Questo lavoro è stato sostenuto dal Ministero della Pubblica Istruzione, Cultura, Sport, Scienza e Tecnologia e il Ministero dell&#39;Ambiente, Governo del Giappone.

1. Realizzazione di Wagon a forma di ruota, Ia Cubic 3 d mesoporosi monolitico Ponteggi NOTA: Controllare la geometria cubica (preferenzialmente gyroidal Ia 3 d simmetria) e le superfici delle particelle micrometriche di ponteggi monolitici mesoporosi utilizzando copolimero a tre blocchi Pluronic P123 [P123; poli (etilene ossido bloccare -propylene ossido blocco -etilene ossido) (EO 20 PEO 70 EO 20)] come modello. <ol><li> In condizioni tipiche, aggiungere P123, pentadecano, e tetrametil ortosilicato (TMOS) in un rapporto di massa di 1,6: 2: 1,2 a HCl / H 2 O (pH ~ 1.0) in un pallone a fondo rotondo da 200 ml; quindi agitare la miscela a 45 ° C fino a formare un sol-gel omogeneo. </li><li> Collegare pallone un evaporatore rotante, e si evapora la miscela a 45 ° C e ad una pressione iniziale di 1.023 hPa. In queste condizioni, l&#39;idrolisi e la condensazione di esotermica TMOS verificano rapidamente. </li><li> Continuare evaporatisulla della miscela per 10-20 min per ottenere la forma ottica carro ruote monolite gelatinosa intorno alla parete del pallone connect 37-39. </li><li> Essiccare il pallone contenente il monolite come misura a 45 ° C per 24 ore per completare il processo di essiccazione. </li><li> Trattare monolite a forma di ruota del carro essiccato a 450 ° C per 8 ore in condizioni atmosferiche normali. </li><li> Grind calcinato monolite solido completamente usando mortaio e pestello, e materiale negozio terreno per un uso successivo come piattaforma carrier nella fabbricazione di MSA. </li></ol> 2. Caratterizzazione di Materiali <ol><li> Ad alta risoluzione microscopia elettronica a trasmissione (HRTEM) <ol><li> Disperdere 1 mg di campione in 5 ml di soluzione di etanolo con un pulitore ad ultrasuoni, e poi cadere due gocce di campione su una griglia di rame. </li><li> Vacuum-asciugare la griglia per 20 minuti prima di inserire i campioni nella colonna HRTEM. </li><li> Eseguire HRTEM utilizzando un microscopio elettronico a trasmissione collegato ad una telecamera CCD. Micrografie Record HRTEM con una tensione di accelerazione di 200 kV ad ottenere una risoluzione di 0,1 nm lattice. </li></ol></li><li> N 2 isoterme di adsorbimento-desorbimento <ol><li> Pretrattare i campioni a 100 carro-a forma di ruota ° C per 8 ore sotto vuoto per equilibrare la pressione a 10 -3 Torr. </li><li> Misurare N 2 isoterme di adsorbimento-desorbimento a 77 K con un analizzatore di dimensione superficie e pori secondo le istruzioni del produttore </li><li> Determinare pori distribuzione delle dimensioni da isoterme di adsorbimento utilizzando la teoria del funzionale della densità non locale. Calcola superficie specifica (S BET) utilizzando i dati di adsorbimento multipoint da segmenti lineari delle N 2 isoterme di adsorbimento con Brunauer-Emmett-Teller (BET) teoria. </li></ol></li><li> Piccolo angolo diffrazione di raggi X (XRD) <ol><li> Misurare spettri XRD utilizzando un diffrattometro a 18 kW e monochromated radiazioni CuKα, secondo il produttore &amp;# 39; s istruzioni. </li><li> Diffrazioni record utilizzando sia un monocromatore grafite e rivelatori specchi Göbel con 2θ angoli tra 0,1 ° e 6,5 °, corrispondente a d- spaziature tra il 88,2 e 1,35 nm. </li><li> Macinare campione e diffondere la polvere sul portacampioni. Confermare risoluzione di picchi di diffrazione con riproducibilità standard 2θ (± 0,005 °). Misurazione del campione Ripetere tre volte con rotazione a vari angoli (15 °, 30 °, e 45 °). </li></ol></li></ol> 3. Fabbricazione di Pd (II) -MSA-1, Au (III) -MSA-2, e Co (II) -MSA-3 <ol><li> Sintesi di Pd (II) -MSA-1 e Co (II) -MSA-3 Nota: utilizzare un metodo di pressione assistita per dirigere la modifica del carro a forma di ruote, Ia cubica 3 d monoliti da 1,5-diphenylthiocarbazone dicarbossilato (L1) e 2-nitroso-1-naftolo (L3) ligandi (0,1 M EtOH soluzioni) di fabbricare Pd (II) -MSA-1 e Co (II) -MSA-3, rispettivamente. <ol><li> Aggiungere ethanolic dicarbossilato 1,5-diphenylthiocarbazone (L1) o soluzioni 2-nitroso-1-naftolo (L3) a solidi monoliti carro ruote in pallone e mescolare sotto agitazione per 1 min. </li><li> Collegare pallone contenente eterogenea EtOH-L1 / miscela monolite solido ad un evaporatore rotante, e si evapora la miscela a 45 ° C e ad una pressione iniziale di 1.023 hPa. </li><li> Collegare un altro pallone contenente miscela EtOH-L3 / monolite solida eterogenea ad un evaporatore rotante, e si evapora la miscela a 50 ° C e una pressione di partenza di 1.023 hPa. Rimuovere la soluzione da EtOH eterogenea EtOH-ligando / miscela monolite solido sotto vuoto a temperatura ambiente. </li><li> Chiarire il meccanismo di formazione di (interazioni cioè, van der Waals e H-bonding) ligando-solido (MSA-1 e MSA-3) di interazioni a corto raggio physisorbed tra le abbondanti gruppi ossidrilici dei siti superficiali attivi del carro ruote ponteggi sagomate e l&#39;eteroatomo ligandi 40,41. </li><li> Calcolare la amoUNTS di immobilizzato L1 e L3 come segue: q e = (C 0 - C e) V / m, dove q e è quantità adsorbita, V è il volume di soluzione (L), m è la massa del carrier (g), e C 0 e C e sono le concentrazioni delle sonde iniziali e surnatante, rispettivamente. La quantità di immobilizzata L1 e L3 può essere previsto a circa 0,09 mmol / g. </li></ol></li><li> Sintesi di Au (III) -MSA-2 NOTA: Applicare protocollo blocchi di sintetizzare Au (III) -MSA-2: <ol><li> Immobilizzare a 40 ml di 0,1 M soluzione di etanolo di dilauryldimethylammonium bromuro (DDAB) in 0,5 g di carro a forma di ruote ponteggi HOM con un evaporatore rotante per produrre a forma di carro-wheel monoliti HOM-DDAB. </li><li> Disciogliere 20 mg di hydrophilic6-idrossi-5- (4-solfonatofenilazo) -2-naftalensolfonico sale disodico (L2) ligando in 80 ml di acqua deionizzata. Aggiungere 0,5 g di solidi monoliti HOM-DDAB. Iln rimuovere l&#39;H 2 O soluzione attraverso filtrazione. </li><li> Lavare HOM-DDAB-L2 con acqua deionizzata fino a quando non viene eluito L2; campione poi asciugare a 65-70 ° C per 4 ore. Nota: 0,07 mmol di L2 legante per grammo di HOM impalcatura è stata incorporata in HOM-DDAB 42. </li><li> Chiarire il meccanismo di formazione di (MSA-2) basato sull&#39;interazione L2-DDAB-solido. </li></ol></li></ol> 4. Studi batch per la rilevazione di Pd (II), Au (III) e Co (II) Ioni <ol><li> Immergere 20 mg di MSA-1, MSA-2, e MSA-3 in una miscela di Pd (II), Au (III), e Co (II) ioni carro a forma di ruota (ion concentrazione: 2 mg / L) ; regolare il volume a 20 ml e pH appropriato pH di 2, 7, e 5,2, rispettivamente. </li><li> Meccanicamente agitare miscele in bagnomaria termostatato a 25 ° C per 45 minuti a una velocità di agitazione costante di 300 rpm. </li><li> Filtrare MSA a 25 mm carta da filtro; dopo equilibrazione, utilizzare la valutazione visiva del colore e riflettanza spettri measuremEnt per determinare le concentrazioni di ioni. </li><li> Determinare Pd (II), Au (III), e Co (II) bersaglio concentrazioni di ioni confrontando intensità riflettanza di MSA-1, MSA-2, e MSA-3 a λ max 384, 486 e 537 nm, rispettivamente, durante l&#39;aggiunta di concentrazione sconosciuta di campioni mirati con quelli della concentrazione standard di campioni mirati. </li><li> Condurre altri esperimenti utilizzando bersaglio Pd (II), Au (III), e Co (II) concentrazioni di ioni al valore pH ottimale di 2, 7 e 5.2, rispettivamente, usando la spettroscopia UV-vis. La parte per milione (ppm, mg / L), parte per miliardo (ppb, mg / L), e molare (mol / L) unità sono usati per definire la concentrazione di ioni di destinazione in soluzione. </li></ol> 5. Metodo per la rimozione Pd (II), Au (III) e Co (II) Ioni <ol><li> Immergere 40 mg di ogni forma MSA-carro ruote in una miscela di specifica Pd (II), Au (III), e Co (II) concentrazioni di ioni; regolare il pH della miscela a specifici valori di 2, 7 e 5.2, rispettivamente, in un volume di 20 ml, e la miscela mescolare per 2 ore a temperatura ambiente. </li><li> Filtro MSA solidi e analizzare filtrato mediante spettroscopia di massa a plasma accoppiato induttivamente (ICP-MS) 28-30. </li><li> Calcolare il Langmuir sulla base della seguente equazione 43: <img alt="Equazione 1" src="/files/ftp_upload/53044/53044eq1.jpg" /> dove C e è la concentrazione di ioni di destinazione, q e è quantità di ioni in soluzione obiettivo equilibrato, q m (mg · g -1) è la quantità di Pd (II), Au (III), o Co (II) ioni rimosso per formare la copertura monostrato, e K L è la costante di equilibrio di adsorbimento Langmuir. Per esempio, i dati q m indicano la rimozione pratica degli ioni metallici dal mezzo acquoso con efficienze adsorbimento elevati (97% -98%). Inoltre, i valori L K sono in linea con i tassi di adsorbimento / desorbimento, indicando completamente reversibili saggi adsorbimento metallo. </li></ol&gt; 6. La formazione di metallo-legante costanti di legame a forma di carro ruota MSAs <ol><li> Determinare costanti di stabilità (log K s) di [Pd (L1) 2], [Au- (L2)], e [Co (L3) 2] complessi a pH 2, 7 e 5.2, che ci si può aspettare essere di circa 5.8, 4.9, e 7.9, rispettivamente. </li><li> Calcola costanti di stabilità secondo la seguente equazione 28-32: log K s = ([ML] S / [L] S) × [M] dove [M] è la concentrazione di Pd libera (II), Au (III), o Co (II) in soluzione ioni; [L] rappresenta la concentrazione di L libera (cioè, L non vincolato al Pd (II), Au (III), o Co (II) ioni); e S pedice si riferisce alla concentrazione totale di Pd (II), Au (III), o Co (II) ioni in fase solida del MSA forma-wagon-ruota. </li><li> Determinare limiti di rilevabilità (LOD) di MSA per Pd (II), Au (III) e Co (II) ioni come segue: LOD = 3σ / Ψ dove σ e Ψ sono la deviazione standard e la pendenza della curva di taratura 40-42. </li></ol> 7. selettiva agli ioni di estrazione sistema sperimentale NOTA: Assicurare specifica e forte metallo-ligando come segue: <ol><li> Regolare il pH della soluzione estratta 2, 7 e 5.2 per il Pd (II), Au (III), e Co (II) ioni. Alter concentrazioni di ioni interferenti metallici volte maggiore della concentrazione di Pd (II) ≤ 5, Au (III), e Co (II) ioni bersaglio. Aggiungere a 2 ml di complesso formante agente (per esempio, 0,3-0,5 M citrato / tartrato) alla soluzione estratta prima dell&#39;aggiunta di ioni bersaglio per trattenere attivamente reagire Cu (II) ioni. </li></ol> 8. reale estrazione dei metalli da Urbano miniera <ol><li> Sciogliere la scheda PCI in acidi forti per ottenere gli ioni metallici in soluzione. </li><li> Aggiungere MSAs alla soluzione contenente Co (II) ioni Pd (II), Au (III), e di estrarre questi ioni in solidoMSA. </li><li> Filtro MSA solidi e analizzare filtrato da ICP-MS. </li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

