Ringraziamo il Prof. Mark Abbe (UGA) per fornire le apparecchiature di imaging NIR e il Dr. Rasik Raythatha (Solvay Performance Chemicals) per il carbonato di bario utilizzato in questo lavoro. Riconosciamo gli sforzi di Isaia Norris (UGA laurea) e Terra Blevins (Nord Oconee Alta Scuola), che ha contribuito a testare i metodi sintetici.

1. Preparazione di CaCuSi 4 O 10 <ol><li> Melt Flux Sintesi di CaCuSi 4 O 10 <ol><li> Pesare CaCO 3, SiO 2, e Cu 2 CO 3 (OH) 2 in un rapporto molare 02:08:01: 0,1331 g (1.330 mmol) di CaCO 3, 0,3196 g (5.319 mmol) di SiO 2, 0,1470 g ( 0,6648 mmol) di Cu 2 CO 3 (OH) 2. Inoltre, pesare i componenti di flusso (12,5% in peso):. 0,0375 g di Na 2 CO 3, 0,0125 g di NaCl, e 0.0250 g di Na 2 B 4 O 7 10H 2 O. Aggiungi questi materiali per un agata mortaio pulito. </li><li> Macinatura manuale per ~ 5 minuti con un pestello agata fino a quando il composto diventa una luce verde in polvere omogenea (figure 1a e 2a). Trasferire questa miscela in un crogiolo di platino pulito e asciutto. </li><li> Riscaldare il crogiolo in un forno a 875 ° C (velocità di rampa di 2 ° C / min), tenerea 875 ° C per 16 ore, e poi raffreddare a temperatura ambiente (velocità di 0,8 ° C / min). </li><li> Rimuovere i cristalli dal crogiolo e delicatamente schiacciarli con un pestello. </li><li> Lasciare i cristalli in ammollo in 50 ml di 1 M HCl acquoso durante la notte per rimuovere il flusso di massa fusa. </li><li> Filtrare i cristalli e lavare con acqua deionizzata per rimuovere completamente qualsiasi flusso fuso rimanente. Nota: Questo materiale deve essere macinato in una polvere più fine per polvere di diffrazione di raggi X (PXRD) analisi (Figura 5). Anche può essere caratterizzata mediante microscopia ottica (Figura 3), microscopia elettronica a scansione (SEM) (Figura 4), ​​e NIR photography (Figura 8). </li></ol></li><li> Solid State Sintesi di CaCuSi 4 O 10 <ol><li> Pesare CaCO 3, SiO 2, e CuO in un rapporto molare 01:04:01: 0,1331 g (1.330 mmol) di CaCO3, 0,3196 g (5,319 mmol) di SiO 2, e 0,1058 g di CuO (1.330 mmol)e aggiungere un agata mortaio pulito. </li><li> Inumidire la miscela di polvere con 1-2 ml di acetone e macinare mano con un pestello in agata per ~ 5 min. Trasferire il conseguente grigio chiaro in polvere (figure 1b e 2b) in un crogiolo di platino. </li><li> Riscaldare il crogiolo in un forno a cassetta a 1.020 ° C ad una velocità di rampa di 5 ° C / min, mantenuta per 16 ore, e poi raffreddare a temperatura ambiente </li><li> Raschiare la luce cipria in polvere, blu-grigio con un politetrafluoroetilene (PTFE) spatola. Nota: Il prodotto può essere caratterizzato mediante microscopia ottica (Figura 3), SEM (Figura 4), ​​PXRD (Figura 5), e NIR photography (Figura 8). </li></ol></li></ol> 2. Sintesi di BaCuSi 4 O 10 <ol><li> Melt Flux Sintesi di BaCuSi 4 O 10 <ol><li> Pesare Baco 3, SiO 2, e CuO in un rapporto molare 01:04:01:0,2085 g Baco 3 (1,057 mmol), 0,2539 g SiO 2 (4,226 mmol), e 0,0840 g di CuO (1,056 mmol). Inoltre, pesare la componente di flusso (12,5% in peso): 0,0765 g di PbO. Aggiungi questi materiali per un agata mortaio pulito. </li><li> Macinatura manuale per ~ 5 minuti con un pestello agata fino a quando il composto diventa una luce polvere grigia omogenea (Figure 1c e 2c). Trasferire questa miscela in un crogiolo di platino pulito e asciutto. </li><li> Riscaldare il crogiolo in un forno a 950 ° C (velocità di rampa di 2 ° C / min), mantenere a 950 ° C per 24 ore, poi raffreddare lentamente fino a 700 ° C (velocità di 0,1 ° C / min), e infine raffreddare a temperatura ambiente. </li><li> Rimuovere i cristalli dal crogiolo e delicatamente schiacciarli con un pestello. </li><li> Lasciare in ammollo i cristalli in 50 ml di 1 M HNO acquosa 3 durante la notte per rimuovere il flusso fuso. </li><li> Filtrare i cristalli e lavare con acqua deionizzata per rimuovere completamente il resto del flusso fuso. Nota: questo materiale deve essere macinato in una polvere più fine per l&#39;analisi PXRD (Figura 6). Anche può essere caratterizzata mediante microscopia ottica (Figura 3) e NIR photography (Figura 8). </li></ol></li><li> Solid State Sintesi di BaCuSi 4 O 10 <ol><li> Pesare Baco 3, SiO 2, e CuO in un rapporto molare 01:04:01: 0,2085 g Baco 3 (1,057 mmol), 0,2539 g SiO 2 (4,226 mmol), e 0,0840 g di CuO (1,056 mmol) e aggiungere ad una pulito agata mortaio. </li><li> Inumidire la miscela di polvere con 1-2 ml di acetone e macinare mano con un pestello in agata per ~ 5 min. Trasferire il conseguente grigio chiaro in polvere (Figure 1D e 2D) in un crogiolo di platino. </li><li> Riscaldare il crogiolo in un forno a cassetta a 960 ° C ad una velocità di rampa di 5 ° C / min e tenere per 16 ore, poi raffreddare a temperatura ambiente. </li><li> Raschiare l&#39;azzurro polvere sciolto utilizzando un politetrafluoroetilene (PTFE) spatola. Nota:Il prodotto può essere caratterizzato mediante microscopia ottica (Figura 3), PXRD (Figura 6), e NIR photography (Figura 8). </li></ol></li></ol> 3. Esfoliazione di CaCuSi 4 O 10 <ol><li> Caricare un pallone a fondo rotondo da 50 ml con 0,50 g di CaCuSi 4 O 10, 40 ml di acqua deionizzata e un ancoretta magnetica vetro rivestito. </li><li> Attaccare un condensatore raffreddato ad acqua nel matraccio. Riscaldare la reazione a 85 ° C sotto agitazione magnetica a 400 rpm per due settimane. </li><li> Rimuovere dalla fonte di calore, lasciare che la soluzione riposare una notte indisturbato, e poi filtrare il supernatante attraverso un filtro 0,4 micron membrana. Vuoto a secco i solidi. Nota: Il prodotto è una polvere blu luce che può essere caratterizzata da microscopia ottica (Figura 3), PXRD (Figura 5), microscopia elettronica a trasmissione (TEM) (Figura 7), e NIR photography (Figure 8). </li></ol> 4. Esfoliazione della BaCuSi 4 O 10 <ol><li> Caricare una provetta da centrifuga di plastica 50 ml con 0,14 g di BaCuSi 4 O 10 e 20 ml di N-vinil pirrolidone. </li><li> Con il tubo da centrifuga immerso in un bagno di ghiaccio / acqua, sonicare con un ultrasonicatore sonda a 40% di ampiezza (17 W) per 1 ora. </li><li> Lasciate che la cassapanca dispersione indisturbata durante la notte, e quindi decantare il surnatante in una nuova provetta da centrifuga. </li><li> Spin down a 10.286 xg con una centrifuga. Decantare il supernatante, lasciando i nanosheets sul fondo della provetta. </li><li> Risospendere questo materiale in 20 ml di acqua con pochi minuti di vasca ultrasuoni. Per isolare una polvere, filtrare attraverso un filtro a membrana 0,4 micron e il vuoto asciugare i solidi. Nota: Il prodotto è una polvere blu luce che può essere caratterizzata da microscopia ottica (Figura 3), PXRD (Figura 6), TEM (Figura 7 </sTrong&gt;), e NIR photography (Figura 8). </li></ol> 5. Preparazione Ink <ol><li> Disperdere ~ 0,10 g di CaCuSi 4 O 10 nanosheets in 5 ml di acqua deionizzata con vasca ultrasuoni per ~ 10 min. Nota: Questo inchiostro (Figura 9) può essere utilizzato per la pittura, la stampa, ecc vedere la Figura 10 per un esempio rappresentativo in cui l&#39;inchiostro è stato applicato alla carta con un pennello. </li></ol> Near Infrared 6. Imaging fotografica <ol><li> Irradiare i campioni utilizzando la luce rossa (ad esempio con una serie di diodi emettitori di luce rossa), avendo cura di eliminare eventuali altre fonti di luce. </li><li> Fotografare utilizzando una fotocamera modificato per immagine nel vicino infrarosso. Utilizzare l&#39;impostazione f/22 STOP F e un tempo di esposizione di 0,5 sec. </li></ol>

