the incorporation to the external surfaces of materials, which act as the active sites of these materials. However, quantification of this nanoparticle uptake is challenging. Previous studies explore the link between antimicrobial activity and surface concentration of the active component, but this is not directly visualized. Here we show a reliable method to monitor the incorporation of nanoparticles into a polymer host matrix via swell encapsulation. We show that the surface concentration of CdSe/ZnS nanoparticles can be accurately visualized through cross-sectional fluorescence imaging. Using this method, we can quantify the uptake of nanoparticles via swell encapsulation and measure the surface concentration of encapsulated particles, which is key in optimizing the activity of functional materials.

Here we present a reliable method to monitor the incorporation of nanoparticles into a polymer host matrix via swell encapsulation. We show that the surface concentration of cadmium selenide quantum dots can be accurately visualized through cross-sectional fluorescence imaging.

ניתוח ההלחנה מתקדם של מרוכבים Nanoparticle-פולימר באמצעות דימות פלואורסצנטי ישיר

The fabrication of polymer-nanoparticle composites is extremely important in the development of many functional materials. Identifying the precise ...

Synthesis of Substrate-Bound Au Nanowires Via an Active Surface Growth Mechanism

Advancing synthetic capabilities is important for the development of nanoscience and nanotechnology. The synthesis of nanowires has always been a challenge, as it requires asymmetric growth of symmetric crystals. Here, we report a distinctive synthesis of substrate-bound Au nanowires. This template-free synthesis employs thiolated ligands and substrate adsorption to achieve the continuous asymmetric deposition of Au in solution at ambient conditions. The thiolated ligand prevented the Au deposition on the exposed surface of the seeds, so the Au deposition only occurs at the interface between the Au seeds and the substrate. The side of the newly deposited Au nanowires is immediately covered with the thiolated ligand, while the bottom facing the substrate remains ligand-free and active for the next round of Au deposition. We further demonstrate that this Au nanowire growth can be induced on various substrates, and different thiolated ligands can be used to regulate the surface chemistry of the nanowires. The diameter of the nanowires can also be controlled with mixed ligands, in which another &#34;bad&#34; ligand could turn on the lateral growth. With the understanding of the mechanism, Au nanowire-based nanostructures can be designed and synthesized.

We report a solution-based method to synthesize substrate-bound Au nanowires. By tuning the molecular ligands used during the synthesis, the Au nanowires can be grown from various substrates with different surface properties. Au nanowire-based nanostructures can also be synthesized by adjusting the reaction parameters.

סינתזה של המצע מכורך Au Nanowires באמצעות מנגנון הצמיחה הפעילה משטח

Advancing synthetic capabilities is important for the development of nanoscience and nanotechnology. The synthesis of nanowires has always been a ...

Synthesis and Characterization of Amphiphilic Gold Nanoparticles

Gold nanoparticles covered with a mixture of 1-octanethiol (OT) and 11-mercapto-1-undecane sulfonic acid (MUS) have been extensively studied because of their interactions with cell membranes, lipid bilayers, and viruses. The hydrophilic ligands make these particles colloidally stable in aqueous solutions and the combination with hydrophobic ligands creates an amphiphilic particle that can be loaded with hydrophobic drugs, fuse with the lipid membranes, and resist nonspecific protein adsorption. Many of these properties depend on nanoparticle size and the composition of the ligand shell. It is, therefore, crucial to have a reproducible synthetic method and reliable characterization techniques that allow the determination of nanoparticle properties and the ligand shell composition. Here, a one-phase chemical reduction, followed by a thorough purification to synthesize these nanoparticles with diameters below 5 nm, is presented. The ratio between the two ligands on the surface of the nanoparticle can be tuned through their stoichiometric ratio used during synthesis. We demonstrate how various routine techniques, such as transmission electron microscopy (TEM), nuclear magnetic resonance (NMR), thermogravimetric analysis (TGA), and ultraviolet-visible (UV-Vis) spectrometry, are combined to comprehensively characterize the physicochemical parameters of the nanoparticles.

Amphiphilic gold nanoparticles can be used in many biological applications. A protocol to synthesize gold nanoparticles coated by a binary mixture of ligands and a detailed characterization of these particles is presented.

סינתזה ואפיון חלקיקי זהב אמפיפילי

Gold nanoparticles covered with a mixture of 1-octanethiol (OT) and 11-mercapto-1-undecane sulfonic acid (MUS) have been extensively studied because of ...