La domanda mondiale sta crescendo un mezzo per rilevare con precisione e rapidità, selettivamente riconoscere e recuperare Pd (II), Au (III), e Co (II) ioni di rottami elettronici e soluzioni lib. Per risolvere questo problema, a forma di carro a quattro ruote, MSA ottici per il rilevamento chimico / rimozione / estrazione e recupero di questi ioni metallici sono stati sviluppati. Nella progettazione dei MSA, due fattori chiave sono stati considerati come segue: (1) recettori e (2) l&#39;immobilizzazione / trasduttori ponteggi. I recettori sono leganti organici responsabili della selettività dei MSA; impalcature sono responsabili per la stabilità, riutilizzabilità, e la sensibilità dei MSA. A causa della loro canali altamente uniforme, grandi superfici, distribuzione delle dimensioni dei pori, e la struttura del carro ruote controllabile, che è comunemente associato con la [111] proiezione cubica bicontinuous morfologia superficiale (Figure 1 e 2), il carro-based MSA Ruota Ia 3 dscaffold materiali mesostruttura purché controllo sui potenziali esigenze di questo metodo di rilevamento / rimozione / estrazione e recupero come segue: (1) la stabilità di ligando-embedding HOM solido (cioè, non lisciviazione dei leganti su lavaggio), (2) condizione di rilevamento saggi, e (3) condizioni di trattamento chimico durante la rigenerazione / cicli di riutilizzo (cioè dopo otto cicli); elevata copertura ligando-superficie e la dispersione; robustezza meccanica; e processabilità recupero efficiente dal mio urbano. Per realizzare il disegno MSAs stabile e robusto, il monofunctionalization della ruota carro superficie interna dei pori o successiva inclusione di diversi ligandi (cioè, L1, L2, L3 e, figure 3-5) nei scaffold HOM può essere ottenuto mediante pressione assistita co-condensazione; gli ibridi di ordine MSA-1 e MSA-3 sono stati ottenuti usando L1 e L3, rispettivamente. Progettazione controllata di MSA-2 si è basata sulla messa a punto patterning superficie of Il carro architetture ponteggio volante mesoscopici. Ciò è stato realizzato utilizzando un agente attivo dispersibile (DDAB) che ha portato alla decorazione denso di centri di segnalazione L2 all&#39;interno delle cavità dei pori carro ruota. Con questi disegni MSA, ioni metallici possono interagire con gruppi organici di legame non covalente (ad esempio, legami idrogeno), coordinazione del metallo, le forze idrofobiche, van der Waals, interazioni π-p, e gli effetti elettrostatici e / o elettromagnetici (figure 3-5 ). In saggi di rilevamento, MSA nanoengineered possono essere attivati ​​da un target di Pd (II), Au (III), o Co (II) specie ioniche e trasdurre segnali ottici misurabili sotto il pH sinergica, temperatura di reazione, e il tempo di contatto (tempo di risposta) condizioni, consentire il legame dei metalli in una tasca idrofoba o idrofila ligando essere imitato. Il MSA sviluppato rimosso non solo Pd (II), Au (III), e Co (II) ioni da matrici ambientali complesse ma anche fornito un mezzo per una semplice visivastima colorimetrico della concentrazione di ioni metallici; Spettroscopia di riflettanza UV-vis sensibilmente quantificata concentrazione di ioni metallici in un ampio intervallo di concentrazione (figure 3-6). Così, MSA fornisce una soluzione semplice e sensibile colorimetrico basato per rilevare cambiamenti in un ampio intervallo di concentrazioni di ioni metallici come pure un mezzo per la quantificazione sensibile degli ioni bersaglio, evitando così la necessità di strumenti sofisticati. Anche a concentrazioni ultra-tracce (≤0.19 mg / L), un cambiamento di segnale di spettri di riflettanza dei sensori apparso durante la formazione dei complessi (Figura 1). Nei sistemi di rilevamento / rimozione / estrazione in lotti, un principale vantaggio della MSA forma carro ruote è la loro selettività verso ioni bersaglio, impedendo così l&#39;impaccio ioni interferenti concorrenti. Figura 6 confermato la rimozione selettiva e controllo efficace di Pd (II), Au (III), e Co (II) di ionile MSA ottiche. La variazione trascurabile nei segnali riflettanza dei MSAs in presenza di ioni concorrenti indicato che chelati deboli sono formate tra metalli concorrenti e L1, L2 e L3, specificamente a pH 2, 7, e 5,2, rispettivamente. La selettività dei MSA può essere attribuita alla formazione di ottaedrico altamente stabile [Pd (L1) 2], quadrato-planare [Au- (L2)], e ottaedrica [Co (L3) 2] complessi. Per giudicare l&#39;economicità, riciclabilità e la durevolezza di MSA carro a forma di ruote dopo ripetuti di rigenerazione / cicli di riutilizzo sono stati studiati. Figura 8 mostra che i MSA mantenuto un alto rendimento per il rilevamento / rimozione / estrazione di Pd (II), Au ( III), e Co (cicli II) ioni oltre rigenerazione ripetuto / riutilizzo, anche se l&#39;efficienza complessiva è leggermente diminuito dopo il sesto ciclo di rigenerazione / riutilizzo. La stabilità del cubica Ia 3 d mesostruttura e l&#39;incorporazione di L1, L2, L3 e nella ologie pori (indotte dalla forte legame H e interazioni dispersive) carro-a forma di ruota giocano ruoli importanti nel mantenere la funzionalità del sistema / capture ione-sensing attraverso parecchi cicli di rigenerazione / reimpiego (vedi Figura 7). Recupero Pd (II), Au (III) e Co (II) ioni dalla miniera urbana può contribuire a limitare il danno ambientale associato minerarie questi metalli, soprattutto per quanto riguarda l&#39;impatto sul terreno e del clima. Usando veri campioni miniere urbane, i risultati hanno mostrato che i MSA qui descritti possono selettivamente recuperare Pd e Au da e-rifiuti, e Co da LIBS scartati (Tabella 1 e Figura 9), ma pratico, di processo scalabile rimane ancora sfida per il futuro applicabilità del recupero di metallo dalle mie urbano. Sulla base del protocollo di gestione proposto, due componenti chiave svolgono un ruolo importante nel migliore accessibilità ione metallico, capacità di assorbimento, E il recupero durante i processi eterogenei. In primo luogo, i grandi rapporti superficie-volume e pori cilindrici aperti della ruota del carro cubi Ia 3 d mesostrutture (MSA) promuovono montaggio ligando orientazionale (come dimostra l&#39;interazione flessibile del Pd (II), Au (III), e Co (II) ioni con L1, L2 e L3 e l&#39;alta affinità del ligando eventi di legame metallo-) (Figure 3-5). In secondo luogo, i processi di adsorbimento / rilevamento / estrazione selettiva dipendono principalmente dalla struttura del chelante, le condizioni sperimentali (pH), in particolare la composizione del sistema di ioni, le concentrazioni di ioni metallici e metallo-ligando eventi vincolante. Sebbene questo protocollo mostra un significativo progresso nella qualità e l&#39;efficienza dei metodi di ripristino, sono necessari ulteriori sforzi in modo che possano essere usati in altre applicabilità esigenti rifiuti ambientali, in cui sono arricchiti con alte dosi di metalli attivamente competitivi come Cu (II), Fe (III) und Ni (II) ioni. In conclusione,,,-carro a forma di ruota MSA efficienti di costo-efficacia hanno sviluppato per il recupero del palladio, oro e metalli di cobalto dalla miniera urbana. I risultati mostrano che la prova MSA sarà utile nel fornire un percorso per un approvvigionamento sostenibile di oro, palladio e cobalto per soddisfare le esigenze della società moderna.

