この作品は、日本の教育、文化、スポーツ、科学技術省と環境省、政府によってサポートされていました。

ワゴンホイール形の、キュービックIaの 1作製3 Dメソポーラスモノリシック足場注：立方ジオメトリ（優先的にらせん状に配列されたIaの 3 Dの対称性）およびトリブロック共重合体プルロニックP123 [P123を使用して、メソポーラスモノリシック足場のマイクロメートル粒子表面を制御します。ポリ（EO 20 PEO 70 EO 20）]を鋳型として（エチレンオキサイド- ブロック -プロピレンが-エチレンオキサイドブロックオキシド- ）。 <ol><li> 2：標準的な条件下では、1.6の質量比でP123、ペンタデカン、テトラメチルオルトシリケート（TMOS）を追加のHCl / H 2 O 1.2（pH約1.0）200mlの丸底フラスコ中で、その後、均質なゾル - ゲルを形成するまで45℃で混合物を振ります。 </li><li>ロータリーエバポレーターにフラスコを接続し、45℃、1023ヘクトパスカルの開始圧力で混合物を蒸発させます。これらの条件下では、TMOS​​の発熱加水分解及び縮合反応が急激に起こります。 </li><li> evaporatiを続行10〜20分間、混合物の上に接続フラスコ37-39の壁の周りに光ゲル状ワゴンホイール形のモノリスを得ることができます。 </li><li>乾燥工程を完了するために24時間45℃として製モノリスを含むフラスコを乾燥させます。 </li><li> 450で乾燥させたワゴンホイール形のモノリスを扱います 通常の大気条件下で8時間Cを°。 </li><li> MSAの製造におけるキャリアプラットフォームとしての後の使用のために乳鉢と乳棒、およびストア粉砕材料を使用することによって完全に焼成された固体のモノリスを粉砕します。 </li></ol>材料の2キャラクタリゼーション<ol><li>高分解能透過電子顕微鏡（HRTEM） <ol><li>超音波洗浄機を用いて5 mlのエタノール溶液中の試料1mgを分散させ、その後、銅グリッド上のサンプルの2滴をドロップします。 </li><li> HRTEM列にサンプルを挿入する前に20分間グリッドを真空乾燥させます。 </li><li> HRTEMは、CCDカメラに接続された透過型電子顕微鏡を用いて行います。 0.1ナノメートルの格子分解能を得るために加速電圧200kVで記録HRTEM顕微鏡写真。 </li></ol></li><li> N 2吸着-脱着等温線<ol><li> 100で前処理ワゴンホイール形のサンプル 10 -3トルに圧力を平衡化するために真空下で8時間のためのC°。 </li><li>製造元の説明書に従って表面積および細孔サイズ分析器を用いて77KでのN 2吸着-脱着等温線を測定します</li><li>ローカル以外の密度汎関数理論を用いて、吸着等温線から細孔サイズ分布を決定します。ブルナウアー・エメット・テラー（BET）理論を用いて、N 2吸着等温線の線形セグメントから多点吸着データを使用して、比表面積（S BET の ）を計算します。 </li></ol></li><li>小角粉末X線回折（XRD） <ol><li> 18 kWの回折計を使用してXRDパターンを測定し、メーカー＆に従って、CuKα線を単色＃39; sの指示。 </li><li> 88.2と1.35 nmの間の間隔をD-に対応し、0.1°と6.5°の2θ角度でグラファイトモノクロメーターとゲーベルミラー検出器の両方を使用して、レコード回折。 </li><li>サンプルを粉砕し、試料ホルダーに粉末を広げます。 2θにおける標準的な再現性（±0.005°）と回折ピークの解像度を確認してください。繰り返しサンプル測定様々な角度で回転させながら3回（15°、30°、45°）。 </li></ol></li></ol> Pd 3.