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	<li>Berke, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Invention+of+Blue+and+Purple+Pigments+in+Ancient+Times.">The Invention of Blue and Purple Pigments in Ancient Times.</a> Chem. Soc. Rev. 36, 15-30 (2007).</li><li>Hazen, R. M., Burnham, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Crystal+Structure+of+Gillespite+I+and+II:+A+Structure+Determination+at+High+Pressure.">The Crystal Structure of Gillespite I and II: A Structure Determination at High Pressure.</a> Am. Min. 59, 1166-1176 (1974).</li><li>Miletich, R., Allan, D. R., Angel, 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=.">.</a> The Synthetic Cr2+ Silicates BaCrSi4O10 and SrCrSi4O10: The Missing Links in the Gillespite-Type ABSi4O10. 82, 697-707 (1997).</li><li>Pabst, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structures+of+Some+Tetragonal+Sheet+Silicates.">Structures of Some Tetragonal Sheet Silicates.</a> Acta Cryst. 12, 733-739 (1959).</li><li>Chakoumakos, B. C., Fernandez-Baca, J. A., Boatner, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Refinement+of+the+Structures+of+the+Layer+Silicates+MCuSi4O10+(M+=+Ca,+Sr,+Ba)+by+Rietveld+Analysis+of+Neutron+Powder+Diffraction+Data.+.">Refinement of the Structures of the Layer Silicates MCuSi4O10 (M = Ca, Sr, Ba) by Rietveld Analysis of Neutron Powder Diffraction Data. .</a> J. Solid State Chem. 103, 105-113 (1993).</li><li>Hughes, E. M., Pack, M. J., Dann, S. E., Weller, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+Structural+Characterisation+of+Alkaline+Earth+Sheet+Silicates+Containing+Copper+by+Powder+Neutron+Diffraction,+EXAFS+and+UV-Visible+Spectroscopy.">Preparation and Structural Characterisation of Alkaline Earth Sheet Silicates Containing Copper by Powder Neutron Diffraction, EXAFS and UV-Visible Spectroscopy.</a> Anales de Quimica Int Ed. 93, 233-236 (1997).</li><li>Accorsi, G., 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=The+Exceptional+Near-Infrared+Luminescence+Properties+of+Cuprorivaite.">The Exceptional Near-Infrared Luminescence Properties of Cuprorivaite.</a> Egyptian Blue). Chem. Comm. , 3392-3394 (2009).</li><li>Verri, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Spatially+Resolved+Characterization+of+Egyptian+Blue,+Han+Blue+and+Han+Purple+by+Photo-Induced+Luminescence+Digital+Imaging.">The Spatially Resolved Characterization of Egyptian Blue, Han Blue and Han Purple by Photo-Induced Luminescence Digital Imaging.</a> Anal. Bioanal. Chem. 394, 1011-1021 (2009).</li><li>Jose, S., Reddy, 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=Lanthanum-Strontium+Copper+Silicates+as+Intense+Blue+Inorganic+Pigments+with+High+Near-Infrared+Reflectance.">Lanthanum-Strontium Copper Silicates as Intense Blue Inorganic Pigments with High Near-Infrared Reflectance.</a> Dyes Pigm. 98, 540-546 (2013).</li><li>Zhuang, Y., Tanabe, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Forward+and+Back+Energy+Transfer+Between+Cu2++and+Yb3++in+Ca1-xCuSi4O10:Ybx+Crystals.">Forward and Back Energy Transfer Between Cu2+ and Yb3+ in Ca1-xCuSi4O10:Ybx Crystals.</a> J. Appl. Phys. 112, (2012).</li><li>Borisov, S. M., W&#252;rth, C., Resch-Genger, U., Klimant, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+Life+of+Ancient+Pigments:+Application+in+High-Performance+Optical+Sensing+Materials.">New Life of Ancient Pigments: Application in High-Performance Optical Sensing Materials.</a> Anal. Chem. 85, 9371-9377 (2013).</li><li>Johnson-McDaniel, D., Barrett, C. A., Sharafi, A., Salguero, T. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoscience+of+an+Ancient+Pigment.">Nanoscience of an Ancient Pigment.</a> J. Am. Chem. Soc. 135, 1677-1679 (2013).</li><li>Laurie, A. P., McLintock, W. F. P., Miles, F. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Egyptian+Blue.">Egyptian Blue.</a> Proc R Soc London A. 89, 418-429 (1914).</li><li>Chase, W. T., Brill, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Egyptian+Blue+as+a+Pigment+and+Ceramic+Material.">Egyptian Blue as a Pigment and Ceramic Material.</a> Science in Archaeology. , 80-90 (1971).</li><li>Tite, M. S., Bimson, M., Cowell, M. R., Lambert, 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=Chapter+11:+Technological+Examination+of+Egyptian+Blue.">Chapter 11: Technological Examination of Egyptian Blue.</a> Archaeological Chemistry III, Advances in Chemistry Series. 205, 215-242 (1984).</li><li>Ullrich, D., Delamare, F., Hackens, T., Helly, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Egyptian+Blue+and+Green+Frit:+Characterization,+History+and+Occurrence,+Synthesis.">Egyptian Blue and Green Frit: Characterization, History and Occurrence, Synthesis.</a> Datation-Charact&#233;risation des Peintures Pari&#233;tales et Murales. 17, 323-332 (1987).</li><li>Riederer, J., Fitzhugh, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chapter+1:+Egyptian+Blue.">Chapter 1: Egyptian Blue.</a> Artist' Pigments: A Handbook of Their History and Characteristics. 3, 23-45 (1997).</li><li>Delamare, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sur+les+Processus+Physiques+Intervenant+Lors+de+la+Synth&#232;se+du+Bleu+&#201;gyptien:+R&#233;flexion+&#224;+Propos+de+la+Composition+de+Pigments+Bleus+Gallo-Romains.">Sur les Processus Physiques Intervenant Lors de la Synth&#232;se du Bleu &#201;gyptien: R&#233;flexion &#224; Propos de la Composition de Pigments Bleus Gallo-Romains.</a> Revue d'Arch&#233;om&#233;trie. 21, 103-119 (1997).</li><li>Canti, M. G., Heathcote, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microscopic+Egyptian+Blue+(Synthetic+Cuprorivaite)+from+Sediments+at+Two+Archaeological+Sites+in+West+Central.">Microscopic Egyptian Blue (Synthetic Cuprorivaite) from Sediments at Two Archaeological Sites in West Central.</a> 29, 831-836 (2002).</li><li>Pradell, T., Salvado, N., Hatton, G. D., Tite, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physical+Processes+Involved+in+Production+of+the+Ancient+Pigment,+Egyptian+Blue.">Physical Processes Involved in Production of the Ancient Pigment, Egyptian Blue.</a> J. Am. Ceram. Soc. 89, 1426-1431 (2006).</li><li>Warner, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Synthesis, Properties and Mineralogy of Important Inorganic Materials. , 26-47 (2011).</li><li>Lin, H. C., Liao, F. L., Wang, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure+of+BaCuSi4O10.">Structure of BaCuSi4O10.</a> Acta Cryst. 48, 1297-1299 (1992).</li><li>Janczak, J., Kubiak, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Refinement+of+the+Structure+of+Barium+Copper+Silicate+BaCu[Si4O10]+at+300.">Refinement of the Structure of Barium Copper Silicate BaCu[Si4O10] at 300.</a> K. Acta Cryst. 48, 1299-1301 (1992).</li><li>Wiedemann, H. G., Bayer, G., Agnew, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+and+Stability+of+Chinese+Barium+Copper-Silicate+Pigments.">Formation and Stability of Chinese Barium Copper-Silicate Pigments.</a> Conservation of Ancient Sites on the Silk Road: Proceedings of an International Conference on the Conservation of Grotto. , 379-387 (1997).</li><li>Berke, H., Wiedemann, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Chemistry+and+Fabrication+of+the+Anthropogenic+Pigments+Chinese+Blue+and+Purple+in+Ancient+China.">The Chemistry and Fabrication of the Anthropogenic Pigments Chinese Blue and Purple in Ancient China.</a> East Asian Science, Technology, and Medicine. 17, 94-120 (2000).</li></ol>