Forze motrici per l&#39;utilizzo in piena espansione di metalli del gruppo del platino (PGM) sono le loro straordinarie proprietà e talvolta esclusivi, che li rendono componenti essenziali in una vasta gamma di applicazioni. MGP può svolgere un ruolo nella costruzione di una società sostenibile, e questi materiali sono utilizzati in una varietà di applicazioni contemporanee e prodotti: processo chimico di catalisi, controllo delle emissioni automotive, informatica, elettronica di consumo, gioielleria, la preparazione dei materiali dentali, celle a combustibile fotovoltaico , e le batterie agli ioni di litio (LIB) 1-10. Nel corso dell&#39;ultimo secolo, i cambiamenti economici in tutto il mondo sono state alimentate con l&#39;uso di MGP. Data l&#39;importanza di MGP in tecnologie pulite e delle attrezzature ad alta tecnologia, l&#39;utilizzo di MGP è aumentato drammaticamente nella società moderna. A causa dei forti aumenti l&#39;uso di PGM, in particolare nella produzione di apparecchiature elettroniche, l&#39;accumulo di rifiuti elettronici (e-waste) ha portato ad environmental sfide e preoccupazioni. Inoltre, la recente impennata dei prezzi delle materie prime ha generato un nuovo interesse per l&#39;estrazione di e-rifiuti 1-4. E-rifiuti contengono sia materiali pericolosi e metalli palladio, oro e preziosi cobalto. Se le e-rifiuti sono smaltiti in discarica o non trattati in modo ecologicamente corretto, possono rappresentare un elevato rischio di danno ambientale. Palladio, oro e metalli di cobalto in e-rifiuti sono una sostenibile e &quot;verde&quot; risorsa secondaria di tali metalli 5-10. Pertanto, processi efficienti per il recupero palladio, oro e cobalto sono urgentemente necessari metalli da e-rifiuti. Progressi futuri in molti campi tecnologici richiederanno il controllo delle risorse di metallo primario. Data la crescente importanza di palladio, oro e cobalto metalli in applicazioni industriali e soluzioni ai problemi ambientali 11-13, in via di sviluppo adsorbimento / extractiotecniche di n per il riconoscimento e il recupero di tali metalli è diventata una priorità assoluta. I principali metalli preziosi utilizzati in elettronica sono argento, oro, palladio, platino, e piccole quantità di rodio 4-8. Recupero palladio e oro è diventata fondamentale per la loro combinazione unica di proprietà in una vasta gamma di applicazioni industriali, di valore economico, e rara. I meccanismi di mercato sono stati influenti ad aumentare i tassi di raccolta e riciclo dei circuiti di PC obsoleti, televisori, telefoni cellulari e altri dispositivi elettronici. Componenti di consumo prodotti in serie, come le schede madri per computer, contengono circa 80 g di Pd e 300 g di Au per tonnellata di rifiuti elettronici; gli importi corrispondenti per telefoni cellulari sono 130 g di Pd e 200 g di Au per tonnellata di rifiuti elettronici 5-10. Questa miniera urbana detiene immense quantità di questi metalli (per confronto, Au e Pd sono presenti in concentrazioni estremamente basse nelle rocce (~ 4 ng / g), suoli (1 ng / g), acqua di mare (0,05 mg / L), e acqua di fiume (0,2 mg / L) 14-16). Per garantire una continua e affidabile fornitura di palladio, oro e cobalto metalli per future innovazioni tecnologiche e nuove apparecchiature elettroniche, è importante sviluppare una tecnologia efficiente ea basso costo per il riciclaggio dei metalli preziosi da rifiuti elettronici. Tale tecnologia potrebbe servire come assicurazione contro un futuro scarsa disponibilità di minerali delle terre rare, che sono previsti per essere a scarseggiare, o addirittura esaurite, in 100 anni. Un elemento come il cobalto ha un input essenziale per quasi tutte le celle di energia stoccaggio elettrochimiche quali LIBS 17-19. A causa della rapida crescita delle tecnologie dell&#39;informazione e un utilizzo della vasta gamma di LIBS, il rilascio di LIBS come e-rifiuti esplorato una nuova sfida ambientale 18-20. Pertanto, la gestione di questi rifiuti con cura attraverso il recupero di queste risorse potrebbe aprire una nuova strada nellaambiente e applicazioni industriali. Diverse metodologie potenti e consolidate e tecniche analitiche sono state usate per discriminare e quantificare Au (III), Pd (II) e Co (II) in minerale naturale e rifiuti industriali, compresi fiamma e forno carbonio spettrofotometria di assorbimento atomico, ultravioletto spettrofotometria analisi per attivazione neutronica ad accoppiamento induttivo spettrometria di massa al plasma 14-16,21-27 visibile (UV-vis), e. Nonostante la loro versatilità e crescente popolarità, queste tecniche di analisi soffrono di numerose lacune. Ad esempio, di solito richiedono un&#39;attenta pianificazione e il test, coinvolgono molti fasi di preparazione del campione per minimizzare le interferenze dalla matrice del campione, richiedono una strumentazione sofisticata ed individui ben addestrati, e devono essere eseguite sotto rigorose condizioni sperimentali 17,21. Inoltre, tutte queste tecniche analitiche incorporare pre-concentrazione e separazione passi, come ext solventeraction, coprecipitazione, scambio ionico, e l&#39;adsorbimento, pre-concentrare gli ioni metallici bersaglio dai componenti della matrice prima della loro determinazione 20-27. Inoltre, le tecniche e pyrometallurgy idrometallurgici sono comunemente usati nella catena di riciclo nell&#39;industria 19-22. Pertanto, lo sviluppo di metodi di analisi efficaci, economicamente efficace e facile da usare per recuperare palladio, oro e cobalto metalli da minerali naturali e dei rifiuti industriali sono importanti sia per la tutela dell&#39;ambiente e nel settore industriale 11-13. Le nuove tecnologie possono offrire nuovi approcci per l&#39;analisi chimica e recupero di metalli da minerali naturali e rifiuti industriali. Recenti progressi sono stati compiuti nella riduzione dei costi e abbreviando il tempo di fabbricare ottici nanosensori chimici / adsorbenti; tuttavia, adsorbenti ottici sono ancora utilizzati per il rilevamento preciso del mondo reale, l&#39;estrazione, e le applicazioni di recupero per una vasta gamma di metalli 28-36. Recentemente, la ricerca si è concentrata sulla sartoria specifici monoliti mesoporosi solide per l&#39;uso come sensori altamente sensibili per il rilevamento a occhio nudo semplice e simultanea e la rimozione di ioni metallici tossici e preziosi, come ioni di mercurio e oro, dai campioni acquatici 28-32. Qui, un procedimento per rilevare selettivamente ed efficiente recupero Au (III) e Pd (II) è stato riportato da miniera urbana; Inoltre, il processo può essere applicato per il recupero di Co (II) da ioni LIBS. Riciclo dei metalli di questo processo non deve servire solo come una fonte secondaria di Au (III), Pd (II), e Co (II) ioni, ma anche ridurre l&#39;inquinamento ambientale. I modelli di protocollo di MSA carro a forma di ruote mostrano, per la prima volta, la prova di riconoscimento ottico controllata di Au (III), Pd (II), e (ii) ioni Co, e un sistema altamente selettivo per recupero di Pd ( II) ioni (fino al ~ 95%), nei minerali e rifiuti industriali.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1003">
	<tbody>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Tetramethylorthosilicate (TMOS)</td>
			<td style="width:123px;">Sigma&#8211;Aldrich Company Ltd. (USA)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number 681-84-5</td>
			<td style="width:523px;">Molecular Weight 152.22; Linear Formula Si(OCH3)4; 218472-500G</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">Poly(ethylene glycol)-block-poly(propylene glycol)-block-poly(ethylene glycol), PEG-PPG-PEG, Pluronic&#174; P-123</td>
			<td style="width:123px;">Sigma&#8211;Aldrich Company Ltd. (USA)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number 9003-11-6</td>
			<td style="width:523px;">average Mn ~5,800</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Sodium citrate tribasic dehydrate</td>
			<td style="width:123px;">Sigma&#8211;Aldrich Company Ltd. (USA)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number 6132-04-3</td>
			<td style="width:523px;">Linear Formula HOC(COONa)(CH2COONa)2 &#183; 2H2O; Molecular Weight 294.10; S4641-500G</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Pentadecane, C15</td>
			<td style="width:123px;">Sigma&#8211;Aldrich Company Ltd. (USA)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number 629-62-9</td>
			<td style="width:523px;">Linear Formula CH3(CH2)13CH3; Molecular Weight 212.41</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">3-(N-Morpholino)propanesulfonic acid (MOPS)</td>
			<td style="width:123px;">Tokyo Chemical Industry Con, LTD (TCI)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number&#65306;1132-61-2, Product Number M0707</td>
			<td style="width:523px;">Linear Formula C7H15NO4S, M1254-250G, Molecular Weight 209.26</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">2-(cyclohexylamino) ethane sulfonic acid (CHES)</td>
			<td style="width:123px;">Tokyo Chemical Industry Con, LTD (TCI)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number&#65306;103-47-9, Product Number C0920</td>
			<td style="width:523px;">Linear Formula C8H17NO3S,&#160; Molecular Weight 207.29</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">N-cyclohexyl-3-aminopropane sulfonic acid (CAPS)</td>
			<td style="width:123px;">Dojindo Chemicals (Japan)</td>
			<td style="width:143px;">343-00484, Lot.DE132</td>
			<td style="width:523px;">Linear Formula C9H19NO3S, M1254-250G, Molecular Weight 221.32</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">2-Nitroso-1-naphthol (NN)</td>
			<td style="width:123px;">Tokyo Chemical Industry Con, LTD (TCI)</td>
			<td style="width:143px;">Product Number N0267</td>
			<td style="width:523px;">Linear Formula ONC10H6OH, M1254-250G, Molecular Weight 173.17</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Sunset Yellow FCF</td>
			<td style="width:123px;">Sigma&#8211;Aldrich Company Ltd. (USA)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number 2783-94-0</td>
			<td style="width:523px;">Empirical Formula (Hill Notation) C16H10N2Na2O7S2, Molecular Weight 452.37, 465224-25G</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Diphenylthiocarbazone</td>
			<td style="width:123px;">Sigma&#8211;Aldrich Company Ltd. (USA)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number 60-10-6</td>
			<td style="width:523px;">Linear Formula C6H5NHNHCSN=NC6H5, Molecular Weight 256.33, 194832-10G</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">4-hydrazinobenzoic acid</td>
			<td style="width:123px;">Sigma&#8211;Aldrich Company Ltd. (USA)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number 619-67-0</td>
			<td style="width:523px;">Linear Formula H2NNHC6H4CO2H, Molecular Weight 152.15, 246395-25G</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Carbon disulfide</td>
			<td style="width:123px;">Sigma&#8211;Aldrich Company Ltd. (USA)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number 75-15-0</td>
			<td style="width:523px;">Empirical Formula (Hill Notation) CS2, Molecular Molecular Weight 76.14, 335266-100ML</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Ethanol absolute</td>
			<td style="width:123px;">Sigma&#8211;Aldrich Company Ltd. (USA)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number 64-17-5</td>
			<td style="width:523px;">Linear Formula CH3CH2OH, Molecular Weight 46.07, 24102-1L-R</td>
		</tr>
		<tr height="243">
			<td height="243" style="height:243px;width:216px;">Small angle powder X-ray diffraction (XRD)&#160;</td>
			<td style="width:123px;">Bruker D8 Advance</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:523px;">Small angle powder X-ray diffraction (XRD) patterns were measured by using a 18 kW diffractometer (Bruker D8 Advance) with monochromated CuK&#945; radiation and with scattering reflections recorded for 2&#952; angles between 0.1o and 6.5o corresponding to d-spacing between 88.2 and 1.35 nm. First, the powder samples were ground and spread on a sample holder. The samples were scanned in the range from 2&#952; = 0.1&#8211;6.5o with step size of 0.02o. To confirm the resolution of the diffraction peaks with standard reproducibility in 2&#952; (&#177;0.005), the sample measurement was recorded by using both graphite monochromator and G&#246;bel mirror detectors. Both detectors were used to generate focusing beam geometry and parallel primary beam. The sample measurement was repeated three times under rotating at various degrees (15o, 30o and 45o).&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="192">
			<td height="192" style="height:192px;width:216px;">N2 adsorption&#8211;desorption isotherms&#160;</td>
			<td style="width:123px;">BELSORP MIN-II analyzer (JP. BEL Co. Ltd)</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:523px;">N2 adsorption&#8211;desorption isotherms were measured using a BELSORP MIN-II analyzer (JP. BEL Co. Ltd) at 77 oK. The pore size distribution was determined from the adsorption isotherms by using nonlocal density functional theory (NLDFT). Specific surface area (SBET) was calculated using multi-point adsorption data from a linear segment of the N2 adsorption isotherms using Brunauer&#8211;Emmett&#8211;Teller (BET) theory. Before the N2 isothermal analysis, all prepared samples were pre-treated at 100oC for 8 h under vacuum until the pressure was equilibrated to 10&#8722;3 Torr.</td>
		</tr>
		<tr height="273">
			<td height="273" style="height:273px;width:216px;">High-resolution transmission electron microscopy (HRTEM)&#160;</td>
			<td style="width:123px;">JEOL JEM model 2100F microscope</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:523px;">High-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) was performed using a JEOL JEM model 2100F microscope. HRTEM was conducted at an acceleration voltage of 200 kV to obtain a lattice resolution of 0.1 nm. The HRTEM images were recorded using a CCD camera. In the HRTEM characterization, the sample was dispersed in ethanol solution using an ultrasonic cleaner, and then dropped on a copper grid. Prior to inserting the samples in the HRTEM column, the grid was vacuum dried for 20 min. Energy Dispersive X-ray micro-analyzers (EDX) were recorded by employing Horiba EDS-130S, which directly connected with Hitachi FE-SEM S-4300. Elemental mapping of all samples was carried out with the energy dispersive X-ray micro-analyzers with an acceleration voltage of 30 kV. Ten distinct spots were analyzed per sample, which resulted in 99% confidence bounds of &#177;0.01 in the molar fraction of each cation (with their sum normalized to unity).&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">UV-Vis-NIR spectrophotometer</td>
			<td style="width:123px;">Shimadzu 3700</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:523px;">The absorbance spectrum of the nano-collectors material was measured by UV-Vis-NIR spectrophotometer (Shimadzu 3700).</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS)</td>
			<td style="width:123px;">Perkin Elmer Elan-6000 ICP-MS</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:523px;">In selective removal, metal ion concentrations were determined by ICP-AES. The instrument was calibrated using four standard solutions containing 0, 0.5, 1.0 and 2.0 mg/L (for each element) and the correlation coefficient of calibration curve was higher than 0.9999.</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES)</td>
			<td style="width:123px;">PerkinElmer Elan-6000&#160;</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:523px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

