עבודה זו מתייחסת לפרסי מחלקת הצי N00014-20-1-2858 ו- N00014-22-1-2654 שהונפקו על ידי המשרד למחקר ימי. האפיון נתמך בחלקו על ידי תוכנית מכשור המחקר העיקרי של הקרן הלאומית למדע במסגרת מענק 2216240. עבודה זו נתמכה חלקית גם על ידי אוניברסיטת מסצ'וסטס לואל וחבר העמים של מסצ'וסטס. אנו אסירי תודה למתקני המחקר של UMass Lowell Core.

הציוד והריאגנטים ששימשו במחקר מפורטים בטבלת החומרים.
1. שיטת סינתזת טורקביץ 'של זרעי ננו-חלקיקי Au מכוסים ציטראט
<ol><li>ניקוי כלי הזכוכית<ol><li>נקו את כלי הזכוכית וערבבו באמצעות אקווה רג'יה (יחס שומה של 1:3 HNO3:HCl).</li>
		<li>יש לשטוף במים טהורים במיוחד עד שלא יישאר ריח ולייבש לפני השימוש.</li>
	</ol></li>
	<li>הכנת פתרונות ריאגנטים<ol><li>למדוד 39.4 מ"ג של HAuCl4∙3H2O באמצעות איזון אנליטי לתוך בקבוקון נקי מסומן 20 מ"ל זכוכית scintillation. כדי להכין פתרון 10 mM, micropipette 10 מ"ל של מים טהורים במיוחד לתוך התמיסה.</li>
		<li>יש למדוד 58.8 מ"ג של טריסודיום ציטראט דיהידרט באמצעות איזון אנליטי לתוך בקבוקון זכוכית נקי ומסומן בנפח 20 מ"ל. כדי להכין פתרון 100 mM, micropipette 10 מ"ל של מים טהורים במיוחד לתוך התמיסה.</li>
		<li>סוניק את שני הפתרונות המקדימים לפני השימוש במשך 30 שניות; אשר חזותית שההמסה הכוללת של מגיב התרחשה.</li>
	</ol></li>
	<li>סינתזה של זרעי Au<ol><li>יש להניח מוט ערבוב נקי בקוטר 25.4 מ"מ פוליטטרה-פלואוראתילן (PTFE) לתוך צלוחיות תחתונות עגולות ונקיות בקוטר 250 מ"ל.</li>
		<li>הוסף 58.56 מ"ל של מים טהורים במיוחד לצלוחית.</li>
		<li>העבירו את הבקבוק על מעטפת חימום של 120 וולט 250 מ"ל, מונחת על צלחת ערבוב.</li>
		<li>הרכיבו את מעטפת החימום וכוונו את בקר החום המצורף ל-138°C, תוך ערבוב ב-640 סל"ד.</li>
		<li>חברו את המעבה לחלק העליון של הבקבוק התחתון העגול, הדקו אותו למעמד והזרימו מים דרך המעבה.</li>
		<li>כאשר המים רותחים ב 100 ° C והתגובה היא ב reflux, פיפטה ישירות 1.2 מ"ל של 10 mM HAuCl4 לתוך התמיסה על ידי הסרה קצרה של המעבה.</li>
		<li>תנו לתגובה לחזור לריפלוקס, ואז נתקו את המעבה.</li>
		<li>הזריקו במהירות 480 μL של 100 mM תמיסת טריסודיום ציטראט בבת אחת בתוספת אחת. הערה: יש להוסיף במהירות את הטריסודיום ציטראט בנפח 100 מילימטר בזריקה אחת כדי להבטיח היווצרות חלקיקים חד-פיזורית עקבית.</li>
		<li>מיד מניחים את המעבה בחזרה על הבקבוק ומניחים לתמיסה ריפלוקס למשך 8 דקות. הערה: לאחר כ-2 דקות מהזרקת הציטראט, יש להבחין בשינוי צבע נראה לעין לסגול-אדום כהה, כאשר הצבע הסופי הוא בורדו.</li>
		<li>לאחר 8 דקות, הסירו את הבקבוק בעל התחתית העגולה ממעטפת החימום ואפשרו לו לחזור לטמפרטורת החדר.</li>