Gli autori non hanno interessi finanziari concorrenti.

La preparazione del pigmento blu egiziano, una miscela di gran parte CaCuSi 4 O 10 e SiO 2, è un processo ben studiato 4,13-21. Le numerose procedure riportate possono essere classificati come sciogliere le reazioni di flusso o allo stato solido. Due grandi vantaggi dell&#39;approccio fusione di flusso sono che permette temperature di reazione inferiori (&lt;900 ° C) e permette CaCuSi 4 O 10 cristalli per nucleazione e crescere da una fase di vetro fuso 20. Il componente di flusso è tipicamente un sale alcalino (ad esempio Na 2 CO 3) o borato (es borace). In confronto, la sintesi allo stato solido omettono il flusso, ma richiedono temperature più elevate (~ 1000 ° C) per la reazione tra Ca, CuO, e SiO 2 fonti per raggiungere il completamento. Anche se la sintesi del pigmento blu Han non è così studiata come quella egiziana blu 4,22-25, la preparazione di BaCuSi 4 O 10 segue flusso melt simile e percorsi statici con due differenze: (1) un flusso PbO deve essere usato, e (2) le temperature di reazione deve essere più strettamente controllata a causa delle fasi Ba-Cu-Si-O alternativi che possono formare (ad es BaCuSi 2 O 6). Questi punti sono illustrati dalle procedure dettagliate e risultati descritti in questo documento. In primo luogo, per tutti i metodi, i materiali di partenza devono essere polverizzate liscia (figure 1a-d) costituito da 5-20 micron particelle (caratterizzati mediante SEM; Figure 2a-d). Quindi, l&#39;uso di una quantità significativa di flusso (12,5% in peso) nella preparazione di CaCuSi 4 O 10 e BaCuSi 4 O 10 porta a prodotti altamente cristallini, caratterizzati da un&#39;intensa colorazione blu (figure 3a e 3c), relativamente grandi dimensioni delle particelle (Figura 4a </strong&gt;), E forti modelli PXRD (figure 5a e 6a). Le rese diminuita isolate (~ 70%) di queste preparazioni sono causati da adesione delle miscele di reazione fuso nel crogiolo. In confronto, CaCuSi 4 O 10 e BaCuSi 4 O 10 preparato dal percorso mostra a stato solido meno intensa colorazione (figure 3b e 3d) e dimensioni delle particelle più piccole (Figura 4b). Come sintetizzato, questi prodotti sono polveri che possono essere isolati in rese quasi quantitative. Così, sia per CaCuSi 4 O 10 e BaCuSi 4 O 10, i vantaggi del flusso e l&#39;importanza della temperatura di reazione non possono essere esagerate. Sorprendentemente, l&#39;esfoliazione della CaCuSi 4 O 10 e BaCuSi 4 O 10 avviene in semplici condizioni acquose. Nel caso di CaCuSi 4 O 10, questa reazione è piuttosto lento a cameratemperatura (≥ 6 settimane per vedere qualsiasi esfoliazione apprezzabile), ma diventa sinteticamente utile a 80 ° C (esfoliazione sostanziale dopo 2 settimane). In confronto, l&#39;esfoliazione BaCuSi 4 O 10 è lenta anche a 80 ° C, e quindi si applica una ancora maggiore apporto di energia sotto forma di ultrasuoni. Queste reazioni sono altamente affidabili, con due precisazioni. Per CaCuSi 4 O 10, è importante usare un ancoretta vetro rivestita; se viene utilizzato un ancoretta rivestito in PTFE standard troviamo che i sottoprodotti PTFE contaminare il prodotto CaCuSi 4 O 10 nanosheet. Per BaCuSi 4 O 10, è importante controllare la potenza ultrasuoni e tempo in modo che la reazione viene interrotta prima i nanosheets degradarsi. Microscopia elettronica a trasmissione (TEM) dei prodotti nanosheet mostra che questi materiali molto sottili hanno dimensioni laterali vanno da centinaia di nanometri a vari micRons. In generale queste dimensioni laterali correlazione con la dimensione dei cristalliti del materiale di partenza tridimensionale. Nel lavoro precedente, microscopia a forza atomica condizione mappatura topografica che ha dimostrato lo spessore monostrato (~ 1.2 nm) di questi nanosheets 12. Fotografici di polvere CaCuSi 4 O 10 e BaCuSi 4 O 10 campioni nanosheet (figure 3e-h) mostrano che il loro colore è meno intensa di quella dei materiali di partenza, un risultato diretto di nanostrutturazione. Ulteriori informazioni sono fornite da PXRD (figure 5 e 6), che rivela scissione basale lungo il (001) piano e l&#39;orientamento preferito lungo la serie {00} l per tutti i campioni nanosheet. Queste caratteristiche riflettono l&#39;allineamento pila di questi nanomateriali altamente anisotropi quando la caduta-cast su un substrato. Inoltre, la caratteristica di emissione NIR CaCuSi 4 O 10 a ~ 910 nm e BaCuSi 4 O 10 a ~ 950 nm è illustrato in una fotografia di NIR gli otto campioni (Figura 8). Il trattamento soluzione CaCuSi 4 O 10 può essere realizzato semplicemente preparare una dispersione colloidale di CaCuSi 4 O 10 nanosheets (Figura 9) da utilizzare come inchiostro. Questo inchiostro può quindi essere applicato ad un substrato mediante rivestimento a rotazione, rivestimento a spruzzo, stampa a getto di inchiostro 12, o semplicemente spazzolatura (Figura 10). È importante sottolineare che le proprietà di emissione NIR di CaCuSi 4 O 10 vengono mantenute in tutte le fasi di questo processo. Queste nuove possibilità di evidenziare il contrasto tra CaCuSi 4 O 10 nanosheets e l&#39;uso tradizionale egiziana pigmento blu, un materiale altamente granulare che è difficile da inserire in una vernice liscia.