Preparation of Silver-Palladium Alloyed Nanoparticles for Plasmonic Catalysis under Visible-Light Illumination

Localized surface plasmon resonance (LSPR) in plasmonic nanoparticles (NPs) can accelerate and control the selectivity of a variety of molecular transformations. This opens possibilities for the use of visible or near-IR light as a sustainable input to drive and control reactions when plasmonic nanoparticles supporting LSPR excitation in these ranges are employed as catalysts. Unfortunately, this is not the case for several catalytic metals such as palladium (Pd). One strategy to overcome this limitation is to employ bimetallic NPs containing plasmonic and catalytic metals. In this case, the LSPR excitation in the plasmonic metal can contribute to accelerate and control transformations driven by the catalytic component. The method reported herein focuses on the synthesis of bimetallic silver-palladium (Ag-Pd) NPs supported on ZrO2 (Ag-Pd/ZrO2) that acts as a plasmonic-catalytic system. The NPs were prepared by co-impregnation of corresponding metal precursors on the ZrO2 support followed by simultaneous reduction leading to the formation of bimetallic NPs directly on the ZrO2 support. The Ag-Pd/ZrO2 NPs were then used as plasmonic catalysts for the reduction of nitrobenzene under 425 nm illumination by LED lamps. Using gas chromatography (GC), the conversion and selectivity of the reduction reaction under the dark and light irradiation conditions can be monitored, demonstrating the enhanced catalytic performance and control over selectivity under LSPR excitation after alloying non-plasmonic Pd with plasmonic metal Ag. This technique can be adapted to a wide range of molecular transformations and NPs compositions, making it useful for the characterization of the plasmonic catalytic activity of different types of catalysis in terms of conversion and selectivity.

Presented here is a protocol for the synthesis of silver-palladium (Ag-Pd) alloy nanoparticles (NPs) supported on ZrO2 (Ag-Pd/ZrO2). This system allows for harvesting energy from visible light irradiation to accelerate and control molecular transformations. This is illustrated by nitrobenzene reduction under light irradiation catalyzed by Ag-Pd/ZrO2 NPs.

הכנת חלקיקי כסף-פלדיום לסגסוגת עבור קטליזה פלסמונית תחת תאורת אור גלוי

Localized surface plasmon resonance (LSPR) in plasmonic nanoparticles (NPs) can accelerate and control the selectivity of a variety of molecular ...

Synthesis of Metal Nanoparticles Supported on Carbon Nanotube with Doped Co and N Atoms and its Catalytic Applications in Hydrogen Production

A method for facile synthesis of nanostructured catalysts supported on carbon nanotubes with atomically dispersed cobalt and nitrogen dopant is presented herein. The novel strategy is based on a facile one-pot pyrolysis treatment of cobalt (II) acetylacetonate and nitrogen-rich organic precursors under Ar atmosphere at 800 &#176;C, resulting in the formation of Co- and N- co-doped carbon nanotube with earthworm-like morphology. The obtained catalyst was found to have a high density of defect sites, as confirmed by Raman spectroscopy. Here, cobalt (II) nanoparticles were stabilized on the atomically dispersed cobalt- and nitrogen-doped carbon nanotubes. The catalyst was confirmed to be effective in the catalytic hydrolysis of ammonia borane, in which the turnover frequency was 5.87 mol H2&#183;molCo-1&#183;min-1, and the specific hydrogen generation rate was determined to be 2447 mL H2&#183;gCo-1&#183;min-1. A synergistic function between the Co nanoparticle and the doped carbon nanotubes was proposed for the first time in the catalytic hydrolysis of ammonia borane reaction under a mild condition. The resulting hydrogen production with its high energy density and minimal refueling time could be suitable for future development as energy sources for mobile and stationary applications such as road trucks and forklifts in transport and logistics.

Here, we present a protocol to synthesize Co nanoparticles supported on carbon nanotubes with Co- and N- dopants for hydrogen productions.

סינתזה של ננו-חלקיקי מתכת הנתמכים על ננו-צינוריות פחמן עם אטומי Co ו-N מסוממים ויישומיה הקטליטיים בייצור מימן

A method for facile synthesis of nanostructured catalysts supported on carbon nanotubes with atomically dispersed cobalt and nitrogen dopant is presented ...