	</ol></li>
</ol>2. סינתזה של ננו-חלקיקים דו-מתכתיים Au-Sn
<ol><li>הכנת פתרונות מקדימים<ol><li>כדי להכין תמיסת 10 wt% polyvinylpyrrolidone (PVP), בצע את השלבים הבאים:<ol><li>מדידה מדויקת של 0.1 גרם PVP באמצעות איזון אנליטי לתוך בקבוקון זכוכית נקי ומסומן 20 מ"ל.</li>
			<li>Micropipette 1 מ"ל של מים טהורים במיוחד לתוך הבקבוקון. סוניק במשך דקה אחת כדי להתמוסס לחלוטין.</li>
		</ol></li>
		<li>כדי להכין פתרון 5 mM SnCl4 , בצע את השלבים המוזכרים להלן:<ol><li>באמצעות מיקרופיפטה, להעביר 7.5 מ"ל של מים טהורים במיוחד לתוך בקבוקון נקי 20 מ"ל scintillation.</li>
			<li>הזריקו במהירות 4.34 μL של SnCl4 לתוך הבקבוקון באמצעות מיקרופיפטה וערבלו את התמיסה עד להמסה מלאה. זהירות: יש לטפל בתמיסת SnCl4 במכסה אדים בשל הקורוזיביות, האדים והתגובתיות שלה בתנאי סביבה שעלולים להוביל לפירוק המגיב.</li>
		</ol></li>
		<li>כדי להכין פתרון NaBH4 של 260 mM, בצע את השלב הבא:<ol><li>מדידה מדויקת של 20 מ"ג של NaBH4 באמצעות איזון אנליטי לתוך בקבוקון זכוכית נקי ומסומן 20 מ"ל. הערה: תמיסת NaBH4 מוכנה מיד לפני ההזרקה לדגימה.</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>היווצרות ננו-חלקיקים דו-מתכתיים<ol><li>פיפטה 6 מ"ל של זרעי Au ואת הכמות המתאימה של מים טהורים במיוחד בקבוקון נקי 20 מ"ל זכוכית scintillation עם 12.7 מ"מ PTFE לערבב בר. הערה: כמות המים האולטרה-טהורים, PVP, SnCl4 ו-NaBH4 תלויה בתמיסת %Au-Sn המיוצרת וניתן למצוא אותה בטבלה 1.</li>
		<li>מניחים את הבקבוקון על צלחת ערבוב ומתחילים לערבב במהירות 1,500 סל"ד.</li>
		<li>פיפטה הכמות המתאימה של 10 wt% PVP לתוך בקבוקון התגובה.</li>
		<li>הוסף את הכמות המתאימה של תמיסת 5 mM SnCl4 לבקבוקון התגובה.</li>
		<li>מוציאים ומכסים היטב את בקבוקון התגובה ומכניסים לאמבט מים חמים בטמפרטורה של 60 מעלות למשך 10 דקות. הערה: מוטות הערבוב עשויים להישאר בבקבוקונים במהלך שלב זה.</li>
		<li>לאחר 10 דקות, הוציאו את הבקבוקון מאמבט המים החמים, פתחו אותו והניחו אותו בחזרה על צלחת הערבוב במהירות של 1,500 סל"ד.</li>
		<li>יש להוסיף 2.03 מ"ל מים אולטרה-טהורים לבקבוקון המכיל NaBH4 מוצק, לסגור היטב ולנער עד להמסה.</li>
		<li>הכניסו מיד את תמיסת NaBH4 של 260 mM לבקבוקון התגובה בהזרקה מהירה אחת ואפשרו לה לערבב במשך 30 שניות. הערה: התמיסה משתנה מבורדו לצהוב-כתום בצבע עם היווצרות בועות.</li>
		<li>הסירו את בקבוקון התגובה מצלחת הערבוב, סגרו אותו באופן רופף והכניסו אותו לאמבט מים חמים בטמפרטורה של 60 מעלות למשך 20 דקות.</li>