Colori vivaci sono stati apprezzati in tutto il mondo antico. Anche oggi, possiamo ancora vedere i resti di pigmenti e coloranti creati da ogni cultura maggiore. Sorprendentemente, due dei più famosi pigmenti blu sintetiche condividono una composizione chimica simile e struttura, pur essendo stata sviluppata in tempi e luoghi molto diversi. Le parti colorate sia blu egiziano, CaCuSi 4 O 10, e Han blu, BaCuSi 4 O 10, appartengono alla serie alcali terra tetrasilicate rame, ACuSi 4 O 10 (A = Ca, Sr, Ba) 1, nonché la grande gruppo gillespite, Absi 4 O 10 (B = Fe, Cu, Cr) 2,3. Al di là delle applicazioni di pigmenti tradizionali, attuale interesse scientifico in questi materiali incentrata sulla loro forte nel vicino infrarosso (NIR) proprietà di emissione. Questa emissione proviene dalla Cu 2 + in coordinamento planare quadrato; questi ioni sono legate da tetraedrifrazioni l silicato all&#39;interno della struttura cristallina tridimensionale, e gli strati risultanti alternano con ioni alcalini 4-6. Highlight tecnici recenti includono immagini NIR per identificare i pigmenti blu egiziano e Han sul ​​patrimonio culturale artefatti 7,8, lantanidi doping di ACuSi 4 O 10 che permettono di migliorare NIR proprietà di riflessione e aprire il nuovo trasferimento di energia Percorsi di 9,10, l&#39;uso di ACuSi 4 O 10 come materiale attivo per sensori ottici 11 e l&#39;esfoliazione CaCuSi 4 O 10 in nanosheets monostrato 12. In particolare, quest&#39;ultimo esempio fornisce un modo per nanostruttura CaCuSi 4 O 10 in modo che possa essere trattato come una dispersione colloidale piuttosto che come un solido particellare 12. Poiché dispersioni colloidali sono compatibili con le tecniche soluzione di elaborazione (rivestimento es rotazione, stampa a getto di inchiostro, deposizione layer-by-layerzione), questo progresso apre nuovi campi di applicazione che spaziano dagli inchiostri di sicurezza per l&#39;imaging biomedico. I protocolli sperimentali presentati in questo contributo permetterà ai ricercatori provenienti da ambienti diversi per preparare, caratterizzare e utilizzare CaCuSi 4 O 10 e BaCuSi 4 O 10 nanosheets nel loro lavoro.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1124px;" width="1124">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:317px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:161px;">Supplier</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:527px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Sodium carbonate (Na2CO3)</td>
			<td style="width:161px;">Sigma Aldrich&#160;</td>
			<td style="width:119px;">S7795</td>
			<td>bioXtra, &#8805; 99.0 %</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Calcium carbonate (CaCO3)</td>
			<td style="width:161px;">Sigma Aldrich&#160;</td>
			<td style="width:119px;">C4830</td>
			<td>bioXtra, &#8805; 99.0 %</td>
		</tr>
		<tr height="44">
			<td height="44" style="height:44px;">Barium carbonate (BaCO3)</td>
			<td style="width:161px;">Solvay Performance Chemicals</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Research sample: Electronic-grade purity, nanocrystalline</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Copper (II) carbonate basic (Cu2CO3(OH)2)&#160;&#160;</td>
			<td style="width:161px;">Sigma Aldrich&#160;</td>
			<td style="width:119px;">207896</td>
			<td>Reagent grade</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Copper (II) oxide (CuO)&#160;</td>
			<td style="width:161px;">Sigma Aldrich&#160;</td>
			<td style="width:119px;">450812</td>
			<td>99.99 % trace metals base</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Silicon dioxide (SiO2)</td>
			<td style="width:161px;">Sigma Aldrich&#160;</td>
			<td style="width:119px;">S5631</td>
			<td>~99 %, particle size 0.5-10 &#956;m (approx. 80% between 1-5 &#956;m)</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;">Sodium tetraborate decahydrate (Na4B4O7.10H2O)</td>
			<td style="width:161px;">Sigma Aldrich&#160;</td>
			<td style="width:119px;">S9640</td>
			<td>ACS &#8805; 99.5 %</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium chloride (NaCl)&#160;</td>
			<td style="width:161px;">Sigma Aldrich&#160;</td>
			<td style="width:119px;">S9888</td>
			<td>ACS &#8805; 99.0 %</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Lead (II) oxide (PbO)&#160;</td>
			<td style="width:161px;">Sigma Aldrich&#160;</td>
			<td style="width:119px;">402982</td>
			<td>ACS &#8805; 99.0 %</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">N-Vinylpyrrolidinone (C6H9NO)</td>
			<td style="width:161px;">Sigma Aldrich&#160;</td>
			<td style="width:119px;">V3409</td>
			<td>contains sodium hydroxide as inhibitor, ACS &#8805; 99.0 %</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:317px;">Box Furnace</td>
			<td style="width:161px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:317px;">Box Furnace</td>
			<td style="width:161px;">Carbolite</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:317px;">Bath Sonicator</td>
			<td style="width:161px;">Branson</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:317px;">Ultrasonicator</td>
			<td style="width:161px;">Qsonica</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Q700 Sonicator</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:317px;">Camera</td>
			<td style="width:161px;">custom modification of Nikon D3000 camera</td>
			<td style="width:119px;">n/a</td>
			<td>Xnite Nikon D3000 camera with a Nikkor 18-200 mm lens and a Xnite 830 filter&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:317px;">Light Source</td>
			<td style="width:161px;">Excled Ltd.</td>
			<td style="width:119px;">PAR64</td>
			<td>LED Colour Beamer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:317px;">Light Microscope</td>
			<td>Leica</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>mz6 Stereomicroscope with Spot Idea camera and Software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:317px;">Powder X-Ray Diffractometer</td>
			<td>Bruker&#160;</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>D8-Advance diffractometer (Co-K&#945; radiation source)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:317px;">Transmission Electron Microscope</td>
			<td>FEI Technai</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:317px;">Scanning Electron Microscope</td>
			<td>FEI</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:317px;">Membrane filters</td>
			<td style="width:161px;">Millipore</td>
			<td style="width:119px;">HTTP04700</td>
			<td>Isopore Membrane filter with 0.4 &#181;m pore size</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

