Bu çalışma, Donanma Araştırma Ofisi sağlanan finansman ile desteklendi. J. Fontana, bir doktora sonrası Associateship için Ulusal Araştırma Konseyi kabul eder.

1.. Kendinden monte Ligand-nanoparçacık Tektabakalar Aşağıdaki gibi makroskopik, tiol-alkan kaplı altın nanoküre tek-tabakalı filmler üretilmektedir kendini montaj tekniği, açıklayıcı bir örnek olarak: <ol><li> Su için ~ 10 13 parçacık / ml (10 12 parçacık / ml yoğunluğunda bir dizi ticari olarak temin edilebilir) 15 nm altın nanosferler konsantre edin. <ol><li> Ultra santrifüj filtre (100 K nominal moleküler ağırlık sınırı) içine inceltilmiş Nanokürecikli su süspansiyonu 15 ml yerleştirin. </li><li> Sadece bir kaç mi filtre odası içinde kalıncaya kadar 2 dakika boyunca 4500 x g&#39;de filtre / santrifüj veya şişe. </li></ol></li><li> Deiyonize (Dİ) su, yaklaşık olarak 1 ml nanoküre yeniden süspanse nanopartikül konsantrasyonu 10 13 partikül / ml olduğu şekildedir. Süspansiyon, bir kez DI su içinde yeniden süspansiyon haline getirildi, birkaç saat boyunca stabildir. <ol><li> Sayı yoğunluğu olun ve nanopartiküller ha onaylamaktoplanmaz ettik. , Bir küvet (1 cm yol uzunluğu) içine süspansiyonu 0.150 ml yerleştirerek özgün konsantrasyonuna 1:10 &#39;luk bir faktörle konsantre edilir nanopartikül süspansiyon seyreltin ve bu DI su 1.35 ml. </li><li> Bir spektrometreye küvet yerleştirin ve süspansiyon ve orijinal süspansiyonun absorbans spektrumunun ölçülmesi. Toplama meydana henüz sağlamak için yarı maksimum pik konumu ve tam genişliğini karşılaştırın. Her iki numune için absorbans piklerinin büyüklüğü bu nedenle konsantre örnek 10 bir faktörle daha yoğun olması sağlanmış, yaklaşık olarak aynı olmalıdır. </li></ol></li><li> Ayrı bir temiz 20 ml borosilikat cam şişe içinde tetrahidrofuran (THF) içinde 1 ml. </li><li> THF için tiol-alkan ligandlar (1,6-heksanditiol ve 5 ml 1-dodekantiolün örneğin 5 mi) ilave edilir ve homojen bir çözelti karıştırmak için çalkalanır. Yeterli ligand süspansiyon nanopartiküllerin, en azından bütün yüzey alanı kapsayacak şekilde eklenmelidir. Excess ligand hız ve reaksiyonun etkinliğini arttırır. </li><li> Bir duman başlığı içinde, THF-ligandların şişe içine altın nanosferler içeren şişenin içeriğini dökün. </li><li> Çabuk kapağındaki vida ve 15 saniye boyunca kuvvetlice şişeyi sallayın. </li><li> Kapağı çıkarın ve davlumbaz, Şekil 1 aşağı flakon set (a). Kullanılan ligand bağlı olarak, altın nano partiküler filmlerin alanları hızlı bir hava-sıvı arayüzü, Şekil 1 (c) de oluşturmaktadır. Filmler daha sonra 1 (d) Şekil, şişe kenarlarını yukarı çevirmek başlayacaktır. Neredeyse tüm nanopartiküller süspansiyondan çıkarıldı tiol-ligandı ile kapatıldı ve 1 saat, Şekil 1 (e) içinde şişenin yanlarına taşınmaktadır. </li></ol> 2.. Çıkarılabilir alt-tabakalar üzerine aktarılması mono tabakalar <ol><li> Çıkarılabilir cam ve silikon yonga substratlar üzerine filmler aktarmak için: using x 25.4 mm 12.5 mm bir alana tabakaları kestiscribing kalem / tekerlek. <ol><li> Cam yüzeyler: Temiz bir izopropil alkol durulama ardından bir aseton durulama, ve nihayet bir DI su durulama kullanarak. Bölüm 2.2 geçin, substratlar kurumasını bekleyin. </li><li> Silikon Gofret Elyaf: bir çeker ocak içinde Piranha çözeltisi (: bir oksitleyici, aşındırıcı 3 parça 1 parça% 30 hidrojen peroksit, DİKKAT konsantre sülfürik asit) hazırlar. 