作製（II）-MSA-1、金（III）-MSA-2、及びCo（II）-MSA-3 <ol><li>パラジウムの合成（II）-MSA-1とCo（II）-MSA-3 注：1,5-ジフェニルチオジカルボキシレート（L1）及び2-ニトロソ-1-ナフトールによりワゴン輪形、立方晶系Iaの 3 Dモノリスの変更を指示するために、圧力補助メソッドを使用します（L3）のリガンド（0.1Mエタノールパラジウム（II）-MSA-1とCo（II）-MSA-3をそれぞれ製造するソリューション）。 <ol><li>らを追加丸底フラスコに固体ワゴン輪モノリスに1,5-ジフェニルチオジカルボキシレート（L1）または2-ニトロソ-1-ナフトール（L3）ソリューションhanolic、1分間振とうしながら混ぜます。 </li><li>ロータリーエバポレーターに異機種のEtOH-L1 /固体モノリス混合物を含むフラスコを接続し、45℃、1023ヘクトパスカルの開始圧力で混合物を蒸発させます。 </li><li>ロータリーエバポレーターに異機種のEtOH-L3 /固体モノリス混合物を含有する別のフラスコを接続し、50℃、1023ヘクトパスカルの開始圧力で混合物を蒸発させます。周囲温度で真空下で異種のエタノール - リガンド/固体モノリス混合物からエタノール溶液を除去。 </li><li>ワゴンホイールの活性表面部位の豊富なヒドロキシル基との間のリガンド-固（MSA-1、MSA-3）物理吸着短距離相互作用（ 即ち 、ファンデルワールス、および水素結合相互作用）の形成メカニズムを解明形状の足場とヘテロ原子40,41のリガンド。 </li><li> AMOを計算固定化されたL1及びL3のuntsは次のように、Q eは=（C 0 - C E）Vは、/ Q eは吸着量は、mは、Vは、溶液の体積（L）、mはキャリア（G）の質量であり、Cであります0とC eは 、それぞれ、初期および上清のプローブ濃度です。固定化されたL1及びL3の量/ gで0.09ミリモルの周り​​であることが期待できます。 </li></ol></li><li>金（III）-MSA-2の合成 注：金（III）-MSA-2を合成するためのビルディングブロックのプロトコルを適用します。 <ol><li>ワゴン車輪状HOM-DDABモノリスを製造するために、ロータリーエバポレーターを使用して、ワゴン車輪状HOM足場を0.5gにdilauryldimethylammoniumブロミド（DDAB）を40 mlの0.1 Mのエタノール溶液を固定化します。 </li><li>脱イオン水80mlにhydrophilic6ヒドロキシ-5-（4- sulfonatophenylazo）-2-ナフタレンスルホン酸二ナトリウム塩（L2）リガンド20mgを溶解します。固体HOM-DDABモノリスの0.5グラムを追加します。ザ・nはろ過により、H 2 O溶液を除去します。 </li><li>何L2が溶出しなくなるまで脱イオン水で洗浄HOM-DDAB-L2;その後、4時間65〜70℃で乾燥したサンプル。注意：HOM足場のグラムあたり0.07ミリモルL2のリガンドはHOM-DDAB 42に組み込まれました。 </li><li> L2-DDAB - 固体相互作用に基づいて（MSA-2）の形成メカニズムを明確にします。 </li></ol></li></ol>検出のPd 4.バッチ研究（II）、（III）、金、及びCo（II）イオン<ol><li>パラジウム（II）、金（III）、及びCo（II）イオン（2 mg / Lでイオン濃度）の混合物中のワゴン車輪状MSA-1、MSA-2、およびMSA-3 20mgを浸し;それぞれ、2,7の適切なpH値を20 mlの容積にし、pHを調整し、5.2。 </li><li>機械25の温度制御水浴中で混合物を振ります 300rpmでの一定の撹拌速度で45分間°C。 </li><li> 25 mmの濾紙のMSAはろ過してください。平衡後、視覚的な色の評価と反射スペクトルのmeasuremを使用イオン濃度を決定するためにエント。 </li><li>パラジウム（II）を決定し、金（III）、及びCo（II）の中に、それぞれ、λmaxの384、486、および537 nmでMSA-1、MSA-2、およびMSA-3の反射強度を比較することによってイオン濃度を標的標的サンプルの標準濃度のものと標的サンプルの未知の濃度を追加。 </li><li>ターゲットのPd（II）を用いて他の実験を行って、金（III）、及びCo（II）2,7、および5.2の最適pH値でのイオン濃度、それぞれ、UV-VIS分光法を用いて。百万あたりの部（PPM、MG / L）、十億あたりの部（PPB、μgの/ L）、およびモル（モル/ L）の単位は、溶液中の標的イオンの濃度を定義するために使用されます。 </li></ol>パラジウム（II）、金（III）、及びCo（II）イオンを除去するための方法5 <ol><li>各ワゴン車輪状の特定のPdの混合物中のMSA（II）、金（III）、及びCo（II）イオン濃度を40mgを浸します。 20メートルの体積で、それぞれ、特定の値2,7に混合物のpHを調整し、5.2L、そして室温で2時間攪拌混合物。 </li><li>固体のMSAを濾過し、誘導結合プラズマ質量分析法（ICP-MS）28-30によりろ液を分析します。 </li><li>以下の式43に基づいて、ラングミュア等温線を計算します。 <img alt="式（1）" src="/files/ftp_upload/53044/53044eq1.jpg" /> 平衡化溶液中の標的イオンの量、Q mの濃度（mg・G -1）パラジウム（II）の量であるC eは標的イオン濃度、Q eは 、金（III）、又はCo（II）は、に除去イオンで ​​どこ単層被覆を形成し、K Lは、ラングミュア吸着平衡定数です。例えば、q個の m個のデータは、高い吸着効率（97％-98％）を用いて水性媒体からの金属イオンの具体的な除去を示しています。また、Kの L値は、完全に可逆金属吸着アッセイを示し、吸着/脱離速度と一致しています。 </li></oL&gt; ワゴン輪型のMSAにおける金属 - リガンド結合定数の6の形成<ol><li> [オー（L2）]、および[コ- （L3）は2] pHが2,7、および5.2での複合体に期待することができる[2 PD-（L1）]の安定度定数（K Sをログ）を決定それぞれ、5.8、4.9、および7.9の周りにあること。 </li><li>以下の式28〜32に従って、安定度定数を計算します。 ログインK S =（[ML] S / [L] S）×[M] [M]は、溶液中の遊離のPd（II）、金（III）、又はCo（II）イオンの濃度です。 [L]はフリーL（ すなわち 、LのPd（II）、金（III）、又はCo（II）イオンに結合していない）の濃度を表します。添字Sは、ワゴン車輪状MSAの固相の総パラジウム（II）の濃度は、金（III）、又はCo（II）イオンを指します。 </li><li>次のようにPdのためのMSA（II）、金（III）、及びCo（II）イオンの検出限界（LOD）を決定します。 LOD =3σ/Ψ ここでσとΨは、標準偏差と検量グラフ40-42の傾きです。 </li></ol> 7.選択イオン抽出実験システム注：具体的かつ強力な金属 - リガンド、次のように結合するのを確認してください。 <ol><li> 、2抽出液のpHを調整7、およびPd（II）、金（III）、及びCo（II）イオンの5.2。パラジウム（II）の濃度よりも大きい倍≦5、金属イオンの妨害の濃度を変化させ、金（III）、及びCo（II）標的イオン。銅（II）イオンを反応させる積極的に拘束する前に、ターゲットイオンの添加に抽出した溶液に錯形成剤 （例えば、0.3から0.5 Mクエン酸/酒石酸塩）の2ミリリットルを追加します。 </li></ol>都市鉱山からの金属の8レアル抽出<ol><li>溶液中の金属イオンを得るために、強酸でPCIボードを溶解します。 </li><li>固体中にこれらのイオンを抽出するために、パラジウム（II）、金（III）、およびCoは（II）イオンを含む溶液にのMSAを加えますMSAは。 </li><li>固体のMSAを濾過し、ICP-MSによるろ液を分析します。 </li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