detection and recovery of palladium, gold and cobalt metals from the urban mine using novel sensors/adsorbents designated with nanoscale wagon-wheel-shaped pores

Lo sviluppo a basso costo, processi efficienti per il recupero e il riciclaggio di palladio, oro e metalli di cobalto da miniera urbana rimane una sfida significativa in paesi industrializzati. Qui, lo sviluppo di mesosensors ottici / adsorbenti (MSA) per il riconoscimento efficiente e recupero selettivo di Pd (II), Au (III), e Co (II) dal mio urbana è stato raggiunto. A, metodo generale semplice per preparare MSA basate sull&#39;utilizzo di ordine mesoporose impalcature monolitici è stato descritto. Gerarchici cubi Ia 3 d MSA a forma di carro a quattro ruote sono state realizzate da ancoraggio agenti chelanti (coloranti) in pori tridimensionali e le superfici delle particelle micrometriche di scaffold monolitici mesoporosi. I risultati mostrano, per la prima volta, la prova di riconoscimento ottico controllata di Pd (II), Au (III), e Co (II) ioni ed un sistema altamente selettivo per recupero di Pd (II) ioni (fino a ~ 95%) nei minerali e rifiuti industriali. Inoltre, i processi di valutazione controllati lei descrittiein comportare la valutazione delle proprietà intrinseche (ad esempio, il cambiamento visivo del segnale, la stabilità a lungo termine, di efficienza di adsorbimento, straordinaria sensibilità, selettività e riusabilità); quindi, costose, strumenti sofisticati non sono richiesti. I risultati mostrano la prova che MSA attirerà l&#39;attenzione in tutto il mondo come un promettente mezzi tecnologici di recupero e riciclaggio palladio, oro e cobalto metalli.