20 ml borosilikat cam şişe içinde sülfürik asit 15 ml yerleştirin. Bu yavaş yavaş% 30 hidrojen peroksit 5 ml ekleyin. Şişe kapağı etme. Dikkatli kullanın; Karışım son derece ekzotermiktir. Daha fazla güvenlik bilgisi için 19 başvuru bakın. </li><li> Dikkatle, 30 dakika boyunca Piranha çözeltisi içine daldırılması silikon gofret tabakaları kaldırmak DI su ve kuru azot ile yıkayın. </li><li> Tercihe bağlı bir adım olarak, nanoparçacık ligand değiş-tokuşu ve kendini montaj için kullanılan şişe cam alt-tabaka ya da si üzerine tüm nanopartiküller zorlamak için Tuzlu edilebilirLicon yerine cam şişenin duvarlarının Gofretlerin aksi bölümüne 2.2 geçin. </li><li> Piranha çözüm (DİKKAT: oksitleyici, aşındırıcı) ile cam şişeyi dolduracak, bölüm 2.1.2 bakın. </li><li> Viyal 30 dakika için ıslanmaya izin verin. 30 dakika sonra DI su ile şişeyi yıkayın. </li><li> Aseton ve kap içinde heksametildisilazan ve% 1 v / v ile şişe doldurun. </li><li> Kapalı bir şişe, DI su ve kuru azot ile yıkayın, sonra 24 saat için ıslanmaya izin verin. </li></ol></li><li> Önceki (bölüm 1.6) sallayarak şişenin içine tabakayı yerleştirin. Kapak ve titremesi üzerine vidalayın. </li><li> Sallayarak sonra kapağı kaldırıp, cımbız kullanarak, şişe duvara neredeyse dikey tabakayı yerleştirin. </li><li> Substrat üzerine kaplamak, reaksiyon karışımı için bir pipet kullanın. Tüm organik çözücü buharlaştıktan veya tüm nanopartikül süspansiyondan kaldırılmış zaman reaksiyon durur. </li></ol> 3.. Tek tabakalı Analizi <ol><li> Tahminiiletim ve filmin yansıtma özelliklerinin gözlenmesiyle hızlı bir tek tabaka içinde nanoküre etkinliğini ambalaj. Bir beyaz ışık kaynağı ile arkadan cam alt-tabakalar üzerinde tek tabaka aydınlatır. Beyaz bir ışık kaynağı ile, homojen bir renklendirilmiş film iletim ve yansıtma, Şekil 2&#39;de görülen bir altın gibi yansıma olarak yüksek yoğunluklu bir nanoparçacık tek tabaka filmlerinin gözlenmelidir. </li><li> Monokatmanlardan makroskopik absorbans spektrumunun ölçmek için bir spektrometre (bölüm 1.2.2 bakınız) kullanın, Şekil 4. Temiz bir cam slayt ile absorbans spektrumunun Normale. Spektrometrenin ışın yoluna, bir cam alt-tabaka üzerinde, tek tabakalı bir film monte edin ve absorbans spektrumunun toplar. Not: emme zirve kullanılan ligand bağlı olarak büyük kırmızı-kaydırılmış birkaç yüz nanometre olmalıdır. Soğurma tepe noktasının kalitesi faktörü seyreltik süspansiyon değerine benzer, ama sadece biraz b olmalıdırroadened (Şekil 4). Absorbans zirve çok geniş ya da iyi tanımlanmış değilse, o zaman tek tabakalı filmlerin karakterizasyonu için bölüm 3.3 geçin, kalitesiz muhtemelen. </li><li> Şekil 3&#39;te gösterildiği gibi, (bakınız bölüm 2.1.2) silikon yonga substratlar üzerine transfer edilmiş mono tabakaların taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak nanoküre Ortaölçek organizasyonunu inceler. Filmler, cam alt-tabakalar üzerinde ise filmin bir köşesine iletken bant bağlanmak ve yüklenmeyi önlemek ve görüntüleme izin SEM kaide onu toprağa. </li></ol> Organik Çözünür Nanopartiküller boyunca 4. Etkili Faz Transfer Tekniği <ol><li> Tepkimeden sonra şişenin tabanından kalan çözelti süzün, tiol-ligandları ile nanopartiküller işlevselleştirilmesi için etkili bir araç olarak kullanmak için bir teknik tamamlandığında, bölüm 1.7, ve azot altında şişede malzemeyi kurutur. </li><li> Bir organik çözücü ekleme (örneğin,kloroform, yaklaşık% 100 parçacık faz transferi ve kurtarma ile nano-tanecikleri yeniden askıya almak için toluen). </li><li> Nanopartiküller organik çözücü içine yeniden süspansiyon üzerine toplanan olmayan sağlamak için bölüm 1.2.1 tekrarlayın. Absorbans doruk orijinal süspansiyona göreli tahta, ise, nano-tanecikleri, Şekil 4 yeniden dağıtması için, 15 dakika için örnek sonikasyon. </li></ol>

<ol>