exfoliation of egyptian blue and han blue, two alkali earth copper silicate-based pigments

In un esempio visualizzato del passato antico collegamento con i tempi moderni, descriviamo la preparazione e esfoliazione della CaCuSi 4 O 10 e BaCuSi 4 O 10, i componenti colorati degli storici egiziani blu e Han blu pigmenti. Le masse di questi materiali sono sintetizzate da entrambi fondere percorsi di flusso e allo stato solido, che forniscono un certo controllo sulla dimensione dei cristalliti del prodotto. Il processo di flusso di fusione è tempo intenso, ma produce relativamente grandi cristalli a temperature di reazione inferiori. In confronto, il metodo a stato solido è più veloce ma richiede temperature di reazione più elevate e produce piccoli cristalliti. Dopo agitazione in acqua calda, CaCuSi 4 O 10 esfolia spontaneamente in nanosheets monostrato, che sono caratterizzati da TEM e PXRD. BaCuSi 4 O 10 invece richiede ultrasuoni in solventi organici per ottenere esfoliazione. Vicino imaging a raggi infrarossi illustrache sia la massa e forme nanosheet di CaCuSi 4 O 10 e BaCuSi 4 O 10 sono forti emettitori vicino infrarosso. Acquosa CaCuSi 4 O 10 e BaCuSi 4 O 10 dispersioni nanosheet sono utili perché forniscono un nuovo modo di gestire, caratterizzare, ed elaborare questi materiali in forma colloidale.

Le sintesi descritte di CaCuSi 4 O 10 e BaCuSi 4 O 10 prevedono circa 0,5 g di prodotto per partita. Isolato rese di CaCuSi 4 O 10 dal flusso fusione e sintesi allo stato solido in genere vanno da 70-75% e 90-95%, rispettivamente. Per BaCuSi 4 O 10, la rendimenti isolato dal flusso fusione e sintesi allo stato solido in genere vanno da 65-70% e 95-99%, rispettivamente. Le trame di tutti i materiali preparati, così come le differenze di intensità del loro colore blu a causa di varie dimensioni cristalliti, sono visibili da basso ingrandimento microscopia ottica (Figure 3a-h). Microscopia elettronica a scansione (SEM) immagini confermano che il metodo a stato solido di sintetizzare CaCuSi 4 O 10 produce ~ 1-15 micron cristalliti primari (figura 4b), mentre melt condizioni di flusso portare a ~ 5-50 micron Crisalide<html> allites (Figura 4a). Polvere diffrazione di raggi X (PXRD) modelli per CaCuSi 4 O 10 (figure 5a e 5c) e BaCuSi 4 O 10 (figure 6a e 6c) mostrare la composizione e la fase purezza di questi prodotti. Rappresentativa microscopia elettronica a trasmissione (TEM) immagini mostrano la morfologia nanosheet dei prodotti esfoliate (Figura 7). Inoltre, NIR dell&#39;immagine fotografica mostra la forte luminescenza sia della massa e materiali esfoliate (Figura 8). Un modo semplice per illustrare la processabilità soluzione CaCuSi 4 O 10 nanosheets è quello di preparare un inchiostro acquoso (Figura 9) per la verniciatura (Figura 10). hres.jpg &quot;src =&quot; / files/ftp_upload/51686/51686fig1.jpg &quot;/&gt; Figura 1. Fotografie della mano-terra materie prime. (A) CaCuSi 4 O 10 di flusso della fusione, (b) CaCuSi 4 O 10 a stato solido, (c) BaCuSi 4 O 10 flusso fusione, e (d) BaCuSi 4 O 10 sintesi allo stato solido. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51686/51686fig1highres.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51686/51686fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51686/51686fig2.jpg" /> Figura 2. Scanning Electron Microscopy. Immagini della mano-terra materiali per l&#39;(a) CaCuSi 4 O 10 flusso fuso di partenza, ( <strong&gt; b) CaCuSi 4 O 10 a stato solido, (c) BaCuSi 4 O 10 flusso fusione, e (d) BaCuSi 4 O 10 sintesi allo stato solido. Tutti i campioni sono stati rivestiti con oro prima di imaging. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51686/51686fig2highres.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51686/51686fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51686/51686fig3.jpg" /> Figura 3. Microscopia ottica. Bulk CaCuSi 4 O 10 preparato dal flusso fuso (a) e allo stato solido (b) procedure. Bulk BaCuSi 4 O 10 preparata dal flusso di fusione (c) e allo stato solido (d) procedure. Prodotti espansa (EH) di (a-<html> d), rispettivamente. Tutte le immagini condividono la barra spettacolo scala 1 mm pannello (a). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51686/51686fig3highres.jpg" target="_blank">Cliccare qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 4" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51686/51686fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51686/51686fig4.jpg" /> Figura 4. Scanning Electron Microscopy. Immagini di massa CaCuSi 4 O 10 fatta da flusso fuso (a) e statali (b) i metodi solidi. I campioni sono stati rivestiti con oro prima di imaging. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51686/51686fig4highres.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> 686/51686fig5highres.jpg &quot;width =&quot; 500 &quot;/&gt; . Figura 5 Polvere di diffrazione ai raggi X:. CaCuSi 4 O 10 Schemi di massa CaCuSi 4 O 10 preparata dal flusso di fusione (a) e lo stato (c) metodi solidi. Gli asterischi denotano una impurità di silice. Modelli per espansa CaCuSi 4 O 10, (b) e (d), preparati da (a) e (c), rispettivamente. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51686/51686fig5highres.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 6" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51686/51686fig6highres.jpg" width="500" /> . Figura 6 Polvere di diffrazione di raggi X:. BaCuSi 4 O 10 Schemi di massa BaCuSi 4 O 10 preparata dal flusso di fusione ( <strong&gt; a) e allo stato solido (c) metodi. Asterisk denota una impurità di silice. Modelli per espansa BaCuSi 4 O 10, (b) e (d), preparati da (a) e (c), rispettivamente. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51686/51686fig6highres.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 7" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51686/51686fig7highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51686/51686fig7.jpg" /> Figura 7. Transmission Electron Microscopy. Immagini rappresentative della esfoliata CaCuSi 4 O 10 derivato dal CaCuSi bulk 4 O 10 fatta da flusso fuso (a) o (b) i metodi a stato solido. Immagini rappresentative della esfoliata BaCuSi 4 O 10 derivato dalla massaBaCuSi 4 O 10 fatta da flusso fuso (c) o allo stato solido (d) metodi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51686/51686fig7highres.jpg" target="_blank">Cliccare qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 8" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51686/51686fig8highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51686/51686fig8.jpg" /> Figura 8. Near Infrared Imaging. Luminescenza di massa CaCuSi 4 O 10 preparata dal flusso di fusione (a) e statali (b) le procedure solide. Luminescenza di bulk BaCuSi 4 O 10 preparata flusso melt (c) e allo stato solido (d) procedure. Luminescenza dei prodotti esfoliate (EH) di (ad), rispettivamente. Campioni di polvere sono contenute all&#39;interno di fiale di vetro, e la entire serie di campioni è stato ripreso in una sola volta. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51686/51686fig8highres.jpg" target="_blank">Cliccare qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 9" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51686/51686fig9highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51686/51686fig9.jpg" /> Figura 9. Fotografia di un nanosheet inchiostro CaCuSi 4 O 10 in un flaconcino. <img alt="Figura 10" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51686/51686fig10highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51686/51686fig10.jpg" /> Figura 10. Near Infrared Imaging. Un quadro rudimentale con il nanosheet inchiostro CaCuSi 4 O 10 che illustra sia la sua semplice applicazione e le sue proprietà di luminescenza.