		<li>לאחר 20 דקות, הוציאו את הבקבוקון מאמבט המים החמים.</li>
		<li>מוציאים את מוט הערבוב מבקבוקון התגובה.</li>
		<li>יש לתת לתמיסה להתקרר לטמפרטורת החדר לפני האפיון.</li>
	</ol></li>
</ol>3. אפיון אופטי של ננו-חלקיקים דו-מתכתיים פלסמוניים
<ol><li>אפס את המכשיר באמצעות מים טהורים במיוחד בקובט קוורץ כמו ריק ולהפעיל תיקון רקע.</li>
	<li>העבר את הדגימה לקובט קוורץ נקי עם אורך נתיב של 1 ס"מ כדי לרכוש את הספקטרום הנראה UV עם טווח של 200-700 ננומטר.</li>
</ol>4. אפיון מבני של ננו-חלקיקים דו-מתכתיים פלסמוניים
<ol><li>העבירו כמות מתאימה של דגימה לצינור מיקרוצנטריפוגה בנפח 2.0 מ"ל באמצעות מיקרופיפטה וצנטריפוגה בטמפרטורת החדר בטמפרטורה של 5,510 x גרם למשך 8 דקות.</li>
	<li>לאחר 8 דקות, מוציאים את הסופרנאטנט מהצינור בעזרת פיפטה מבלי להפריע לכדור. הכדורים נשארים בתחתית הצינורות.</li>
	<li>הוסף 1.50 מ"ל של מים טהורים במיוחד לצינורות המכילים את הגלולה והמערבולת כדי להשהות מחדש.</li>
	<li>צנטריפוגה את הדגימות שוב ב 5,510 x גרם במשך 8 דקות.</li>
	<li>לאחר השלמתו, הסר את רוב supernatant, משאיר דגימה מרוכזת בכל צינור. כ-200 מיקרוליטר של קולואיד חלקיקים מרוכז צריכים להישאר.</li>
	<li>בעזרת פיפטה מעבירים את הדגימות המרוכזות למחזיק סיליקון בעל אפס רקע.</li>
	<li>הניחו את המחזיק ללא כיסוי במייבש לייבוש מלא.</li>
	<li>לאחר הייבוש, מקם את הדגימה בדיפרקטומטר רנטגן כדי לאסוף נתונים. α Cu K באורך גל של 1.54 Å שימש כמקור קרני רנטגן עם קצב סריקה של 1° min-1 בתחום 2θ של 10°-90°.</li>
</ol>5. הדמיה של ננו-חלקיקים דו-מתכתיים פלסמוניים
<ol><li>העבר כמות מתאימה של הדגימה לתוך צינור מיקרוצנטריפוגה של 2.0 מ"ל באמצעות מיקרופיפטה וצנטריפוגה במהירות של 5,510 x גרם למשך 8 דקות (ב- RT).</li>
	<li>לאחר 8 דקות, מוציאים את הסופרנאטנט מהצינור בעזרת פיפטה מבלי להפריע לכדור. הכדורים נשארים בתחתית הצינורות.</li>
	<li>הוסף 1.5 מ"ל של מים טהורים במיוחד לצינורות המכילים את הגלולה ואת המערבולת כדי להשהות מחדש.</li>
	<li>דגימות צנטריפוגות שוב ב 5,510 x גרם במשך 8 דקות.</li>
	<li>לאחר השלמתו, הסירו את רוב הסופרנאטנט והסעירו ידנית את הצינור על ידי נדנוד הדגימה עד שהגלולה מפוזרת בצורה הומוגנית לתוך הסופרנאטנט שנותר. השאירו מאחור את הדגימה המרוכזת בכל צינור.</li>
	<li>באמצעות מיקרופיפטה, פיפטה 10 μL של הדגימה המרוכזת על רשת מיקרוסקופ אלקטרונים תמסורת Cu Carbon Type-B (TEM).</li>
	<li>הניחו את הרשת ללא כיסוי במייבש למשך כשעתיים לייבוש. הערה: הדמיה מדגמית בוצעה באמצעות TEM עם מתח האצה של 100 kV; ניתוח נוסף לפיזור וניתוח גודל בוצע באמצעות תוכנת ImageJ.</li>
</ol>