世界的な需要が正確かつ迅速に選択的に検出し認識、およびPd（II）、金（III）を回収するための手段のために成長し、コバルト（II）、電子スクラップ及びLIB溶液からのイオン。この問題に対処するために、これらの金属イオンの化学的な検出/除去/抽出および回収のためのワゴン車輪状、光のMSAが開発されました。 次のようにのMSAの設計において、2つの重要な要素が考慮された：（1）受容体及び（2）の固定化/足場を伝達します。受容体は、MSAのの選択に責任を有機配位子です。足場はのMSAの安定性、再利用性、感度を担当しています。なぜなら、それらの非常に均一なチャネル、大きな表面積、細孔径分布、および一般に立方共連続表面の形態の[111]投影に関連付けられている制御可能なワゴンホイール構造（ 図1および2）、MSAベースのワゴンのホイールIaの 3 Dリガンド埋め込 ​​みHOM固体（ すなわち、洗濯時のリガンドのうち無浸出）、（2）センシング条件の（1）安定性を次のようにメソ構造材料の足場は、この検出/除去/抽出および回収方法の潜在的な需要の制御を提供しましたアッセイ、および再生/再利用サイクル中（3）化学処理条件（ すなわち、8サイクルの後）。高いリガンド表面被覆率と分散。機械的強度、都市鉱山からの効率的な回収と加工。 安定した堅牢なのMSAの設計、ワゴンホイール内側の細孔表面または異なるリガンド（ すなわち 、L1、L2、およびL3; 図3-5）の連続的な包含の単機能化を製造するためにHOMの足場は、圧力支援することにより達成することが可能に共縮合。高次ハイブリッドMSA-1、MSA-3は、それぞれ、L1とL3を使用して得ました。 MSA-2の制御されたデザインは、微調整表面パターニングOに基づいていましたメゾスコピックワゴンホイール足場アーキテクチャF。これは、ワゴンホイール細孔空洞内部のL2シグナリングセンターの密な装飾につながった分散性活性剤（DDAB）を使用することによって達成されました。これらのMSA設計では、金属イオンは、非共有結合（例えば、水素結合）、金属配位、疎水性力、ファンデルワールス力、π-π相互作用、静電および/ ​​または電磁的効果により有機部分（ 図3〜図5と対話することができます）。センスアッセイにおいて、ナノ加工のMSAは、ターゲットのPd（II）によって誘発することができ、金（III）、又はCo（II）イオン種と相乗的pH値、反応温度、接触時間（応答時間）条件下で測定可能な光信号を伝達します、模倣する疎水性または親水性リガンドポケットに金属の結合を可能にします。開発のMSAは、複雑な環境マトリックスからのPd（II）、金（III）、及びCo（II）イオンを除去するだけでなく、単純な視覚的な手段を提供するだけでなく金属イオン濃度の比色推定; UV-VIS反射スペクトルは敏感濃度（図3-6）の広い範囲に亘って金属イオン濃度を定量しました。したがって、のMSAにより洗練された機器の必要性を回避し、金属イオン濃度の広い範囲にわたって変化するだけでなく、標的イオンの高感度定量のための手段を検出するための簡単​​かつ高感度の比色ベースのソリューションを提供します。偶数超微量濃度（μgの≤0.19/ L）で、センサの反射率スペクトルの信号変化は、複合体の形成（ 図1）の間に現れました。 