我々は、この研究で使用した炭酸バリウムのためのNIRイメージング機器および博士Rasik Raythatha（ソルベ機能化学品）を提供するため教授マーク·アッベ（UGA）に感謝。私たちは、合成方法をテストしましたイザヤノリス（UGA学部）とテラBlevins（北オコニー高校）の努力を認める。

1。準備CaCuSi 4 O 10 <ol><li> CaCuSi 4 O 10の溶融フラックス合成<ol><li> SiO の CaCO 3を 0.1331グラム（1.330ミリモル）、0.3196グラム（5.319ミリモル）、0.1470グラム（：2時08分01秒モル比でのCaCO 3、SiO 2の、及びCu 2 CO 3（OH）2を秤量のCu 2 CO 3の0.6648ミリモル）（OH）2。また、フラックス成 ​​分（12.5重量％）秤量：のNa 2 CO 3の0.0375グラム、0.0125グラムのNaCl、及びNa 2 B 4 O 7の0.0250グラムを10H 2 Oをきれいなメノウ乳鉢にこれらの材料を追加します。 </li><li>メノウ乳棒で〜5分間のハンドグラインド混合物が均一に薄緑色の粉末（ 図1Aおよび2A）になるまで。清潔で乾燥した白金るつぼに、この混合物を転送します。 </li><li> 875℃（2℃/分のランプ速度）に、炉内のるつぼを加熱し、保持するその後、16時間、および875℃で、室温（0.8℃/分の速度）まで冷却。 </li><li>るつぼから結晶を取り出して、そっと乳棒を使用してそれらを押しつぶす。 </li><li>結晶が溶融フラックスを除去するために、一晩、1M HCl水溶液50mlに浸漬することができ。 </li><li>結晶を濾過し、完全に残っている溶融フラックスを除去するための脱イオン水で洗ってください。 注：この材料は、粉末X線回折（PXRD）分析（ 図5）のための微細な粉末に粉砕されるべきである。また、光学顕微鏡法（ 図3）、走査電子顕微鏡（SEM）（ 図4）、およびNIR写真（ 図8）によって特徴付けることができる。 </li></ol></li><li> CaCuSi 4 O 10のソリッドステートの合成<ol><li> CaCO 3を 0.1331グラム（1.330ミリモル）、SiO 2を 0.3196グラム（5.319ミリモル）、および0.1058グラムのCuO（1.330ミリモル）午前1時04分01秒のモル比でのCaCO 3、SiO 2の、及びCuOを量るときれいなメノウ乳鉢に追加する。 </li><li> 〜5分間メノウ乳棒で1〜2ミリリットルのアセトンとハンドグラインドとの粉末混合物を湿らせます。白金るつぼに得られる光灰色の粉末（ 図1b及び2b）を転送。 </li><li> 、5℃/分の昇温速度で1,020℃までのボックス炉内で坩堝を加熱し16時間保持し、次いで室温に冷却する</li><li>ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、スパチュラを使用して緩んで、ライトブルー、灰色の粉末を掻き出す。 注：生成物は光学顕微鏡法（ 図3）によって特徴付けることができる、SEM（ 図4）、PXRD（図5）、およびNIR写真（ 図8）。 </li></ol></li></ol> BaCuSi 4 O 10の2の合成<ol><li> BaCuSi 4 O 10の溶融フラックス合成 <ol><li>午前1時04分01秒のモル比でのBaCO 3、SiO 2の、及びCuOを量る。0.2085グラムのBaCO 3（1.057ミリモル）、0.2539グラムのSiO 2（4.226ミリモル）、および0.0840グラムのCuO（1.056ミリモル）を加えた。 PbOを0.0765グラム：また、フラックス成分（12.5重量％）を秤量。きれいなメノウ乳鉢にこれらの材料を追加します。 </li><li>メノウ乳棒で〜5分間のハンドグラインド混合物が均一に明るい灰色の粉末になるまで（ 図1Cおよび2C）。清潔で乾燥した白金るつぼに、この混合物を転送します。 </li><li> 24時間950℃で保持し、950℃（2℃/分のランプ速度）に、炉内のるつぼを加熱し、その後徐々に最終的に700℃（0.1℃/分の速度）まで冷却し、室温まで冷却。 </li><li>るつぼから結晶を取り出して、そっと乳棒を使用してそれらを押しつぶす。 </li><li>結晶が溶融フラックスを除去するために1M水性HNO 3晩の50ミリリットルに浸ることができます。 </li><li>結晶を濾過し、完全に溶融型フラックスの残りを除去するために脱イオン水で洗浄する。注：このMAterialはPXRD分析のための細かい粉末（ 図6）に粉砕しなければならない。また、光学顕微鏡法（ 図3）及びNIR写真（ 図8）によって特徴付けることができる。 </li></ol></li><li> BaCuSi 4 O 10のソリッドステートの合成<ol><li>午前1時04分01秒のモル比でのBaCO 3、SiO 2を 、及びCuOを秤量：0.2085グラムのBaCO 3（1.057ミリモル）、0.2539グラムのSiO 2（4.226 mmol）、および0.0840グラムのCuO（1.056 mmol）およびに追加きれいなメノウ乳鉢。 </li><li> 〜5分間メノウ乳棒で1〜2ミリリットルのアセトンとハンドグラインドとの粉末混合物を湿らせます。白金るつぼに得られる光灰色の粉末（ 図1Dおよび2D）を転送。 </li><li> 5℃/分のランプ速度で960℃まで、ボックス炉内で坩堝を加熱し、室温に冷却し、次いで、16時間保持する。 </li><li>ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、スパチュラを使って緩やかな青色粉末を掻き出す。注意：生成物を光学顕微鏡（ 図3）、PXRD（図6）、およびNIR写真（ 図8）によって特徴付けることができる。 </li></ol></li></ol> CaCuSi 4 O 10の3。エクスフォリエーション<ol><li> 0.50 CaCuSi 4 O 10 gの脱イオン水40ml、およびガラス被覆磁気攪拌棒を備えた50mlの丸底フラスコを充電する。 </li><li>フラスコに水冷凝縮を取り付けます。 2週間400rpmで磁気撹拌しながら85℃までの反応を加熱する。 </li><li> 、熱源から削除ソリューションは邪魔されずに一晩を解決することを可能にし、その後0.4μmのメンブランフィルターで上澄みをろ過する。真空は固体を乾燥させます。注：生成物は、光学顕微鏡によって特徴付けすることができる光青色の粉末（ 図3）、PXRD（図5）、透過型電子顕微鏡（TEM）（ 図7）で、NIR写真（ 図URE 8）。 </li></ol> BaCuSi 4 O 10の4。エクスフォリエーション<ol><li> BaCuSi 4 O 10および0.14gのN-ビニルピロリドン20mlでの50mlプラスチック遠心管を充電する。 </li><li>遠心管を氷/水浴中に浸漬して、1時間、40％の振幅（W 17）におけるプローブ超音波処理して超音波処理。 </li><li>分散決済一晩乱さましょう、そして、新しい遠心チューブに上清をデカント。 </li><li>遠心分離機を用いて10286×gでスピンダウン。遠心管の底にナノシートを残して、上清をデカント。 </li><li>風呂超音波処理の数分で20mlの水にこの材料を懸濁します。粉末を単離するために、固形物を乾燥さ0.4μmの膜フィル​​ター、真空でろ過する。注：製品は、光学顕微鏡によって特徴づけることができるライトブルーの粉末である（ 図3）、PXRD（図6）、TEM（図7 </strong&gt;）、および近赤外写真（ 図8）。 </li></ol> 5。インク調製<ol><li> 〜CaCuSi 4の0.10グラムを分散O 10分〜のために風呂超音波処理を用いて、脱イオン水に5ミリリットル中10ナノシート。注：このインク（ 図9）は、インクが紙にブラシで塗布した代表例を図10を参照塗装、印刷などのために使用することができる。 </li></ol> 6。近赤外写真画像<ol><li>光の任意の他の源を排除するように注意しながら、赤色光（ 例えば、赤色発光の発光ダイオードアレイを有する）を用いて試料を照射する。 </li><li>近赤外領域の画像に修正されたカメラを用いて撮影する。数値F22と0.5秒の露光時間を設定Fストップを使用してください。 </li></ol>