Periodici gyroidal cubica Ia 3 d ponteggi monolitiche e MSA carro a forma di ruote con pori aperti di grandi dimensioni cilindriche (fino a 10 nm di diametro) sono stati fabbricati utilizzando template diretta assistita pressione con un sistema P123 copolimero microemulsione. Micrografie TEM dei MSA mostrano canali carro ruote simili organizzati in grandi dimensioni di dominio e in diverse geometrie orientazionali nelle gyroidal bicontinue cubi Ia 3 d mesostrutture (Figura 1). Sebbene le sonde L1, L2 e L3 sono stati direttamente physisorbed nelle scaffold monolitici (~ 80 mg di sonda per grammo di scaffold), i MSA disponibile controllo sul potenziale lisciviazione dei leganti su lavaggio, percependo condizione saggi, e trattamento chimico durante cicli di rigenerazione / riutilizzo. Ruota del carro pori di forma simile caratterizzato i cubi Ia 3 d strutture degli MSA, come dimostrano le immagini TEM (Figura 1). IlMicrografie HRTEM registrati lungo la sfaccettatura dominante nel [111] direzione indicano la formazione di cubi bi-continuo superficie morfologia 37-39. Sei volte canali simmetrici con diverse interconnessioni di dimensioni nanometriche in ruote vagone pori forma-come fossero caratteristiche dei cubi Ia3d strutture tralicciate di MSA (Figura 1, al centro) 44. Inoltre, l&#39;accordo nel reticolo cella unitaria stabilire di micrografie TEM (22.5 nm) con il parametro di cella unitaria determinata da piccolo angolo XRD (a = d 211 √6) indica la formazione del cubo Ia3d MSA morfologia. La comparsa di pori di varie forme geometriche in questo orientamento sei volte attorno ad ogni modello ruota del carro è la caratteristica chiave del Pd controllata (II), Au (III) e Co (II) di diffusione di ioni, di adsorbimento, e il recupero. Figura 2B indica che le geometrie dei pori a forma uniforme e le proprietà organolettiche del cubo <em&gt; Ia 3 D MSA-1, MSA-2, e MSA-3 furono trattenuti (superficie (S BET) di 560, 520, e 570 m 2 / g, il volume dei pori (Vp) di 1,03, 0,98, e 1.09 cm ​​3 / g, e la dimensione dei pori (D / nm) di 8,2, 8,1 e 8,2 nm, rispettivamente, come evidenziato dai risultati N 2 isoterme). Questa ritenzione di cubica Ia 3 d MSA integrità strutturale è stato utilizzato per la progettazione razionale dei MSA, per cui il Pd (II), Au (III), e Co (II) ioni sono stati rilevati con un tempo di risposta rapido, anche a nanomolare concentrazioni (Figura 3-5). Un numero considerevole di frazioni organiche con potenziali siti attivi funzionali sono fortemente ancorati sulle superfici dei pori ruota del carro tramite H-bonding e interazioni dispersive con ritenzione del cubo Ia 3 d geometria, come dimostrano i piani di Bragg di riflessione (hkl) (Figura 2A ). La formazione di MSA ibridi organici-inorganici stabili con adeguataalloggio di L1, L2, L3 e nei pori delle ruote del carro potrebbe portare a nessuna lisciviazione di ligandi durante il rilevamento di ioni metallici / acquisizione / saggi di rimozione e di processo riusabilità / recupero. La specificità e la sensibilità del MSA forma carro ruote per la porta Pd (II), Au (III), e Co (II) ioni erano controllati regolando il pH a 2, 7, e 5,2, rispettivamente. Questi valori di pH specifici sono i più adatti per il monitoraggio e la rimozione di ioni metallici con MSA (Figura 6A) selettiva, sensibile e efficiente. La procedura di quantificazione per rilevamento / cattura Pd (II), Au (III), e Co (II) ioni con MSA-1, MSA-2, e MSA-3 coinvolti rilevare variazioni di intensità di colore a tempi di reazione di colore (R t) di 2, 3, e 5 min, rispettivamente. Per valutare la sensibilità dei MSA, transizioni di colore nello spettro di riflettanza che potrebbero essere rilevati dall&#39;occhio umano sono stati attentamente monitorati in un ampio intervallo di concentrazioni di ioni metallici(0-5,000 mg / L). Figure 6B-D mostrano cambiamenti di colore e riflettanza intensità di MSA-1, MSA-2, e MSA-3 a λ max 384, 486 e 537 nm, rispettivamente. Questi cambiamenti indicano metallo-ligando eventi di legame durante la formazione del ottaedrico [Pd (L1) 2], quadrato-planare [Au- (L2)], e ottaedrica [Co (L3) 2] complessi (stabilità costanti di questi complessi sono superiori a quelle di complessi concorrenti ioni; Figura 7) .La riflettanza risposte spettrali dei MSAs indicato l&#39;efficiente rilevazione / riconoscimento dei metalli. Inoltre, la Figura 6F dimostra che MSA sono molto efficaci nel rimuovere e monitoraggio Pd (II), Au (III), e Co (II) ioni di miniera urbano e soluzioni LIB in un ampio intervallo di concentrazioni (da mg / L a mg / L) e anche ai limiti bassa concentrazione di 0,19, 0,6, e 0,51 mg / L, rispettivamente. Le efficienze di ioni-sensing / ioni di rimozione del wagon-shaped ruote MSAs verso Pd (II), Au (III), e Co (II) ioni in assenza ed in presenza di ioni interferenti sono stati valutati (Figura 7). I cambiamenti significativi nel visibile modelli di colore e gli spettri di riflettanza erano evidenti, nella maggioranza dei casi, dopo l&#39;aggiunta di 1 a 18 ioni concorrenti [cioè, (G1) di K (I), Na (I), Li (I), Ca (II ), Fe (III), e Cu (II); (G2) di Cd (II), Pb (II), Hg (II), Ni (II), Mn (II), Al (III); e (G3) di Bi (III), Zn (II), Dy (III), Er (III), Ho (III), e La (III)] per il Pd (II), Au (III), e Co (II) i sistemi di ioni, confermando rimozione selettiva e un controllo efficace del target (T) ioni. Basse concentrazioni di Ni (II), Cu (II), e Fe (III) ioni interferito, ma interferenze sono stati eliminati utilizzando 0,3-0,5 M citrato / soluzione di tartrato come agente soppressione; senza cambiamenti signi fi cativi dei modelli di colore visibili e riflettanza spettri si è verificato dopo l&#39;aggiunta di elevate concentrazioni di vari cationi alle condizioni ottimali di ioni-sensing / capture (pH 2, 7 e 5.2, 40 mg di MSA, 20 volumi ml, 25 ° C) (Figura 7). Questi risultati indicano l&#39;identificazione e la cattura selettiva di ioni bersaglio in una vasta gamma di campioni reali contenenti elevate concentrazioni di ioni concorrenti 45,46. La riutilizzabilità del MSA forma-wagon-ruota è stata valutata esaminando gli spettri di riflettanza dello ione bersaglio saggi di rilevamento / cattura e determinare l&#39;efficienza di assorbimento (E%) in funzione del ciclo di rigenerazione / riutilizzo. Il processo di riciclaggio è stata effettuata per stripping di Pd (II), Au (III), e Co (II) ioni dalle superfici MSA (cioè, decomplessazione). Decomplessazione stato realizzato trattando il Pd (II) -, Au (III) -, e Co (II) -MSAs con 0,1 M HClO 4, 0.1 M tiourea in 1% HCl concentrato, e 2M HCl rispettivamente. Il trattamento è stato effettuato decomplessazione volte per rimuovere completamente il Pd (II), Au (III), e Co (II) ioni dalle superfici MSA. UV-vis spectroscopia e ICP-MS sono stati usati per confermare che le superfici MSA erano prive di metallo (figura 8). Efficienza di assorbimento per MSA-1, MSA-2, e MSA-3 sono stati calcolati come% (C A / C 0), dove C è il bersaglio Una concentrazione di ioni assorbimento da MSAs solidi e C 0 è la concentrazione iniziale ione bersaglio. I risultati hanno indicato che le funzionalità dei MSA a forma di carro a quattro ruote sono stati mantenuti in otto cicli di rigenerazione / riutilizzo 46,47. Il recupero di Pd (II) e Au (III) da rottami elettronici (ad esempio, schede PCI) e Co (II) da LIBS è stata realizzata in più fasi: La prima tappa è stata la separazione meccanica di macinati componenti della scheda PCI. La seconda fase comprendeva un processo idrometallurgico pretrattamento, in cui i chip bordo PCI (fonte rifiuti elettronici) sono stati lisciviati in una miscela di 2 MH 2 SO 4 bisnd 0.2 MH 2 O 2 al 90 ° C per 6 ore per sciogliere i metalli di base (Cu, Fe, Ni, Al, Li, Mn, Co e Zn) e una sospensione di plastica parzialmente disciolto e Pd (II) e Au (III ) IONI 8. Dopo filtrazione di materie plastiche non disciolti, il residuo viene lisciviato con un acido combinato di HCl e HNO 3 (3: 1) a 70 ° C per 3 ore per formare una soluzione solubile di