バッチ検出/除去/抽出システムでは、ワゴン車輪状のMSAの主要な利点は、これにより競合するイオンを妨害する障害を防止する、標的イオンに向かってそれらの選択である。 図6は 、選択的除去およびPd（II）の効率的な監視を確認しました金（III）、及びCo（II）イオンによって光のMSA。競合するイオンの存在下でのMSAの反射率信号を無視できる程度に変化は弱いキレートは、それぞれ5.2、特にpHが2,7で、競合する金属と、L1、L2、およびL3との間に形成された、としていることを示しました。 MSAの選択は非常に安定した八面体[PD-（L1）2]、平面四角形[オー（L2）]、および八面体[共（L3）2]複合体の形成に起因することができます。 繰り返し再生/再利用サイクルを調べた後にワゴン輪型のMSAの費用対効果、リサイクル性と耐久性を判断するため。 図8は、金（、MSAには、Pdを検出/除去/抽出（II）用の高効率を保持していたことを示しています全体の効率は第再生/再利用のサイクルの後にわずかに減少したもののIII）及びCo（II）は、繰り返し再生/再使用サイクルにわたってイオン。立方晶系Iaの 3 次元メソ構造の安定性、またはにL1、L2、L3の取り込み（強い水素結合と分散の相互作用により誘導される）deredワゴンホイール形の孔は（ 図7を参照）、いくつかの再生/再利用サイクルを通してイオンセンシング/キャプチャシステムの機能を維持する上で重要な役割を果たしています。 都市鉱山からのPd（II）、金（III）、及びCo（II）イオンを回復することは、特に土地や気候への影響に関しては、これらの金属の採掘に伴う環境被害を抑えることができます。実際の都市鉱山のサンプルを使用して、結果は、本明細書に記載のMSAを選択的に廃棄LIBS（ 表1＆図9）からの電子廃棄物からのPdとAuを回復、及びCoことができることを示しているが、実用的な、スケーラブルなプロセスはまだ将来の適用のための課題として残って都市鉱山からの金属回収の。 提案された管理プロトコルに基づいて、二つの主要コンポーネントは、吸着容量強化金属イオン可において重要な役割を果たし異種のプロセスの間、および回復。パラジウム（II）、金（III）、及びCoの柔軟な相互作用によって証明されるようにまず、大きな表面積対体積比とワゴン車立方Iaのオープン円筒形の孔3 次元メソ構造（のMSA）は（配向リガンド構築を促進（II）は、L1、L2、およびL3と金属-リガンド結合事象）（図3-5）の高親和性でイオン。第二に、選択的な吸着/検出/抽出プロセス主としてキレート剤、実験条件（特にpH値）、イオン系、金属イオン濃度、および金属 - リガンド結合事象の組成物の構造に依存します。このプロトコルは、著しい品質の進歩、および回収方法の効率を示しているが、彼らはCu等の積極的に競争力のある金属の高用量で強化する環境廃棄物、他の要求の適用において使用することができるように、さらなる努力が必要とされます（II）、鉄（III）ANDのNi（II）イオン。 結論として、効率的で、費用対効果の高い、ワゴン輪形のMSAは、都市鉱山からのパラジウム、金とコバルト金属を回収するために開発しました。結果は、MSAには、現代社会のニーズを満たすために、金、パラジウム、およびコバルトの持続的な供給への経路を提供するのに有用である証拠を示します。