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著者らは、競合する金融利害関係はありません。

エジプトの青色顔料の製造、主にCaCuSi 4 O 10とSiO 2の混合物は、よく研究されたプロセス4,13-21である。いずれかが、フラックス又は固相反応を溶融として多数報告された手法に分類することができる。溶融フラックスアプローチの2つの大きな利点は、低い反応温度（&lt;900°C）を可能にし、核形成、溶融ガラス相20から成長するCaCuSi 4 O 10の結晶を可能にすることである。フラックス成 ​​分は、典型的には、アルカリ塩（ 例えば 、Na 2 CO 3）またはホウ酸化合物（ 例えば、ホウ砂）である。比較では、固体合成は、フラックスを省略し、完了に到達するために、より高いカルシウム、CuOの間の反応のための温度（〜1000℃）、およびSiO 2の供給源を必要とする。 漢青色顔料の合成は、同様にエジプトの青い4,22-25のものとして検討されていませんが、Bの製造aCuSi 4 O 10は、同様の溶融型フラックスと2つの違いを有する固体ルートを、以下の（1）のPbOフラックスを使用する必要があり、（2）反応温度は、より密接ための代替のBa-Cu系のa-Si-O相の制御されなければならないすなわち、（ 例えば、BaCuSi 2 O 6）を形成することができる。 これらの点は、このホワイトペーパーで説明する詳細な手順や結果によって示されている。まず、すべてのメソッドのために、出発物質は（; 図2A-D SEMによって特徴付けられる）5〜20μmの粒子からなる滑らかな粉末（ 図1A〜D）に粉砕しなければならない。次に、CaCuSi 4 O 10とBaCuSi 4（ 図3a及び3c）の強い青色着色によって特徴づけられる高結晶性生成物への10 Oのリードの調製におけるフラックスの有意な量（12.5重量％）を用い、比較的大きな粒子サイズ（図4a </strong&gt;）、および強力なPXRDパターン（ 図5aおよび図6a）。これらの調製物から単離された収率は減少（〜70％）を、るつぼに溶融した反応混合物の付着によって引き起こされる。比較では、CaCuSi 4 O 10とBaCuSi固体経路を示す未満強い着色（ 図3b及び3d）の小さい粒径により調製4 O 10（ 図4b）。合成されたように、これらの製品は、ほぼ定量的収率で単離することができる粉末である。従って、CaCuSi 4 O 10とBaCuSi 4 O 10の両方について、フラックスと反応温度の重要性の利点は誇張することはできません。 驚くべきことに、CaCuSi 4 O 10とBaCuSi 4 O 10の剥離が簡単な水性条件下で発生します。 CaCuSi 4 O 10の場合には、この反応は室温でかなり低速である温度（≥6週間感知できる剥離を参照する）が、それは80℃（2週間後、実質的な剥脱）で合成的に有用なになります。比較すると、BaCuSi 4 O 10の剥離があっても80℃で低迷しており、私たちは、超音波の形で、さらに大きなエネルギー入力を適用します。これらの反応は、2点に注意して信頼性が高い。 CaCuSi 4 O 10、用 それはガラス被覆攪拌棒を使用することが重要である。標準のPTFEコーティングされた攪拌棒を使用した場合、我々は、PTFE副産物がCaCuSi 4 O 10ナノシートの生成物を汚染ことがわかります。 BaCuSi 4 O 10の場合は、ナノシートが悪くなる前に反応が停止するように超音波パワーと時間を制御することが重要である。 ナノシート生成物の透過型電子顕微鏡（TEM）は、これらの非常に薄い材料は、数百ナノメートルから数マイクの範囲の横寸法を有することを示すRONS。一般に、これらの横方向の寸法は、三次元出発材料の結晶子の大きさと相関する。以前の研究では、原子間力顕微鏡は、これらのナノシート12の単層の厚さ（〜1.2 nm）を実証地形図を提供した。粉末の写真はCaCuSi 4 O 10とBaCuSi 4 O 10ナノシートサンプル（ 図3eは-h）は 、それらの色は、出発物質、ナノ構造の直接の結果よりも低い強度であることを示している。 追加情報は、（001）面とナノシートすべての試料について00 リットル {}系列に沿って優先方位に沿って切断基礎を明らかにするPXRD（ 図5および図6）によって提供される。これらの機能は、基板上にドロップキャストこれらの高異方性ナノ材料の積層配置を反映しています。さらに、〜9時CaCuSi 4 O 10の特徴的な近赤外放射〜950 nmの10 nmおよびBaCuSi 4 O 10は、全ての8つのサンプルのNIR写真（ 図8）に示されている。 CaCuSi 4 O 10の溶液処理は、単にインクとして使用するCaCuSi 4 O 10ナノシートのコロイド分散（ 図9）を調製することにより達成することができる。このインクは、次いで、スピンコート、スプレーコート、12はインクジェット印刷、または単にブラッシング（ 図10）を介して基板に適用することができる。重要なのは、CaCuSi 4 O 10の近赤外発光特性は、このプロセスのすべての段階で保持されている。これらの新たな可能性がCaCuSi 4 O 10ナノシートとエジプトの青色顔料、スムーズな塗料に組み込む挑戦している、高度に粒状物質の伝統的な使用との間のコントラストを強調している。