סינתזה מימית של ננו-חלקיקי סגסוגת זהב-בדיל פלסמוניים

<ol>
	<li>Fonseca Guzman, M. V., 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+manipulation+by+post-transition+metal+alloying.">Plasmon manipulation by post-transition metal alloying.</a> Matter. 6 (3), 1-17 (2023).</li><li>Branco, A. J., 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=Synthesis+of+gold-tin+alloy+nanoparticles+with+tunable+plasmonic+properties.">Synthesis of gold-tin alloy nanoparticles with tunable plasmonic properties.</a> STAR Protoc. 4 (3), 102410 (2023).</li><li>Kelly, K. L., Coronado, E., Zhao, L. L., Schatz, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+optical+properties+of+metal+nanoparticles:+The+influence+of+size,+shape,+and+dielectric+environment.">The optical properties of metal nanoparticles: The influence of size, shape, and dielectric environment.</a> J Phys Chem B. 107 (3), 668-677 (2003).</li><li>Linic, S., Christopher, P., Xin, H., Marimuthu, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Catalytic+and+photocatalytic+transformations+on+metal+nanoparticles+with+targeted+geometric+and+plasmonic+properties.">Catalytic and photocatalytic transformations on metal nanoparticles with targeted geometric and plasmonic properties.</a> Acc Chem Res. 46 (8), 1890-1899 (2013).</li><li>Naldoni, A., Shalaev, V. M., Brongersma, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applying+plasmonics+to+a+sustainable+future.">Applying plasmonics to a sustainable future.</a> Science. 356 (6341), 908-909 (2017).</li><li>King, M. E., Fonseca Guzman, M. V., Ross, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Material+strategies+for+function+enhancement+in+plasmonic+architectures.">Material strategies for function enhancement in plasmonic architectures.</a> Nanoscale. 14 (3), 602-611 (2022).</li><li>Zhou, M., Li, C., Fang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noble-metal+based+random+alloy+and+intermetallic+nanocrystals:+Syntheses+and+applications.">Noble-metal based random alloy and intermetallic nanocrystals: Syntheses and applications.</a> Chem Rev. 121 (2), 736-795 (2020).</li><li>Cortie, M. B., McDonagh, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+optical+properties+of+hybrid+and+alloy+plasmonic+nanoparticles.">Synthesis and optical properties of hybrid and alloy plasmonic nanoparticles.</a> Chem Rev. 111 (6), 3713-3735 (2011).</li><li>Leitao, E. M., Jurca, T., Manners, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Catalysis+in+service+of+main+group+chemistry+offers+a+versatile+approach+to+p-block+molecules+and+materials.">Catalysis in service of main group chemistry offers a versatile approach to p-block molecules and materials.</a> Nat Chem. 5 (10), 817-829 (2013).</li><li>Melen, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frontiers+in+molecular+p-block+chemistry:+From+structure+to+reactivity.">Frontiers in molecular p-block chemistry: From structure to reactivity.</a> Science. 363 (6426), 479-484 (2019).</li><li>Turkevich, J., Stevenson, P. C., Hillier, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+study+of+the+nucleation+and+growth+processes+in+the+synthesis+of+colloidal+gold.">A study of the nucleation and growth processes in the synthesis of colloidal gold.</a> Farad Disc. 11, 55-75 (1951).</li></ol>

המחברים מצהירים כי אין אינטרסים מתחרים.

במחקר זה, זרעי Au הוכנו בשיטת Turkevich11. לגבי מגבלות פרוצדורליות של שיטה זו, יש צורך לבצע הזרקת 480 μL של 100 mM trisodium ציטראט במהירות. אם תמיסת הציטראט מוזרקת לאט, חלקיקים polydisperse עשוי להיווצר עם פיזור גודל גדול. בנוסף, ניקיון כלי הזכוכית יכול להשפיע באופן משמעותי על האיכות והעקביות של זרע...