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Exfoliation of Egyptian Blue and Han Blue, Two Alkali Earth Copper Silicate-based Pigments

La preparazione e esfoliazione CaCuSi 4 O 10 e BaCuSi 4 O 10 sono descritti. Dopo agitazione in acqua calda, CaCuSi 4 O 10 esfolia spontaneamente in monostrati, che BaCuSi 4 O 10 richiede ultrasuoni in solventi organici. Vicino infrarosso (NIR) di imaging illustra le proprietà di emissione NIR di questi materiali, e dispersioni acquose di questi nanomateriali sono utili per l&#39;elaborazione soluzione.

Esfoliazione della egiziano Blu e Han blu, due pigmenti a base di silicato alcali Terra Rame

In a visualized example of the ancient past connecting with modern times, we describe the preparation and exfoliation of CaCuSi4O10 and BaCuSi4O10, the ...

exfoliation-egyptian-blue-han-blue-two-alkali-earth-copper-silicate

Research

JoVE Journal

Chemistry

15.4K Views.  The University of Georgia.  La preparazione e esfoliazione CaCuSi 4 O 10 e BaCuSi 4 O 10 sono descritti. Dopo agitazione in acqua calda, CaCuSi 4 O 10 esfolia spontaneamente in monostrati, che BaCuSi 4 O 10 richiede ultrasuoni in solventi organici. Vicino infrarosso (NIR) di imaging illustra le proprietà di emissione NIR di questi materiali, e dispersioni acquose di questi nanomateriali sono utili per l'ela...

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Transport of Surface-modified Carbon Nanotubes through a Soil Column

Carbon nanotubes (CNTs) are widely manufactured nanoparticles, which are being utilized in a number of consumer products, such as sporting goods, electronics and biomedical applications. Due to their accelerating production and use, CNTs constitute a potential environmental risk if they are released to soil and groundwater systems. It is therefore essential to improve the current understanding of environmental fate and transport of CNTs. The transport and retention of CNTs in both natural and artificial media have been reported in literature, but the findings widely vary and are thus not conclusive. There are a number of physical and chemical parameters responsible for variation in retention and transport. In this study, a complete procedure of selected multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) is presented starting from their surface modification to a complete set of laboratory column experiments at critical physical and chemical scenarios. Results indicate that the stability of the commercially available MWCNTs are critical with their attached surface functional group which can also influence the transport and retention of MWCNT through the surrounding medium.

Surface properties of a nanoparticle are important for their interaction with the surrounding medium. Therefore the surface modification of carbon nanotubes can be critical for their transport and retention through porous media. Here, lab scale column experiments are used to understand the possible transport and retention of these nanoparticles.

Trasporto di nanotubi di carbonio modificati superficie attraverso una colonna di terreno

Carbon nanotubes (CNTs) are widely manufactured nanoparticles, which are being utilized in a number of consumer products, such as sporting goods, ...

Ricerca

Chimica

Metal-silicate Partitioning at High Pressure and Temperature: Experimental Methods and a Protocol to Suppress Highly Siderophile Element Inclusions

Estimates of the primitive upper mantle (PUM) composition reveal a depletion in many of the siderophile (iron-loving) elements, thought to result from their extraction to the core during terrestrial accretion. Experiments to investigate the partitioning of these elements between metal and silicate melts suggest that the PUM composition is best matched if metal-silicate equilibrium occurred at high pressures and temperatures, in a deep magma ocean environment. The behavior of the most highly siderophile elements (HSEs) during this process however, has remained enigmatic. Silicate run-products from HSE solubility experiments are commonly contaminated by dispersed metal inclusions that hinder the measurement of element concentrations in the melt. The resulting uncertainty over the true solubility and metal-silicate partitioning of these elements has made it difficult to predict their expected depletion in PUM. Recently, several studies have employed changes to the experimental design used for high pressure and temperature solubility experiments in order to suppress the formation of metal inclusions. The addition of Au (Re, Os, Ir, Ru experiments) or elemental Si (Pt experiments) to the sample acts to alter either the geometry or rate of sample reduction respectively, in order to avoid transient metal oversaturation of the silicate melt. This contribution outlines procedures for using the piston-cylinder and multi-anvil apparatus to conduct solubility and metal-silicate partitioning experiments respectively. A protocol is also described for the synthesis of uncontaminated run-products from HSE solubility experiments in which the oxygen fugacity is similar to that during terrestrial core-formation. Time-resolved LA-ICP-MS spectra are presented as evidence for the absence of metal-inclusions in run-products from earlier studies, and also confirm that the technique may be extended to investigate Ru. Examples are also given of how these data may be applied.