鮮やかな色は、古代世界中で珍重された。今日でも、我々はまだすべての主要な文化によって作成された顔料や染料の遺跡を見ることができます。驚くべきことに、最も有名な合成青色顔料の2は大きく異なる時間と場所で開発されたにも関わらず、同様の化学組成と構造を共有しています。両方エジプトブルー、CaCuSi 4 O 10、および漢青、BaCuSi 4 O 10の着色成分としては、アルカリ土類銅四ケイ素シリーズ、ACuSi 4 O 10（A = CA、SR、BA）1だけでなく、に属している大きなgillespiteグループ、ABSi 4 O 10（B =鉄、銅、クロム） の2,3。 伝統的な顔料用途を超えて、これらの物質の現在の科学的興味は彼らの強い近赤外（NIR）の発光特性を中心。この発光は平面四配位のCu 2 +に由来する。これらのイオンは、四面体によって連結されている三次元結晶構造内リットルのケイ酸部分、及びアルカリ土類イオンが4-6で得られた層を交互。最近の技術のハイライトは、文化遺産の成果物7,8エジプトや漢青色顔料を識別するためのNIRイメージング、NIR反射特性を向上させ、新たなエネルギー移動が9,10パスウェイ開くためACuSi 4 O 10のランタニドドーピング、ACuSi 4 O 10の使用を含む光学センサ11、及び単層ナノシート12にCaCuSi 4 O 10の剥離のための活物質として。 特に、この最後の例は、コロイド状分散体としてではなく、固体粒子12として取り扱うことができるようにCaCuSi 4 O 10ナノ構造をする方法を提供する。コロイド分散液は、溶液処理技術（ 例えば、スピンコーティング、インクジェット印刷、レイヤー·バイ·レイヤーdeposiと互換性があるためTiONから）、この進歩は、セキュリティインクから生物医学イメージングの範囲新しい応用分野を開く。この貢献に示した実験プロトコルは、準備し特徴づける、およびCaCuSi 4 O 10とBaCuSi 4 O自分の仕事に10ナノシートを使用するように多様な背景からの研究者を可能にします。

<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

現代との接続古代過去の可視化の例では、CaCuSi 4 O 10とBaCuSi 4 O 10、歴史的なエジプトの青と漢青色顔料の着色成分の製造および剥離を説明します。これらの材料のバルク形態は、両方の生成物の結晶子サイズをある程度制御を提供磁束固体ルートを溶融することによって合成される。溶融型フラックスのプロセスは、時間集約的であるが、それは、より低い反応温度で比較的大きな結晶を生成する。比較して、固体の方法はまだ高い反応温度を必要とし、より小さな微結晶を生じる速い。お湯で撹拌する時には、CaCuSi 4 O 10は、自然発生的にTEMおよびPXRDによって特徴付けられる単層ナノシートの中に剥離し。一方BaCuSi 4 O 10は、剥離を達成するために、有機溶媒中で超音波を必要とします。近赤外画像を示していバルクとCaCuSi 4 O 10とBaCuSi 4 O 10のナノシート型の両方が強い近赤外エミッタであること。彼らが処理するための新しい方法を提供し、特徴づける、およびコロイド形態で、これらの材料を加工しておりますので、水CaCuSi 4 O 10とBaCuSi 4 O 10ナノシート分散液を使用すると便利です。