白金族金属（PGM）の好景気使用するための駆動力は、それらのアプリケーションの広い範囲の必須成分行い、その異常な、時には排他的な特性です。白金族金属は、持続可能な社会の構築に参加を再生することができ、これらの材料は、現代的なアプリケーションおよび製品のさまざまな使用されている：化学プロセスの触媒、自動車排ガス制御、情報技術、家電、ファインジュエリー、歯科材料の製造、太陽光発電、燃料電池、リチウムイオン電池（LIB）1-10。過去一世紀にわたり、世界的な経済的変化は、白金族金属の使用によって供給されています。そのため、クリーン技術とハイテク機器でのP​​GMの重要性、白金族金属の使用は、現代社会で劇的に増加しています。そのためのPGMの使用の急激な増加により、特に電子機器の製造においては、電子廃棄物（電子廃棄物）の蓄積はenvironmentaにつながっていますリットルの課題や懸念。また、商品価格の最近のサージは、電子廃棄物1-4の採掘に新たな関心を生成しています。 E-廃棄物は、有害物質や価値あるパラジウム、金とコバルト金属の両方を含みます。電子廃棄物が埋立地で処分や環境に配慮した方法で処理されていない場合は、環境破壊の危険性が高いをもたらす可能性があります。パラジウム、金と電子廃棄物中のコバルト金属は、持続可能で、金属5-10の「緑」の二次リソースです。パラジウム、金及びコバルトを回収するため、効率的なプロセス 電子廃棄物から金属が緊急に必要とされています。 多くの技術分野での今後の進歩は、一次金属資源の制御を必要とします。そのため、パラジウム、金とコバルトの重要性の高まりの 環境問題11-13の産業用アプリケーションやソリューション、吸着/ extractioを開発中の金属nはこのような金属の認識と回復のための技術は、最優先事項となっています。 電子製品に使用される主な貴金属は、銀、金、パラジウム、白金、ロジウム及び4-8の少量です。パラジウムと金を復旧するため、その産業用途の広い範囲で特性のユニークな組み合わせ、経済的価値、およびまれな出来事で重要になっています。市場メカニズムが古いパソコン、テレビ、携帯電話、およびその他の電子機器の回路基板の回収、リサイクル率を増加させることに有力でした。このようなコンピュータのマザーボードなど量産コンシューマコンポーネントは、Pdを約80グラムと電子廃棄物のトン当たり金の300グラムが含まれています。携帯電話端末に対応する量は、Pdの130グラムと電子廃棄物5-10のトン当たり金の200グラムです。この都市鉱山は、（比較により、AuとPdは岩に非常に低濃度で存在している（これらの金属の膨大な量を保持しています〜4 ngの/ g）を、土壌（1 ngの/ g）で、海水（0.05μgの/ L）、および河川水（0.2μg/ Lが）14-16）。パラジウム、金とコバルトの継続と安定供給を確保するために、 将来の技術革新と新たな電子機器のための金属は、電子廃棄物から貴金属を再利用するための効率的かつ低コストの技術を開発することが重要です。このような技術は、供給不足であると予測、さらには100年以内に、排出される希土類鉱石、将来の乏しい可用性に対する保険として機能する可能性があります。 コバルトのような要素には、ほぼ全てのそのようなLIBS 17-19のような電気化学的貯蔵エネルギー細胞のに不可欠な入力を有します。そのため、情報技術の急速な成長とLIBSの広範囲の利用、電子廃棄物としてLIBSのリリースでは、新たな環境課題18-20を検討しました。したがって、これらのリソースを回収することにより慎重にこれらの廃棄物を処理することで新しい道を開く可能性があります環境および産業用アプリケーション。 強力かつ十分に確立方法論や分析技術のいくつかのAu（III）、パラジウム（II）、及びCo（II）を区別し、定量化するために使用されている炎と炭素炉原子吸光分析などの天然鉱石や産業廃棄物、で、紫外可視（UV-VIS）分光光度法、中性子放射化分析、及び誘導結合プラズマ質量分析法14-16,21-27。その汎用性と人気の高まりにもかかわらず、これらの分析技術は、多くの欠点があります。例えば、彼らは通常、慎重な計画とテストを必要とするサンプルマトリックスからの干渉を最小限に抑えるために、多くのサンプル調製工程を含む、高度な計測機器やよく訓練された個人を必要とし、厳密な実験条件17,21の下で実行する必要があります。さらに、これらの分析技術のすべては、このような溶媒の内線としてプレ濃縮分離工程を組み込みますraction、共沈、イオン交換、吸着、の前に彼らの決意20-27にマトリックス成 ​​分から標的金属イオンを予め濃縮します。また、湿式精錬及び乾式冶金技術は、一般的に産業19-22にリサイクルチェーンで使用されています。したがって、効率的な費用効果的で使いやすい分析方法を開発することは、パラジウム、金およびコバルトを回収します 天然鉱石や産業廃棄物からの金属は、環境保護のため、および産業部門11-13の両方で重要です。 新技術は、化学分析や天然鉱石や産業廃棄物からの金属の回収への新しいアプローチを提供することができます。最近の進歩は、コストを低減し、光化学的ナノセンサー/吸着剤を製造する時間を短縮してなされたもので。しかしながら、光学的吸着剤は、依然として、金属28の広い範囲のために特定の現実世界の検出、抽出、回収用途のために使用され-36。最近、研究が水生サンプル28-32から、シンプルで同時裸眼の検出と、水銀と金イオンなどの毒性との貴重な金属イオンを除去するための高感度センサーとして使用するために特定の固体メソポーラスモノリスを仕立てに焦点を当てています。ここでは、選択的に金を回収することを効果的に検出するための方法及び（III）およびPd（II）都市鉱山が報告されたから。さらに、プロセスは、LIBSからのCo（II）イオンの回収に適用することができます。このプロセスによるリサイクル金属は、Au（III）、パラジウム（II）、及びCo（II）イオンの二次供給源として機能するだけでなく、環境汚染を減らすのみならず。ワゴン車輪状のMSAのプロトコルの設計は、Au（III）、パラジウム（II）、及びCo（II）イオンの制御された光学的認識、初めて、証拠、およびPdの回復のための高度に選択的なシステム（表示しますII）イオン（鉱石や産業廃棄物で）〜95％まで。