לננו-חלקיקי מתכת פלסמונית 1,2 יש יישומים בקטליזה, אופטואלקטרוניקה, חישה וקיימות בשל יכולתם לקלוט אור ביעילות רבה, לרכז אור לנפחים תת-ננומטריים ולשפר תגובות קטליטיות: 3,4,5. רק מתכות מעטות מציגות תהודה פלסמונית מקומית יעילה (LSPR). ביניהם, אחת המתכות שנחקרו באופן נרחב היא Au3.
Au היא מתכת אצילה נחקרת בהרחבה הידועה בהיווצרות הסגסוגת היציבה שלה עם מתכות אחרות. עם זאת, Au LSPR מוגבל לגלוי ולאינפרא אדום ולא ניתן לכוונן אותו לאנרגיות גבוהות יותר 6,7,8. בינתיים, למתכות שלאחר המעבר יש מגוון תכונות תגובתיות וקטליטיות, מעניינות הנבדלות מהמתכות האצילות 6,9,10. על ידי סגסוגת Au עם מתכות שלאחר המעבר, LSPR יכול להיות מכוון לאנרגיות גבוהות יותר לכיוון UV1. פרוטוקול זה מתמקד בסגסוגת Au-Sn. Sn ידוע סגסוגת בקלות עם מתכות רבות, יכול להיות UV LSPRs, ויש לו יישומים קטליטיים מעניינים, כגון היווצרות חומצה פורמית באמצעות הפחתת פחמן דו חמצני 6,7,8. סגסוגות Au ו- Sn סונתזו באמצעות תהליך זרעים באמצעות הפחתה כימית ודיפוזיה של Sn לתוך הזרעים.
המטרה העיקרית של שיטה זו היא לסנתז סגסוגות ננו-חלקיקים מתכתיים מימיות במהירות (כלומר, תוך מספר שעות) ובאופן שניתן לשכפל על הספסל באמצעות כימיה מימית. בתחילה, זרעי Au מוכנים בשיטת Turkevich11, ואחריה סינתזת דיפוזיה מבוססת זרעים, אסטרטגיה נפוצה בעת יצירת ננו-חלקיקי סגסוגת אקראיים8. יש לציין כי סגסוגת של Sn דורשת זמן קצר יחסית (~ 30 דקות) בסביבה מתונה עם ציוד פשוט בהשוואה לשיטות אחרות 7,8 הדורשות טמפרטורה גבוהה יותר, מכשור ואקום גבוה יותר או ממיסים מסוכנים. תהליך זה יכול להתבצע בתנאים מימיים קלים ללא צורך בבקרות סביבתיות מכבידות. לסגסוגות Au-Sn המתקבלות יש מורפולוגיה, גודל, צורה ותכונות אופטיות עקביות שניתן לשלוט בהן על ידי מניפולציה של תוכן Sn.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Basix Microcentrifuge Tubes</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>Cat#02-682-004</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cary 100 UV-visible Spectrophotometer</td>
			<td>Agilent Technologies</td>
			<td>Cat#G9821A; RRID:SCR_019481</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cary WinUV</td>
			<td>Agilent Technologies</td>
			<td></td>
			<td>https://www.agilent.com/en/product/molecular-spectroscopy/uv-vis-uv-visnir-spectroscopy/uv-vis-uv-vis-nirsoftware/cary-winuv-softwar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Crystallography Open Database</td>
			<td>CrystalEye</td>
			<td>RRID: SCR_005874</td>
			<td>http://www.crystallography.net/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cu Carbon Type-B Grids 
			(200 mesh, 97 &#181;m grid holes)</td>
			<td>Ted Pella</td>
			<td>Cat#01811</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Direct-Q 3 UV-R Water Purification System</td>
			<td>MilliporeSigma</td>
			<td>Cat#ZRQSVR300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Entris Analytical Balance</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>Cat#ENTRIS64I-1SUS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass round-bottom flask (250 mL)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>Cat#FB201250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass scintillation vials</td>
			<td>Wheaton</td>
			<td>Cat#986548</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid 
			(HCl, NF/FCC)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>CAS: 7647-01-0, 7732-18-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen tetrachloroaurate (III) trihydrate 
			(HAuCl4&#183;3H2O, 99.99%)</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>CAS: 16961-25-4</td>
			<td>kept in a desiccator for consistency of purity and stability</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ImageJ</td>
			<td>National Institute of Health</td>
			<td>RRID: SCR_003070</td>
			<td>https://imagej.nih.gov/ij/download.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isotemp GPD 10 Hot Water Bath</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>Cat#FSGPD10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isotemp Hot Plate Stirrer</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>Cat#SP88857200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mili-Q Ultrapure Water 
			(18.2 M&#937;-cm)</td>
			<td>Water purification system</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Miniflex X-Ray Diffractometer</td>
			<td>Rigaku</td>
			<td>RRID:SCR_020451</td>