Pd (II), Au (III), Ag (I ), Fe (III), Sn (IV) e Al (III) ioni. Il Fe (III), Sn (IV) e Al (III) ioni precipitato innalzando soluzione pH fino a 4,5 con NaOH 2 M e filtrato. AgCl stato precipitato con NaCl e filtrato (Figura 9). Inoltre, i componenti dei rifiuti LIBS sono stati trattati con HNO 3, portando ad una miscela di Co (II), Ni (II), Mn (II), Li (I), Fe (III), e Al (III) ioni. La terza fase riguardava una serie di esperimenti in batch eseguiti in condizioni sperimentali controllate. In questi esperimenti, soluzioni di lisciviazione sono stati purificati, Pd (II) e Au (III)Gli ioni sono stati recuperati dalle soluzioni rottami elettronici utilizzando MSA-1 e MSA-2 (vedi figura 9) e Co (II) è stato recuperato dai principali prodotti della soluzione LIB con MSA-3 (Tabella 1). Dopo la rimozione, il filtrato è stato analizzato mediante ICP-MS. Nella quarta fase, gli assorbimenti percentuali di Pd (II) e Au (III) di MSA-1 e MSA-2 da una vera miniera composito miscela urbano [0.119 mg / L Pd (II), 0,35 mg / L Au (III ), 0,23 mg / L Ag (I), 7,05 mg / L di Cu (II), 5,78 mg / L Ni (II), 13,35 mg / L Fe (III), 7,09 mg / L Al (III)] sono stati determinati. MSA-3 è stato utilizzato per stimare il recupero di Co (II) ioni da una vera miscela composita LIB [1,75 mg / L Co (II), 420 mg / L di Ni (II), 350 mg / L Mn (II), 370 mg / L Li (I), 7 mg / L Fe (III), 1 mg / L Al (III)]. L&#39;efficienza di assorbimento di Pd (II), Au (III) e Co (II) ioni di MSA-1, MSA-2, e MSA-3 è stato calcolato come segue: E% = C / C e = C 0 - C e / C <sub&gt; 0, dove C A è l&#39;assorbimento concentrazione di ioni bersaglio di MSAs solidi, e C E e C 0 sono le concentrazioni di ioni bersaglio nelle soluzioni equilibrate e iniziali. Tabella 1 presenta i risultati per lo studio reale campione dell&#39;estrazione di Pd (II), Au (III), e Co (II) utilizzando i MSAs; gli assorbimenti percentuali di Pd (II), Au (III) e Co (II) sono stati di circa 79%, 68% e 66%, rispettivamente. La quinta tappa coinvolto esperimenti ripristino utilizzando agenti di strippaggio (Figura 3-5) per rilasciare Pd (II), Au (III) e Co (II) ioni dalle superfici MSA a forma di carro a quattro ruote. L&#39;efficienza di recupero (R%) è stata calcolata come segue:% R = C R / C A, in cui R C è la concentrazione di ione bersaglio rilasciato in soluzione dall&#39;agente stripping. ICP-MS analisi delle soluzioni raccolti indicato che &gt;&gt; 98% degli ioni metallici cheri rilasciato per semplice strippaggio chimico (Tabella 1). Questo risultato indica che i livelli ultra-tracce di Pd (II), Au (III), e Co (II) ioni sono stati estratti dalla miniera urbano dai MSA. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig1.jpg" /> Figura 1. Indagine della geometria a forma di carro a quattro ruote. HRTEM Micrografie del modello ruota del carro nelle cubi Ia 3 d strutture delle MSA. Centro: figura di cristallo. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig2.jpg" /> Figura 2. Determinazione dei parametri mesostructured reticolo cristallino e superficiali dei pori carro a forma di ruote. Pattern XRD (A) e N 2 adsorbimento / isoterme di desorbimento (B) della forma di carro a quattro ruote, cubi Ia 3 d MSA. Figura 3. engineering sistematico della MSA-1. Fabrication di Pd (II) -MSA-1 e Co (II) -MSA-3 tramite il metodo assistita pressione. <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig4.jpg" /> Figura 4. ingegneria sistematica della MSA-3. Fabbricazione di Co (II) -MSA-3 tramite il metodo assistita pressione. <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig5.jpg" /> Figura 5. progettazione sistematica della MSA-2. Fabbricazione di Au (III) -MSA-2 attraverso il protocollo mattoni. <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig6.jpg" /> Figura 6. controllato pH-dipendente Pd (II), Au (III), e Co (II) ione-ssistemi Ensing. (A) profili pH-risposta di MSA-1, MSA-2, e MSA-3 durante il rilevamento e rimozione saggi di destinazione Pd (II), Au carro a forma di ruota (III), e Co (II) ioni. L&#39;efficienza degli spettri di riflettanza è stata monitorata in funzione del pH a λ max = 384, 486, e 537 nm, rispettivamente. (B - D) Obiettivi concentrazione di ioni in funzione degli spettri di riflettanza di MSA-1, MSA-2, e MSA-3, rispettivamente. (E) Mappe a colori per le MSAs con l&#39;aggiunta di 2 ppm Pd (II), Au (III), e Co (II). (F) trame di calibrazione di (R - R 0) vs [M n +] per MSA-1, MSA-2, e MSA-3. Nota: R e R 0 rappresentano la riflettanza dei MSAs con e senza l&#39;aggiunta di ioni bersaglio, rispettivamente. <img alt="Figura 7" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig7.jpg" /> Figura 7. Studio del Pd (II), Au (III), e Co (II) sistemi di ioni selettivi (A - C). Selettività di MSA-1, MSA-2, e MSA-3-wagon forma integrale verso Pd (II) (2 mg / L), Au (III) (1 mg / L), e Co (II) (2 mg / L) ione-sensing e saggi ionico rimozione. (D) risposta cromatica sequenziale ofMSA-1, MSA-2, e MSA-3 (blank, cioè saggio esente da metalli) verso porta Pd (II), Au (III), e Co (II) ioni dopo l&#39;aggiunta di interferire ioni in singolo, binario, e gruppi di ioni (G1-G3). <img alt="Figura 8" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig8.jpg" /> Figura 8. Riutilizzo di MSA carro a forma di ruote (A) Valutazione del carro a forma di ruote, ottici test di rilevamento / rimozione degli ioni di destinazione dopo cicli di otto rigenerazione / riutilizzo (concentrazione di ioni di destinazione:. 2 mg / L; pH e valori di tempo di risposta del segnale per MSA-1, MSA-2, e MSA-3: pH = 2, 7, und 5.2, R t = 2, 3, e 5 min; t = 25 ° C). (B) L&#39;assorbimento di efficienza rispetto al numero di cicli di rigenerazione. <img alt="Figura 9" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig9.jpg" /> Figura 9. reale recupero di Pd (II) e Au (III) ioni dalle soluzioni rottami elettronici. Trattamento idrometallurgico di schede PCI e recupero di Pd (II) e Au (III) ioni di soluzioni rottami elettronici. <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td fo:width="0.45in" width="45"> Ioni di destinazione </td><td fo:width="0.8in" width="120"> Obiettivo ion-determinazione </td><td> Ioni target (mg / L) </td><td fo:width="4in" width="300"> Ioni metallici convissuto (mg / L) </td><td fo:width="0.3in" width="30"> E% </td><td fo:width="0.2in" width="20"> R% </td></tr&gt; <tr><td rowspan="3"> Pd (II) </td><td> C 0 </td><td> 0.119 </td><td> Ag (I): 0.23, Au (III): 0.35, Al (III): 7.09, Ni (II): 5.78, Fe (III): 13.35, Cu (II): 7,05 </td><td rowspan="3"> 79 </td><td rowspan="3"> 97 </td></tr><tr><td> C e </td><td> 0,025 </td><td> Ag (I): 0.225, Au (III): 0.351, Al (III): 7.11, Ni (II): 5.77, Fe (III): 13.32, Cu (II): 6,95 </td></tr><tr><td> C R </td><td> 0,0913 </td><td> Ag (I): 0.00, Au (III): 0.001, Al (III): 0.00, Ni (II): 0.002, Fe (III): 0.005, Cu (II): 0.009 </td></tr><tr><td rowspan="3"> Au (III) </td><td> C 0 </td><td> 0.35 </td><td> Ag (I): 0.23, Pd (II): 0.119, Al (III): 7.09, Ni (II): 5.78, Fe (III): 13.35, Cu (II): 7,05 </td><td rowspan="3"> 68 </td><td rowspan="3"> 98 </td></tr><tr><td> C e </td><td> 0.11 </td><td> Ag (I): 0,231, Pd (II): 0.118, Al (III): 7.00, Ni (II): 5.66, Fe (III): 13.29, Cu (II): 6.92 </td></tr><tr><td> C R </td><td> 0.235 </td><td> Ag (I): 0.00, Pd (III): 0.002, Al (III): 0.00, Ni (II): 0,004, Fe (III): 0,003, Cu (II): 0,01 </td></tr><tr><td rowspan="3"> Co (II) </td><td> C 0 </td><td> 1.75 </td><td> Ni (II): 420, Mn (II): 350, Li (I): 370, Fe (III): 2.00, Al (III): 0.40 </td><td rowspan="3"> 66.3 </td><td rowspan="3"> 95 </td></tr><tr><td> C e </td><td> 0.59 </td><td> Ni (II): 419,34, Mn (II): 350,06, Li (I): 370, Fe (III): 1.91, Al (III): 0,05 </td></tr><tr><td> C R </td><td> 1.15 </td><td> Ni (II): 0,85, Mn (II): 0.00, Li (I): 0.00, Fe (III): 0.05, Al (III): 0,02 </td></tr></tbody></table> Tabella 1. Determinazione quantitativa di ioni metallici in campioni reali. ICP-MS dati analitici per il recupero di Pd (II), Au (III), e Co (II) ioni in rottami elettronici e soluzioni lib.