CaCuSi 4 O 10とBaCuSi 4 O 10の記載された合成は、バッチ当たりの製品の約0.5グラムを提供する。溶融型フラックスと固体の合成からCaCuSi 4 O 10の単離された収率は、典型的には、それぞれ、70〜75％及び90〜95％の範囲である。 BaCuSi 4 O 10、用 溶融型フラックスと固体の合成から単離された収率は、典型的には、それぞれ、65〜70％及び95〜99％の範囲である。 準備された材料の全てのテクスチャだけでなく、原因変え結晶サイズへの青色の強度の違いは、低倍率の光学顕微鏡（ 図3a〜h）で表示されます。フラックスの条件が導く溶融のに対し、走査型電子顕微鏡（SEM）画像は4 O 10 CaCuSiを合成するソリッド·ステート·メソッドが生成されていることを確認〜1月15日であっ次結晶（ 図4b）〜5から50ミクロンの結晶リコピン<html> allites（ 図4a）。 CaCuSi 4 O 10（ 図5aおよび図5c）およびBaCuSi 4 O 10（ 図6aおよび6c）の組成物とこれらの製品の相純度を紹介するための粉末X線回折（PXRD）パターン。 代表的な透過型電子顕微鏡（TEM）画像は、剥離生成物ナノシートの形態（ 図7）を示す。また、近赤外写真画像は、バルクおよび剥離した材料（ 図8）の両方の強い発光を示している。 CaCuSi 4 O 10ナノシートの溶液加工性を説明する簡単な方法は、水性インク塗装に適した（ 図9）（図10）を調製することである。 hres.jpg &quot;SRC =&quot; / files/ftp_upload/51686/51686fig1.jpg &quot;/&gt; 図1のハンドグラウンドの写真が出発原料の（a）CaCuSi 4 O 10溶融型フラックスと、（b）CaCuSi 4 O 10の固体、（c）はBaCuSi 4 O 10溶融型フラックスと、（d）BaCuSi 4 O 10固体合成。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51686/51686fig1highres.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。</a> <img alt="図2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51686/51686fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51686/51686fig2.jpg" /> 図2走査電子顕微鏡。ハンドグランドの画像は（a）の CaCuSi 4 O 10溶融型フラックスの原料、（ <st栄&gt; b）はCaCuSi 4 O 10の固体、（c）はBaCuSi 4 O 10溶融型フラックスと、（d）BaCuSi 4 O 10の固体合成。すべてのサンプルは、前に画像を金でコーティングした。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51686/51686fig2highres.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。</a> <img alt="図3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51686/51686fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51686/51686fig3.jpg" /> 図3光学顕微鏡。バルクCaCuSi溶融フラックス（a）および固体状態（b）の手順によって調製4 O 10。溶融フラックス（c）および固体状態（d）の手順によって調製バルクBaCuSi 4 O 10。剥離した製品（EH）の（ -<html> d）は、それぞれ。すべての画像は、パネル内の1ミリメートルのスケールバーのショーを共有する（A）。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51686/51686fig3highres.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。</a> <img alt="図4" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51686/51686fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51686/51686fig4.jpg" /> 図4：走査型電子顕微鏡。バルクCaCuSiの画像溶融フラックス（a）および固体状態（b）の方法により製造4 O 10。サンプルは、前に画像化に金をコーティングした。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51686/51686fig4highres.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。</a> 686/51686fig5highres.jpg &quot;幅=&quot; 500 &quot;/&gt; 図5の粉末X線回折：CaCuSi 4 O 10、溶融フラックス（a）および固体状態（c）の方法により調製バルクCaCuSi 4 O 10のパターン。アスタリスクは、シリカ不純物を示す。剥離したCaCuSi 4 O 10のパターン、（b）および（d）は、それぞれ、（A）から製造し、（c）に<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51686/51686fig5highres.jpg" target="_blank">、この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。</a> <img alt="図6" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51686/51686fig6highres.jpg" width="500" /> 。図6、粉末X線回折：バルクBaCuSi溶融フラックスで調製した4 O 10のためBaCuSi 4 O 10パターン（ <strオング&gt; a）と固体（C）の方法。アスタリスクは、シリカ不純物を示している。剥離したBaCuSi 4 O 10のパターン、（b）および（d）は、それぞれ、（A）から製造し、（c）に<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51686/51686fig6highres.jpg" target="_blank">、この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。</a> <img alt="図7" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51686/51686fig7highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51686/51686fig7.jpg" /> 図7。透過型電子顕微鏡。剥離しCaCuSi溶融フラックス（A）またはソリッド·ステート（B）の方法により製造バルクCaCuSi 4 O 10から派生した4 O 10の代表的な画像。剥離しBaCuSiバルクから派生した4 O 10の代表的な画像BaCuSi溶融フラックス（c）またはソリッド·ステート（D）法によって作製4 O 10は <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51686/51686fig7highres.jpg" target="_blank">、この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。</a> <img alt="図8" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51686/51686fig8highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51686/51686fig8.jpg" /> 溶融フラックス（a）および固体状態（b）の手順によって調製バルクCaCuSi 4 O 10の図8近赤外イメージング。発光。溶融フラックス（c）および固体状態（d）の手順によって調製バルクBaCuSi 4 O 10の発光。それぞれ（AD）の剥離した製品（EH）、の発光。粉末試料をガラスバイアル、およびentir内に含まれているサンプルのEセットが一度に画像化した。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51686/51686fig8highres.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。</a> <img alt="図9" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51686/51686fig9highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51686/51686fig9.jpg" /> 図9。バイアル中のCaCuSi 4 O 10ナノシートインクの写真。 <img alt="図10" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51686/51686fig10highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51686/51686fig10.jpg" /> 図10。近赤外イメージング。そのシンプルなアプリケーションとその発光特性の両方を示してCaCuSi 4 O 10ナノシートインクで初歩的な絵。