			<td>https://www.rigaku.com/products/xrd/miniflex</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Model 5418 Microcentrifuge</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>Cat#022620304</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitric acid 
			(HNO3, Certified ACS Plus)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>CAS: 7697-37-2, 7732-18-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>On/Off Temperature Controller for Heating Mantle</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>Cat#11476289</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optifit Racked Pipette Tips (0.5-200 &#181;L)</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>Cat#790200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optifit Racked Pipette Tips (10-1000 &#181;L)</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>Cat#791000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Philips CM12 120 kV Transmission Electron Microscope</td>
			<td>Philips</td>
			<td>RRID:SCR_020411</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipette Tups (1-10 mL)</td>
			<td>USA Scientific</td>
			<td>Cat#1051-0000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly(vinylpyrrolidone) 
			(PVP; molecular weight [MW] = 40,000)</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>CAS: 9003-39-8</td>
			<td>kept in a desiccator for consistency of purity and stability</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Practum Precision Balance</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>Cat# PRACTUM1102-1S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PTFE Magnetic Stir Bar (12.7 mm)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>Cat#14-513-93</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PTFE Magnetic Stir Bar (25.4 mm)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>Cat#14-513-94</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quartz Cuvette 
			(length &#215; width &#215; height: 10 mm &#215; 12.5 mm &#215; 45 mm)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>Cat#14-958-126</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Round Bottom Heating Mantle 120 V 250 mL</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>Cat#11-476-004</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SmartLab Studio II</td>
			<td>Rigaku</td>
			<td></td>
			<td>https://www.rigaku.com/products/xrd/studio</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium borohydride 
			(NaBH4, 97+%)</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>CAS: 16940-66-2</td>
			<td>kept in a desiccator for consistency of purity and stability</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SureOne Pipette Tips (0.1-10 &#181;L)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>Cat#02-707-437</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tacta Mechanical Pipette (P10)</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>Cat#LH-729020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tacta Mechanical Pipette (P1000)</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>Cat#LH-729070</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tacta Mechanical Pipette (P10000)</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>Cat#LH-729090</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tacta Mechanical Pipette (P20)</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>Cat#LH-729030</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tacta Mechanical Pipette (P200)</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>Cat#LH-729060</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tin (IV) chloride 
			(SnCl4, 99.99%)</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>CAS: 7646-78-8</td>
			<td>kept in the fume hood and sealed with Parafilm between uses to avoid exposure to ambient conditions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trisodium citrate dihydrate 
			(C6H5Na3O7&#183;2H2O, 99%)</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>CAS: 6132-04-3</td>
			<td>kept in a desiccator for consistency of purity and stability</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zero-Background Si Sample Holder</td>
			<td>Rigaku</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