Watch this Scientific Journal Video about Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Po

Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Pores

Data l&#39;importanza e ampio uso di palladio, oro e cobalto metalli in attrezzature ad alta tecnologia, il loro recupero e riciclaggio costituiscono un importante sfida industriale. Il sistema di recupero di metallo qui descritto è un semplice, a basso costo mezzi per un&#39;efficace individuazione, rimozione e recupero di questi metalli dalla miniera urbana.

Rilevamento e recupero di palladio, oro e metalli di cobalto dalla miniera urbana Utilizzando novelli Sensori / Adsorbenti designate con nanoscala Wagon a forma di ruote pori

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in ...

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Research

JoVE Journal

Engineering

27.9K Views.  National Institute for Materials Science, Japan.  Data l'importanza e ampio uso di palladio, oro e cobalto metalli in attrezzature ad alta tecnologia, il loro recupero e riciclaggio costituiscono un importante sfida industriale. Il sistema di recupero di metallo qui descritto è un semplice, a basso costo mezzi per un'efficace individuazione, rimozione e recupero di questi metalli dalla miniera urbana. 

Video: Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Pores

Concurrent Quantitative Conductivity and Mechanical Properties Measurements of Organic Photovoltaic Materials using AFM

Organic photovoltaic (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale inhomogeneity of OPV materials affects performance of photovoltaic devices. Thus, understanding of spatial variations in composition as well as electrical properties of OPV materials is of paramount importance for moving PV technology forward.1,2 In this paper, we describe a protocol for quantitative measurements of electrical and mechanical properties of OPV materials with sub-100 nm resolution. Currently, materials properties measurements performed using commercially available AFM-based techniques (PeakForce, conductive AFM) generally provide only qualitative information. The values for resistance as well as Young's modulus measured using our method on the prototypical ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PC61BM system correspond well with literature data. The P3HT:PC61BM blend separates onto PC61BM-rich and P3HT-rich domains. Mechanical properties of PC61BM-rich and P3HT-rich domains are different, which allows for domain attribution on the surface of the film. Importantly, combining mechanical and electrical data allows for correlation of the domain structure on the surface of the film with electrical properties variation measured through the thickness of the film.

Organic photovoltaic (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale inhomogeneity of OPV materials affects performance of photovoltaic devices. In this paper, we describe a protocol for quantitative measurements of electrical and mechanical properties of OPV materials with sub-100 nm resolution.

Concurrent conducibilità quantitativa e meccaniche Misure Proprietà dei materiali organici fotovoltaici utilizzando AFM

Organic photovoltaic  (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale  inhomogeneity of OPV materials affects performance ...

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Synthesis and Functionalization of Nitrogen-doped Carbon Nanotube Cups with Gold Nanoparticles as Cork Stoppers

Nitrogen-doped carbon nanotubes consist of many cup-shaped graphitic compartments termed as nitrogen-doped carbon nanotube cups (NCNCs). These as-synthesized graphitic nanocups from chemical vapor deposition (CVD) method were stacked in a head-to-tail fashion held only through noncovalent interactions. Individual NCNCs can be isolated out of their stacking structure through a series of chemical and physical separation processes. First, as-synthesized NCNCs were oxidized in a mixture of strong acids to introduce oxygen-containing defects on the graphitic walls. The oxidized NCNCs were then processed using high-intensity probe-tip sonication which effectively separated the stacked NCNCs into individual graphitic nanocups. Owing to their abundant oxygen and nitrogen surface functionalities, the resulted individual NCNCs are highly hydrophilic and can be effectively functionalized with gold nanoparticles (GNPs), which preferentially fit in the opening of the cups as cork stoppers. These graphitic nanocups corked with GNPs may find promising applications as nanoscale containers and drug carriers.

We discussed the synthesis of individual graphitic nanocups using a series of techniques including chemical vapor deposition, acid oxidation and probe-tip sonication. By citrate reduction of HAuCl4, the graphitic nanocups were effectively corked with gold nanoparticles due to the chemically reactive edges of the cups.

Sintesi e funzionalizzazione di azoto drogati Coppe nanotubi di carbonio con nanoparticelle di oro come tappi di sughero

Nitrogen-doped carbon  nanotubes consist of many cup-shaped graphitic compartments termed as  nitrogen-doped carbon nanotube cups (NCNCs).  These ...

Fabrication of Uniform Nanoscale Cavities via Silicon Direct Wafer Bonding

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned and bonded silicon wafers. Unlike confinements in porous materials often used for these types of experiments3, bonded wafers provide predesigned uniform spaces for confinement. The geometry of each cell is well known, which removes a large source of ambiguity in the interpretation of data.
Exceptionally flat, 5 cm diameter, 375 &#181;m thick Si wafers with about 1 &#181;m variation over the entire wafer can be obtained commercially (from Semiconductor Processing Company, for example). Thermal oxide is grown on the wafers to define the confinement dimension in the z-direction. A pattern is then etched in the oxide using lithographic techniques so as to create a desired enclosure upon bonding. A hole is drilled in one of the wafers (the top) to allow for the introduction of the liquid to be measured. The wafers are cleaned2 in RCA solutions and then put in a microclean chamber where they are rinsed with deionized water4. The wafers are bonded at RT and then annealed at ~1,100 &#176;C. This forms a strong and permanent bond. This process can be used to make uniform enclosures for measuring thermal and hydrodynamic properties of confined liquids from the nanometer to the micrometer scale.

A method for permanently bonding two silicon wafers so as to realize a uniform enclosure is described. This includes wafer preparation, cleaning, RT bonding, and annealing processes. The resulting bonded wafers (cells) have uniformity of enclosure ~1%1,2. The resulting geometry allows for measurements of confined liquids and gasses.

Fabbricazione di cavità uniformi su nanoscala tramite silicon direct wafer bonding

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned ...

Indirect Fabrication of Lattice Metals with Thin Sections Using Centrifugal Casting

One of the typical methods to manufacture 3D lattice metals is the direct-metal additive manufacturing (AM) process such as Selective Laser Melting (SLM) and Electron Beam Melting (EBM). In spite of its potential processing capability, the direct AM method has several disadvantages such as high cost, poor surface finish of final products, limitation in material selection, high thermal stress, and anisotropic properties of parts. We propose a cost-effective method to manufacture 3D lattice metals. The objective of this study is to provide a detailed protocol on fabrication of 3D lattice metals having a complex shape and a thin wall thickness; e.g., octet truss made of Al and Cu alloys having a unit cell length of 5 mm and a cell wall thickness of 0.5 mm. An overall experimental procedure is divided into eight sections: (a) 3D printing of sacrificial patterns (b) melt-out of support materials (c) removal of residue of support materials (d) pattern assembly (e) investment (f) burn-out of sacrificial patterns (g) centrifugal casting (h) post-processing for final products. The suggested indirect AM technique provides the potential to manufacture ultra-lightweight lattice metals; e.g., lattice structures with Al alloys. It appears that the process parameters should be properly controlled depending on materials and lattice geometry, observing the final products of octet truss metals by the indirect AM technique.

An indirect additive manufacturing method combining a 3D printing of polymers with a centrifugal casting is outlined for manufacturing 3D octet truss metals (Al and Cu alloys) having a unit cell length of 5 mm with a wall thickness of 0.5 mm.

Fabbricazione indiretta di Lattice metalli con sezioni sottili Utilizzando Fusione centrifuga

One of the typical methods to manufacture 3D lattice metals is the direct-metal additive manufacturing (AM) process such as Selective Laser Melting (SLM) ...