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

CaCuSi 4 O 10とBaCuSi 4 O 10の調製および剥離が記載されている。 BaCuSi 4 O 10は、有機溶媒中で超音波処理を必要とするのに対し、熱湯中で攪拌すると、CaCuSi 4 O 10は自然に、単層に剥離する。近赤外（NIR）イメージングは​​、これらの材料のNIR放出特性を示し、これらのナノ材料の水性分散液は、溶液処理のために有用である。

エジプトの青と漢青、二アルカリ土類銅シリケート系顔料の剥離

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 ビュー.  The University of Georgia.  CaCuSi 4 O 10とBaCuSi 4 O 10の調製および剥離が記載されている。 BaCuSi 4 O 10は、有機溶媒中で超音波処理を必要とするのに対し、熱湯中で攪拌すると、CaCuSi 4 O 10は自然に、単層に剥離する。近赤外（NIR）イメージングは​​、これらの材料のNIR放出特性を示し、これらのナノ材料の水性分散液?...

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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.

土壌カラムを通して表面修飾カーボンナノチューブの輸送

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

化学

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.

高温高圧下における金属珪酸塩パーティション化：実験方法と非常に親鉄元素介在物を抑制するためのプロトコル

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.

ケミカル・ガーデンフロースルーリアクターのシミュレーション自然熱水系など

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.

コロイド液の結晶を得ることが合成とディスコティックリン酸ジルコニウムの剥離

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.

アルカリ過酸化水素システム制御リリース アルカリ ソースによってサポートされるラミー繊維の抽出

This protocol demonstrates a method for ramie fiber extraction by scouring raw ramie in an alkali hydrogen peroxide system supported by a ...

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.

起電力法を用いたアルカリ土類液体金属合金の熱力学的性質の測定

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.

信頼性の高いメカノケミストリー: ニートや液体の再現可能な成果のためのプロトコル支援ボールミル粉砕実験

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.

剥離と大面積解析空気敏感な二次元材料

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.

硫酸銅めっき液の銅イオンの蓄積・分析

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.