aqueous synthesis of plasmonic gold-tin alloy nanoparticles

פרוטוקול זה מתאר את הסינתזה של זרעי ננו-חלקיקי Au ואת היווצרותם לאחר מכן של ננו-חלקיקים דו-מתכתיים Au-Sn. לננו-חלקיקים אלה יש יישומים פוטנציאליים בקטליזה, אופטואלקטרוניקה, הדמיה ואספקת תרופות. בעבר, שיטות לייצור ננו-חלקיקי סגסוגת גוזלות זמן, דורשות תנאי תגובה מורכבים ויכולות להביא לתוצאות לא עקביות. הפרוטוקול המתואר מתאר תחילה סינתזה של זרעי ננו-חלקיקים Au בגודל של כ-13 ננומטר בשיטת טורקביץ'. הפרוטוקול הבא מתאר את הפחתת Sn ושילובו בזרעי Au ליצירת ננו-חלקיקים מסגסוגת Au-Sn. מתואר האפיון האופטי והמבני של ננו-חלקיקים אלה. מבחינה אופטית, תהודה פלסמונית מקומית בולטת על פני השטח (LSPR) ניכרת באמצעות ספקטרוסקופיה נראית UV. מבחינה מבנית, עקיפה של קרני רנטגן אבקה (XRD) משקפת את כל החלקיקים כקטנים מ-20 ננומטר ומראה תבניות עבור Au, Sn ופאזות בין-מתכתיות מרובות של Au-Sn. מורפולוגיה כדורית והתפלגות גודל מתקבלים מהדמיית מיקרוסקופ אלקטרונים תמסורת (TEM). TEM מגלה כי לאחר שילוב Sn, הננו-חלקיקים גדלים לקוטר של כ-15 ננומטר.

Plasmonic metal nanoparticles1,2 have applications in catalysis, optoelectronics, sensing, and sustainability due to their ability to absorb light with great efficiency, concentrate light into sub-nanometer volumes, and enhance catalytic reactions3,4,5. Only a few metals display efficient localized surface plasmon resonances (LSPRs). Among them, one of the widely explored metals is Au3.
Au is an extensively studied noble metal known for its stable alloy formation with other metals. However, the Au LSPR is limited to the visible and infrared and cannot be tuned to higher energies6,7,8. Meanwhile, post-transition metals have a variety of interesting reactive and catalytic properties distinct from the noble metals6,9,10.&#160;By alloying Au with post-transition metals, the LSPR can be tuned toward higher energies toward the UV1.&#160;This protocol focuses on Au-Sn alloying. Sn is known to alloy readily with many metals, can have UV LSPRs, and has interesting catalytic applications, such as formic acid formation via carbon dioxide reduction6,7,8. Au and Sn alloys were synthesized using a seeded process through chemical reduction and diffusion of Sn into the seeds.
The primary goal of this method is to synthesize aqueous metal nanoparticle alloys quickly (i.e.,&#160;in a few hours) and reproducibly at the benchtop using aqueous chemistry. Initially, Au seeds are prepared using the Turkevich method11, followed by seed-based diffusion synthesis, a common strategy when forming random alloy nanoparticles8. Notably, alloying of Sn requires a relatively short time (~30 min) in a mild environment with simple equipment compared to other methods7,8 that require higher temperature, higher vacuum instrumentation, or hazardous solvents. This process can be performed in mild, aqueous conditions without the need for burdensome environmental controls.&#160;The resulting Au-Sn alloys have consistent morphology, size, shape, and optical properties that can be controlled by manipulating the Sn content.

מחבר זרקור: תכנון ננו-חומרים בני קיימא לקידום סינתזה וערבוב אלמנטים

Our research focus is on designing and creating new kinds of nanomaterials that incorporate a wide variety of elements that impact major challenges in sustainability and in energy. A primary focus of this is understanding how to mix elements with distinct properties across the periodic table. Most syntheses for alloy metal nanoparticles require high temperatures, organic solvents, and we remove oxygen.Our synthesis works in mild conditions, in water, and on the bench top with mild heating. Our future research will focus on exploring the generalizability of this strategy to incorporate multiple elements into alloy nanoparticles while also controlling their size and their shape. These are crucial for unlocking new properties.