We present a procedure to determine the metal-silicate partitioning of siderophile elements, emphasizing techniques that suppress the formation of metal inclusions in experiments for the noble metals. The results of these experiments are used to demonstrate the effect of core-formation on the highly siderophile element composition of the mantle.

Partizionamento metallo-silicato ad alta pressione e temperatura: metodi sperimentali e un protocollo per sopprimere altamente Siderophile Element Inclusioni

Estimates of the primitive upper mantle (PUM) composition reveal a depletion in many of the siderophile (iron-loving) elements, thought to result from ...

Chemical Gardens as Flow-through Reactors Simulating Natural Hydrothermal Systems

Here we report experimental simulations of hydrothermal chimney growth using injection chemical garden methods. The versatility of this type of experiment allows for testing of various proposed ocean / hydrothermal fluid chemistries that could have driven reactions toward the origin of life in environments on the early Earth, early Mars, or even other worlds such as the icy moons of the outer planets. We show experiments that include growth of chemical garden structures under anoxic conditions simulating the early Earth, inclusion of trace components of phosphates / organics in the injection solution to incorporate them into the structure, a switch of the injection solution to introduce a secondary precipitating anion, and the measurement of membrane potentials generated by chemical gardens. Using this method, self-assembling chemical garden structures were formed that mimic the natural chimneys precipitated at submarine hydrothermal springs, and these precipitates can be used successfully as flow-through reactors by feeding through multiple successive &#8220;hydrothermal&#8221; injections.

We describe chemical garden formation via injection experiments that allow for laboratory simulations of natural chemical garden systems that form at submarine hydrothermal vents.

Giardini chimici come flusso attraverso Reattori simulando naturali idrotermali Sistemi

Here we report experimental simulations of hydrothermal chimney growth using injection chemical garden methods. The versatility of this type of experiment ...

Synthesis and Exfoliation of Discotic Zirconium Phosphates to Obtain Colloidal Liquid Crystals

Due to their abundance in natural clay and potential applications in advanced materials, discotic nanoparticles are of interest to scientists and engineers. Growth of such anisotropic nanocrystals through a simple chemical method is a challenging task. In this study, we fabricate discotic nanodisks of zirconium phosphate [Zr(HPO4)2&#183;H2O] as a model material using hydrothermal, reflux and microwave-assisted methods. Growth of crystals is controlled by duration time, temperature, and concentration of reacting species. The novelty of the adopted methods is that discotic crystals of size ranging from hundred nanometers to few micrometers can be obtained while keeping the polydispersity well within control. The layered discotic crystals are converted to monolayers by exfoliation with tetra-(n)-butyl ammonium hydroxide [(C4H9)4NOH, TBAOH]. Exfoliated disks show isotropic and nematic liquid crystal phases. Size and polydispersity of disk suspensions is highly important in deciding their phase behavior.

A two dimensional model material of discotic zirconium phosphate was developed. The inorganic crystal with lamellar structure was synthesized by hydrothermal, reflux, and microwave-assisted methods. On exfoliation with organic molecules, layered crystals can be converted to monolayers, and nematic liquid crystal phase was formed at sufficient concentration of monolayers.

Sintesi ed esfoliazione della discotici zirconio Fosfati di ottenere cristalli liquidi colloidale

Due to their abundance in natural clay and potential applications in advanced materials, discotic nanoparticles are of interest to scientists and ...

Extraction of Ramie Fiber in Alkali Hydrogen Peroxide System Supported by Controlled-release Alkali Source

This protocol demonstrates a method for ramie fiber extraction by scouring raw ramie in an alkali hydrogen peroxide system supported by a controlled-release alkali source. The fiber extracted from ramie is a type of textile material of great importance. In previous studies, ramie fiber was extracted in an alkali hydrogen peroxide system supported only by sodium hydroxide.However, due to the strong alkalinity of sodium hydroxide, the oxidation reaction speed of hydrogen peroxide was difficult to control and thus resulted in great damage to the treated fiber. In this protocol, a controlled-release alkali source, which is composed of sodium hydroxide and magnesium hydroxide, is used to provide an alkali condition and buffer the pH value of the alkali hydrogen peroxidesystem. The substitution rate of magnesium hydroxide can adjust the pH value of the hydrogen peroxide system and has great influence on the fiber properties. The pH value and oxidation-reduction potential (ORP) value, which represents the oxidation ability of alkali hydrogen peroxide system, were monitored using a pH meter and ORP meter, respectively. The residual hydrogen peroxide content in the alkali hydrogen peroxide system during the extraction process and the chemical oxygen demand (COD) value of wastewater after fiber extraction are tested by KMnO4 titration method. The yield of fiber is measured using a precision electronic balance, and residual gums of fiber are tested by a chemical analysis method. The polymerization degree (PD value) of fiber is tested by an intrinsic viscosity method using the Ubbelohde viscometer. The tensile property of fiber, including tenacity, elongation, and rupture, is measured using a fiber strength instrument. Fourier transform infrared spectroscopy and X-ray diffraction are used to characterize the functional groups and crystal property of fiber. This protocol proves that the controlled-release alkali source can improve the properties of the fiber extracted in an alkali hydrogen peroxide system.

Presented here is a protocol for extraction of ramie fiber in alkali hydrogen peroxide system supported by controlled-release alkali source.

Estrazione della fibra Ramie nel sistema di perossido di idrogeno di alcali supportato dall'origine di rilascio controllato alcali

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Determination of Thermodynamic Properties of Alkaline Earth-liquid Metal Alloys Using the Electromotive Force Technique

A novel electrochemical cell based on a CaF2 solid-state electrolyte has been developed to measure the electromotive force (emf) of binary alkaline earth-liquid metal alloys as functions of both composition and temperature in order to acquire thermodynamic data. The cell consists of a chemically stable solid-state CaF2-AF2 electrolyte (where A is the alkaline-earth element such as Ca, Sr, or Ba), with binary A-B alloy (where B is the liquid metal such as Bi or Sb) working electrodes, and a pure A metal reference electrode. Emf data are collected over a temperature range of 723 K to 1,123 K in 25 K increments for multiple alloy compositions per experiment and the results are analyzed to yield activity values, phase transition temperatures, and partial molar entropies/enthalpies for each composition.

This protocol describes the measurement of the electromotive force of alkaline-earth elements in liquid metal alloys at high temperatures (723-1,123 K) to determine their thermodynamic properties, including activity, partial molar entropy, partial molar enthalpy, and phase transition temperatures, over a wide composition range.