High-speed Continuous-wave Stimulated Brillouin Scattering Spectrometer for Material Analysis

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as aqueous solutions and biomaterials, with fast acquisition times. Here, we discuss the assembly and operation of a Brillouin spectrometer that uses stimulated Brillouin scattering (SBS) to measure stimulated Brillouin gain (SBG) spectra of water and lipid emulsion-based tissue-like samples in transmission mode with &lt;10 MHz spectral-resolution and &lt;35 MHz Brillouin-shift measurement precision at &lt;100 ms. The spectrometer consists of two nearly counter-propagating continuous-wave (CW) narrow-linewidth lasers at 780 nm whose frequency detuning is scanned through the material Brillouin shift. By using an ultra-narrowband hot rubidium-85 vapor notch filter and a phase-sensitive detector, the signal-to-noise-ratio of the SBG signal is significantly enhanced compared to that obtained with existing CW-SBS spectrometers. This improvement enables measurement of SBG spectra with up to 100-fold faster acquisition times, thereby facilitating high spectral-resolution and high-precision Brillouin analysis of soft materials at high speed.

We describe the construction of a rapid continuous-wave-stimulated-Brillouin-scattering (CW-SBS) spectrometer. The spectrometer employs single-frequency diode-lasers and an atomic vapor notch-filter to acquire transmission spectra of turbid/non-turbid samples with high spectral-resolution at speeds up to 100-fold faster than those of existing CW-SBS spectrometers. This improvement enables high-speed Brillouin material analysis.

Ad alta velocità continuo-fluttui stimolato Brillouin Scattering spettrometro per analisi materiali

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as ...

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

Electrically assisted deformation (EAD) is increasingly being used to improve the formability of metals during processes such as sheet metal rolling and forging. Adoption of this technique is proceeding despite disagreement concerning the underlying mechanism responsible for EAD. The experimental procedure described herein enables a more explicit study compared to previous EAD research by removing thermal effects, which are responsible for disagreement in interpreting previous EAD results. Furthermore, as the procedure described here enables EAD observation in situ and in real time in a transmission electron microscope (TEM), it is superior to existing post-mortem methods that observe EAD effects post-test. Test samples consist of a single crystal copper (SCC) foil having a free-standing tensile test section of nanoscale thickness, fabricated using a combination of laser and ion beam milling. The SCC is mounted to an etched silicon base that provides mechanical support and electrical isolation while serving as a heat sink. Using this geometry, even at high current density (~3,500 A/mm2), the test section experiences a negligible temperature increase (&#60;0.02 &#176;C), thus eliminating Joule heating effects. Monitoring material deformation and identifying the corresponding changes to microstructures, e.g. dislocations, are accomplished by acquiring and analyzing a series of TEM images. Our sample preparation and in situ experiment procedures are robust and versatile as they can be readily utilized to test materials with different microstructures, e.g., single and polycrystalline copper.

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

Isolating electrical and thermal effects on electrically assisted deformation (EAD) is very difficult using macroscopic samples. Metallic sample micro- and nanostructures together with a custom test procedure have been developed to evaluate the impact of applied current on the formation without joule heating and evolution of dislocations on these samples.

Un metodo novello per<em&gt; In Situ</em&gt; Caratterizzazione elettromeccanica dei campioni di nanoscala

Electrically assisted deformation (EAD) is increasingly being used to improve the formability of metals during processes such as sheet metal rolling and ...

Fabrication of Periodic Gold Nanocup Arrays Using Colloidal Lithography

Within recent years, the field of plasmonics has exploded as researchers have demonstrated exciting applications related to chemical and optical sensing in combination with new nanofabrication techniques. A plasmon is a quantum of charge density oscillation that lends nanoscale metals such as gold and silver unique optical properties. In particular, gold and silver nanoparticles exhibit localized surface plasmon resonances-collective charge density oscillations on the surface of the nanoparticle-in the visible spectrum. Here, we focus on the fabrication of periodic arrays of anisotropic plasmonic nanostructures. These half-shell (or nanocup) structures can exhibit additional unique light-bending and polarization-dependent optical properties that simple isotropic nanostructures cannot. Researchers are interested in the fabrication of periodic arrays of nanocups for a wide variety of applications such as low-cost optical devices, surface-enhanced Raman scattering, and tamper indication. We present a scalable technique based on colloidal lithography in which it is possible to easily fabricate large periodic arrays of nanocups using spin-coating and self-assembled commercially available polymeric nanospheres. Electron microscopy and optical spectroscopy from the visible to near-infrared (near-IR) was performed to confirm successful nanocup fabrication. We conclude with a demonstration of the transfer of nanocups to a flexible, conformal adhesive film.

We demonstrate the fabrication of periodic gold nanocup arrays using colloidal lithographic techniques and discuss the importance of nanoplasmonic films.

Fabbricazione di matrici Nanocup oro periodica mediante Litografia colloidale

Within recent years, the field of plasmonics has exploded as researchers have demonstrated exciting applications related to chemical and optical sensing ...

Processing of Bulk Nanocrystalline Metals at the US Army Research Laboratory

Given their potential for significant property improvements relative to their large grained counterparts, much work has been devoted to the continued development of nanocrystalline metals. Despite these efforts, the transition of these materials from the lab bench to actual applications has been blocked by the inability to produce large scale parts that retain the desired nanocrystalline microstructures. Following the development of a method proven to stabilize the nanosized grain structure to temperatures approaching that of the melting point for the given metal, the US Army Research Laboratory (ARL) has progressed to the next stage in the development of these materials - namely the production of large scale parts suitable for testing and evaluation in a range of relevant test environments. This report provides a broad overview of the ongoing efforts in the processing, characterization, and consolidation of these materials at ARL. In particular, focus is placed on the methodology used for producing the nanocrystalline metal powders, in both small and large-scale amounts, that are at the center of ongoing research efforts.

This paper provides a brief overview of the ongoing efforts at the Army Research Laboratory on the processing of bulk nanocrystalline metals with an emphasis on the methodologies used for the production of the novel metal powders.

Lavorazione dei metalli nanocristallini Bulk presso la US Army Research Laboratory

Given their potential for significant property improvements relative to their large grained counterparts, much work has been devoted to the continued ...

Controllable Nucleation of Cavitation from Plasmonic Gold Nanoparticles for Enhancing High Intensity Focused Ultrasound Applications

In this study, plasmonic gold nanoparticles were simultaneously exposed to pulsed near-infrared laser light and high intensity focused ultrasound (HIFU) for the controllable nucleation of cavitation in tissue-mimicking gel phantoms. This in vitro protocol was developed to demonstrate the feasibility of this approach, for both enhancement of imaging and therapeutic applications for cancer. The same apparatus can be used for both imaging and therapeutic applications by varying the exposure duration of the HIFU system. For short duration exposures (10 &#181;s), broadband acoustic emissions were generated through the controlled nucleation of inertial cavitation around the gold nanoparticles. These emissions provide direct localization of nanoparticles. For future applications, these particles may be functionalized with molecular-targeting antibodies (e.g. anti-HER2 for breast cancer) and can provide precise localization of cancerous regions, complementing routine diagnostic ultrasound imaging. For continuous wave (CW) exposures, the cavitation activity was used to increase the localized heating from the HIFU exposures resulting in larger thermal damage in the gel phantoms. The acoustic emissions generated from inertial cavitation activity during these CW exposures was monitored using a passive cavitation detection (PCD) system to provide feedback of cavitation activity. Increased localized heating was only achieved through the unique combination of nanoparticles, laser light and HIFU. Further validation of this technique in pre-clinical models of cancer is necessary.

This protocol demonstrates the controllable nucleation of cavitation in gel phantoms, through simultaneous exposure to both near-infrared pulsed laser light and high intensity focused ultrasound (HIFU). The cavitation activity can then be used for enhancing imaging and/or therapeutic uses of HIFU.

Nucleazione controllabile di cavitazione da nanoparticelle plasmoniche d'oro per l'aumento ad alta intensità focalizzato applicazioni ad ultrasuoni

In this study, plasmonic gold nanoparticles were simultaneously exposed to pulsed near-infrared laser light and high intensity focused ultrasound (HIFU) ...

Determining the Mechanical Strength of Ultra-Fine-Grained Metals

The mechanical strengthening of metals is the long-standing challenge and popular topic of materials science in industries and academia. The size dependence of the strength of the nanometals has been attracting a lot of interest. However, characterizing the strength of materials at the lower nanometer scale has been a big challenge because the traditional techniques become no longer effective and reliable, such as nano-indentation, micropillar compression, tensile, etc. The current protocol employs radial diamond-anvil cell (rDAC) X-ray diffraction (XRD) techniques to track differential stress changes and determine the strength of ultrafine metals. It is found that ultrafine nickel particles have more significant yield strength than coarser particles, and the size strengthening of nickel continues down to 3 nm. This vital finding immensely depends on effective and reliable characterizing techniques. The rDAC XRD method is expected to play a significant role in studying and exploring nanomaterial mechanics.

The protocol presented here describes the high-pressure radial diamond-anvil-cell experiments and analyzing the related data, which are essential for obtaining the mechanical strength of the nanomaterials with a significant breakthrough to the traditional approach.