איור 1 מציג תוצאות מייצגות עבור זרעי Au וננו-חלקיקים מסגסוגת Au-Sn. בעקבות פרוטוקול סינתזת זרעי Au, נצפה שיא ספיגה א-סימטרי מובהק סביב 517 ננומטר עם מקסימום הכחדה של כ-0.7, המקביל ל-LSPR. שיא הכחול משתנה עם הוספת Sn, בקורלציה עם שינוי צבע אופטי לכאורה במדגם מבורדו לכתום לחום-שזוף. הסטה נ?...

Read this Scientific Article Protocol about Author Spotlight: Designing Sustainable Nanomaterials for Advancing Synthesis and Element Mixing at JoVE.com

כאן, הסינתזה של זרעי זהב (Au) מתוארת בשיטת Turkevich. זרעים אלה משמשים לאחר מכן לסנתז ננו-חלקיקים מסגסוגת בדיל זהב (Au-Sn) עם תכונות פלסמוניות מתכווננות.

This protocol describes the synthesis of Au nanoparticle seeds and the subsequent formation of Au-Sn bimetallic nanoparticles. These nanoparticles have ...

המחקר שלנו מתמקד בתכנון ויצירה של סוגים חדשים של ננו-חומרים המשלבים מגוון רחב של אלמנטים המשפיעים על אתגרים מרכזיים בקיימות ובאנרגיה. מוקד עיקרי של זה הוא להבין כיצד לערבב אלמנטים עם תכונות נפרדות על פני הטבלה המחזורית. רוב הסינתזות לננו-חלקיקי מתכת מסגסוגת דורשות טמפרטורות גבוהות, ממסים אורגניים, ואנו מסירים חמצן.הסינתזה שלנו עובדת בתנאים מתונים, במים ועל ראש הספסל עם חימום קל. המחקר העתידי שלנו יתמקד בבחינת יכולת ההכללה של אסטרטגיה זו לשלב אלמנטים מרובים בננו-חלקיקי סגסוגת תוך שליטה בגודלם ובצורתם. אלה חיוניים לפתיחת נכסים חדשים.

aqueous-synthesis-of-plasmonic-gold-tin-alloy-nanoparticles

Research

JoVE Journal

Chemistry

Aqueous Synthesis of Plasmonic Gold-Tin Alloy Nanoparticles

438 Views.  University of Massachusetts Lowell. המחקר שלנו מתמקד בתכנון ויצירה של סוגים חדשים של ננו-חומרים המשלבים מגוון רחב של אלמנטים המשפיעים על אתגרים מרכזיים בקיימות ובאנרגיה. מוקד עיקרי של זה הוא להבין כיצד לערבב אלמנטים עם תכונות נפרדות על פני הטבלה המחזורית. רוב הסינתזות לננו-חלקיקי מתכת מסגסוגת דורשות טמפרטור...

Video: מחבר זרקור: תכנון ננו-חומרים בני קיימא לקידום סינתזה וערבוב אלמנטים

This protocol describes the synthesis of Au nanoparticle seeds and the subsequent formation of Au-Sn bimetallic nanoparticles. These nanoparticles have potential applications in catalysis, optoelectronics, imaging, and drug delivery. Previously, methods for producing alloy nanoparticles have been time-consuming, require complex reaction conditions, and can have inconsistent results. The outlined protocol first describes the synthesis of approximately 13 nm Au nanoparticle seeds using the Turkevich method. The protocol next describes the reduction of Sn and its incorporation into the Au seeds to generate Au-Sn alloy nanoparticles. The optical and structural characterization of these nanoparticles is described. Optically, prominent localized surface plasmon resonances (LSPRs) are apparent using UV-visible spectroscopy. Structurally, powder X-ray diffraction (XRD) reflects all particles to be less than 20 nm and shows patterns for Au, Sn, and multiple Au-Sn intermetallic phases. Spherical morphology and size distribution are obtained from transmission electron microscopy (TEM) imaging. TEM reveals that after Sn incorporation, the nanoparticles grow to approximately 15 nm in diameter.

Here, the synthesis of gold (Au) seeds is described using the Turkevich method. These seeds are then used to synthesize gold-tin alloy (Au-Sn) nanoparticles with tunable plasmonic properties.