Determinazione delle proprietà termodinamiche di leghe di metalli alcalino-terrosi-liquido usando la tecnica di forza elettromotrice

A novel electrochemical cell based on a CaF2 solid-state electrolyte has been developed to measure the electromotive force (emf) of binary alkaline ...

Reliable Mechanochemistry: Protocols for Reproducible Outcomes of Neat and Liquid Assisted Ball-mill Grinding Experiments

The equilibrium outcomes of ball mill grinding can dramatically change as a function of even tiny variations in the experimental conditions such as the presence of very small amounts of added solvent. To reproducibly and accurately capture this sensitivity, the experimentalist needs to carefully consider every single factor that can affect the ball mill grinding reaction under investigation, from ensuring the grinding jars are clean and dry before use, to accurately adding the stoichiometry of the starting materials, to validating that the delivery of solvent volume is accurate, to ensuring that the interaction between the solvent and the powder is well understood and, if necessary, a specific soaking time is added to the procedure. Preliminary kinetic studies are essential to determine the necessary milling time to achieve equilibrium. Only then can exquisite phase composition curves be obtained as a function of the solvent concentration under ball mill liquid assisted grinding (LAG). By using strict and careful procedures analogous to the ones here presented, such milling equilibrium curves can be obtained for virtually all milling systems. The system we use to demonstrate these procedures is a disulfide exchange reaction starting from the equimolar mixture of two homodimers to obtain at equilibrium quantitative heterodimer. The latter is formed by ball mill grinding as two different polymorphs, Form A and Form B. The ratio R = [Form B] / ([Form A] + [Form B]) at milling equilibrium depends on the nature and concentration of the solvent in the milling jar.

We present detailed procedures to produce experimental equilibrium curves of the phase composition as a function of solvent concentration in a solid state system under milling conditions.

MECCANOCHIMICA affidabile: Protocolli per risultati riproducibili di Neat e liquido assistita esperimenti di macinazione mulini a palle

The equilibrium outcomes of ball mill grinding can dramatically change as a function of even tiny variations in the experimental conditions such as the ...

Exfoliation and Analysis of Large-area, Air-Sensitive Two-Dimensional Materials

We describe methods for producing and analyzing large, thin flakes of air-sensitive two-dimensional materials. Thin flakes of layered or van der Waals crystals are produced using mechanical exfoliation, in which layers are peeled off a bulk crystal using adhesive tape. This method produces high-quality flakes, but they are often small and can be hard to find, particularly for materials with relatively high cleavage energies such as black phosphorus. By heating the substrate and the tape, two-dimensional material adhesion to the substrate is promoted, and the flake yield can be increased by up to a factor of ten. After exfoliation, it is necessary to image or otherwise analyze these flakes but some two-dimensional materials are sensitive to oxygen or water and will degrade when exposed air. We have designed and tested a hermetic transfer cell to temporarily maintain the inert environment of a glovebox so that air-sensitive flakes can be imaged and analyzed with minimal degradation. The compact design of the transfer cell is such that optical analysis of sensitive materials can be performed outside of a glovebox without specialized equipment or modifications to existing equipment.

A method for exfoliating large thin flakes of air sensitive two-dimensional materials and safely transporting them for analysis outside of a glovebox is presented.

Esfoliazione e analisi di grande-area, materiali bidimensionale aria-sensibile

We describe methods for producing and analyzing large, thin flakes of air-sensitive two-dimensional materials. Thin flakes of layered or van der Waals ...

Accumulation and Analysis of Cuprous Ions in a Copper Sulfate Plating Solution

Knowledge of the behavior of cuprous ions (monovalent copper ion: Cu(I)) in a copper sulfate plating bath is important for improving the plating process. We successfully developed a method to quantitatively and easily measure Cu(I) in a plating solution and used it for evaluation of the solution. In this paper, a quantitative absorption spectrum measurement and a time-resolved injection measurement of Cu(I) concentrations by a color reaction are described. This procedure is effective as a method to reproduce and elucidate the phenomenon occurring in the plating bath in the laboratory. First, the formation and accumulation process of Cu(I) in solution by electrolysis of a plating solution is shown. The amount of Cu(I) in the solution is increased by electrolysis at higher current values &#8203;&#8203;than the usual plating process. For the determination of Cu(I), BCS (bathocuproinedisulfonic acid, disodium salt), a reagent that selectively reacts with Cu(I), is used. The concentration of Cu(I) can be calculated from the absorbance of the Cu(I)-BCS complex. Next, the time measurement of the color reaction is described. The color reaction curve of Cu(I) and BCS measured by the injection method can be decomposed into an instantaneous component and a delay component. By analysis of these components, the holding structure of Cu(I) can be clarified, and this information is important when predicting the quality of the plating film to be produced. This method is used to facilitate the evaluation of the plating bath in the production line.

Here, accumulation of cuprous ions in a copper sulfate plating solution in a model experiment and an analysis based on quantitative measurements are described. This experiment reproduces the accumulation process of cuprous ions in the plating bath.

Accumulazione e l'analisi di ioni rameosi in un solfato di rame in soluzione di placcatura

Knowledge of the behavior of cuprous ions (monovalent copper ion: Cu(I)) in a copper sulfate plating bath is important for improving the plating process. ...

[(DPEPhos)(bcp)Cu]PF6: A General and Broadly Applicable Copper-Based Photoredox Catalyst

Our group recently reported the use of [(DPEPhos)(bcp)Cu]PF6 as a general copper-based photoredox catalyst which proved efficient to promote the activation of a broad variety of organic halides, including unactivated ones. These can then participate in various radical transformations such as reduction and cyclization reactions, as well as in the direct arylation of several (hetero)arenes. These transformations provide a straightforward access to a range of small molecules of interest in synthetic chemistry, as well as to biologically active natural products. Altogether, [(DPEPhos)(bcp)Cu]PF6 acts as a convenient photoredox catalyst which appears to be an attractive, cheap and complementary alternative to the state-of-the-art iridium- and ruthenium-based photoredox catalysts. Here, we report a detailed protocol for the synthesis of [(DPEPhos)(bcp)Cu]PF6, as well as NMR and spectroscopic characterizations, and we illustrate its use in synthetic chemistry for the direct arylation of (hetero)arenes and radical cyclization of organic halides. In particular, the direct arylation of N-methylpyrrole with 4-iodobenzonitrile to afford&#160;4-(1-methyl-1H-pyrrol-2-yl)benzonitrile and the radical cyclization of N-benzoyl-N-[(2-iodoquinolin-3-yl)methyl]cyanamide to afford natural product luotonin A are detailed. The scope and limitations of this copper-based photoredox catalyst are also briefly discussed.

[DPEPhosbcpCu]PF6: A General and Broadly Applicable Copper-Based Photoredox Catalyst

Detailed and general protocols are presented for the synthesis of [(DPEPhos)(bcp)Cu]PF6, a general copper-based photoredox catalyst, and for its use in synthetic chemistry for the direct arylation of C-H bonds in (hetero)arenes and radical cyclization of organic halides.