<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

パラジウムを回収しリサイクルするため、低コストで効率的なプロセスを開発し、都市鉱山からの金及びコバルト金属は先進国における重要な課題です。ここでは、効率的な認識とPd（II）を選択的に回収するための光学mesosensors /吸着剤の開発（MSAは）、金（III）、及びCo（II）都市鉱山を達成したから。高次メソポーラスモノリシック足場の使用に基づいてのMSAを製造するための簡単​​な、一般的な方法を説明しました。階層立方Iaの 3 Dワゴン輪型のMSAは、3次元の細孔とメソ多孔性モノリシック足場のマイクロメートル粒子表面にキレート剤（着色剤）を固定することによって作製しました。調査結果は、初めて、パラジウム（II）、金の制御された光学的認識の証拠（III）、及びCo（II）イオンとPdの回復のための高度に選択的なシステム（II）イオン（〜95％まで）、表示します鉱石や産業廃棄物です。さらに、制御された評価プロセスは彼女を説明しましたEIN固有の特性（例えば、視覚的な信号変化、長期安定性、吸着効率、臨時感度、選択性、および再利用性）の評価を含みます。したがって、高価な、洗練された機器が必要とされていません。結果は、MSAには、パラジウム、金及びコバルトを回収し、リサイクルの有望な技術的手段として世界的に注目を集めるであろうという証拠を示しています 金属。

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

そのため、パラジウム、金とコバルトの重要性と広範な使用の ハイテク機器における金属は、その回収・リサイクルは重要な産業の課題となっています。本明細書に記載の金属回収装置は、簡単​​、低コストで効果的な検出、除去、都市鉱山からこれらの金属を回収するための手段です。

検出とパラジウムの回収は、都市鉱山からの金やコバルト金属は、ナノスケールワゴンホイール形の細孔を有する指定小説センサ/吸着剤を使用しました

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

detection-recovery-palladium-gold-cobalt-metals-from-urban-mine-using

Research

JoVE Journal

Engineering

27.9K ビュー.  National Institute for Materials Science, Japan. そのため、パラジウム、金とコバルトの重要性と広範な使用の ハイテク機器における金属は、その回収・リサイクルは重要な産業の課題となっています。本明細書に記載の金属回収装置は、簡単​​、低コストで効果的な検出、除去、都市鉱山からこれらの金属を回収するための手段です。 

ビデオ: 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.

同時定量伝導率およびAFMを用いた有機太陽電池材料の機械的特性の測定

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

工学

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.

コルク栓のように金ナノ粒子と窒素ドープカーボンナノチューブカップの合成と機能化

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.

シリコン直接ウェハー接合による均一ナノスケールキャビティの作製

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.

遠心鋳造を使用した薄い部分との格子金属の間接製作

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.

材料の分析のための高速連続誘導ブリルアン散乱分光器

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.

のための新しい方法<em&gt;現場で</em&gt;ナノスケール試料の電気機械的特性

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.

コロイド リソグラフィーを用いた定期的な金 Nanocup アレイの試作

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.

米国陸軍研究所で一括ナノ多結晶金属の処理

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.

高強度を強化するため金ナノ粒子プラズモニックからキャビテーションの制御可能な核集中超音波アプリケーション

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.