	<li>Fontana, J., Naciri, J., Rendell, R., Ratna, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Macroscopic+self-assembly+and+optical+characterization+of+nanoparticle&#8211;ligand+metamaterials.">Macroscopic self-assembly and optical characterization of nanoparticle&#8211;ligand metamaterials.</a> Advanced Optical Materials. 1, 100-106 (2013).</li><li>Fontana, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large+surface-enhanced+Raman+scattering+from+self-assembled+gold+nanosphere+monolayers.">Large surface-enhanced Raman scattering from self-assembled gold nanosphere monolayers.</a> Applied Physics Letters. 102, (2013).</li><li>Mayya, K. S., Sastry, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+technique+for+the+spontaneous+growth+of+colloidal+nanoparticle+superlattices.">A new technique for the spontaneous growth of colloidal nanoparticle superlattices.</a> Langmuir. 15, 1902-1904 (1999).</li><li>Spain, E. M., Johnson, D. D., Kang, B., Vigorita, J. L., Amram, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Marangoni+flow+of+Ag+nanoparticles+from+the+fluid-fluid+interface.">Marangoni flow of Ag nanoparticles from the fluid-fluid interface.</a> J Phys Chem A. 112, 9318-9323 (2008).</li><li>Sihvola, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metamaterials:+A+Personal+View.">Metamaterials: A Personal View.</a> Radioengineering. 18, 90-94 (2009).</li><li>Valentine, J., Li, J. S., Zentgraf, T., Bartal, G., Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+optical+cloak+made+of+dielectrics.">An optical cloak made of dielectrics.</a> Nature Materials. 8, 568-571 (2009).</li><li>Seo, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Double+hydrophilic+block+copolymer+templated+Au+nanoparticles+with+enhanced+catalytic+activity+toward+nitroarene+reduction.">Double hydrophilic block copolymer templated Au nanoparticles with enhanced catalytic activity toward nitroarene reduction.</a> The Journal of Physical Chemistry C. , (2013).</li><li>Ward, D. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+measurements+of+electronic+conduction+and+Raman+response+in+molecular+junctions.">Simultaneous measurements of electronic conduction and Raman response in molecular junctions.</a> Nano Letters. 8, 919-924 (2008).</li><li>Perez-Gonzalez, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+Spectroscopy+of+Conductive+Junctions+in+Plasmonic+Cavities.">Optical Spectroscopy of Conductive Junctions in Plasmonic Cavities.</a> Nano Letters. 10, 3090-3095 (2010).</li><li>Xiao, S. M., Chettiar, U. K., Kildishev, A. V., Drachev, V. P., Shalaev, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Yellow-light+negative-index+metamaterials.">Yellow-light negative-index metamaterials.</a> Optics Letters. 34, 3478-3480 (2009).</li><li>Fang, N., Lee, H., Sun, C., Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sub-diffraction-limited+optical+imaging+with+a+silver+superlens.">Sub-diffraction-limited optical imaging with a silver superlens.</a> Science. 308, (2005).</li><li>Liu, Z. W., Lee, H., Xiong, Y., Sun, C., Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Far-field+optical+hyperlens+magnifying+sub-diffraction-limited+objects.">Far-field optical hyperlens magnifying sub-diffraction-limited objects.</a> Science. 315, 1686-1686 (2007).</li><li>Valentine, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+optical+metamaterial+with+a+negative+refractive+index.">Three-dimensional optical metamaterial with a negative refractive index.</a> Nature. 455, (2008).</li><li>Law, M., Greene, L. E., Johnson, J. C., Saykally, R., Yang, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanowire+dye-sensitized+solar+cells.">Nanowire dye-sensitized solar cells.</a> Nature Materials. 4, 455-459 (2005).</li><li>Frens, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+Nucleation+for+Regulation+of+Particle-Size+in+Monodisperse+Gold+Suspensions.">Controlled Nucleation for Regulation of Particle-Size in Monodisperse Gold Suspensions.</a> Nature-Phys Sci. 241, 20-22 (1973).</li><li>Ye, X., Chen, J., Diroll, B. T., Murray, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tunable+Plasmonic+Coupling+in+Self-Assembled+Binary+Nanocrystal+Superlattices+Studied+by+Correlated+Optical+Microspectrophotometry+and+Electron+Microscopy.">Tunable Plasmonic Coupling in Self-Assembled Binary Nanocrystal Superlattices Studied by Correlated Optical Microspectrophotometry and Electron Microscopy.</a> Nano Letters. 13, 1291-1297 (2013).</li><li>Bigioni, T. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetically+driven+self-assembly+of+highly+ordered+nanoparticle+monolayers.">Kinetically driven self-assembly of highly ordered nanoparticle monolayers.</a> Nature Materials. 5, (2006).</li><li>Ng, K. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Free-Standing+Plasmonic-Nanorod+Super+lattice+Sheets.">Free-Standing Plasmonic-Nanorod Super lattice Sheets.</a> Acs Nano. 6, 925-934 (2012).</li><li>Romero, I., Aizpurua, J., Bryant, G. W., de Abajo, F. J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmons+in+nearly+touching+metallic+nanoparticles:+singular+response+in+the+limit+of+touching+dimers.">Plasmons in nearly touching metallic nanoparticles: singular response in the limit of touching dimers.</a> Optics Express. 14, 9988-9999 (2006).</li><li>Caragheorgheopol, A., Chechik, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanistic+aspects+of+ligand+exchange+in+Au+nanoparticles.">Mechanistic aspects of ligand exchange in Au nanoparticles.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 10, 5029-5041 (2008).</li></ol>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Bu protokol faz transferi, faz ayrılması ve yüzey gerilimi gradyanlarla makroskobik nanoparçacık-ligand tek tabaka filmler oluşturmak için tek bir &#39;tek-pot&#39; öz-montaj tekniği anlatılmaktadır. Bu tekniğin avantajı, tek bir, düşük maliyetli sürecine üç öz-montaj süreçlerini birleştiren olduğunu; hızlı ve verimli olarak, nanopartiküller aktarma hava-sıvı arayüzünde tek katmanlarının içine parçacıkların montaj ve şablon içermeyen alt-tabakalar üzerine tek tabaka filmleri taş?...

Makroskopik nanoparçacık filmlerin kendi montaj elemanlarının 5, geometri ve bileşimden belirlenen eşsiz özellikleri için büyük ilgi ve optik, elektronik ve kimyasal uygulamaların 6-14 geniş bir yol açabilir. Kendini düzenler, bu tür filmler için ligandlar ile kaplı metalik nanopartiküllerin Yüksek yoğunlukta, tek katmanlar halinde paketlenmiş olmalıdır. Ancak çeşitli montaj gibi konular malzemelerin gelişimini ilerletmek için ele alınması gerekmektedir. İlk olarak, yüzey aktif metal nanopartiküller tipik olarak seyreltilmiş süspansiyonlar 15 ıslak-kimya yöntemleri ile sentezlenir stabilize. Toplanmasını önlemek ve filmlerde nanopartiküllerin-arası aralığı kontrol etmek için, nanopartiküller ligand kabukları ile kapatılmış olması gerekir. Nanotanecikler, ligandlar ile işlevselleştirilmiş sonra nanopartiküller tipik olarak nispeten seyreltik süspansiyon içinde kalır. Bir teknik daha sonra ne olduğunueded için makroskopik olarak, yüksek yoğunluklu, tek katmanlı filmler 16, 17 içine nano-tanecikleri kendi kendine bir araya getirin. Cheng ve ark. 18 faz, bir su-tetrahidrofuran süspansiyon içinde tiollenmektedir polistiren kullanılarak altın çubuklar aktarılır. Daha sonra kloroform içinde yeniden süspansiyon haline getirildi ve bir damla, bir hava-su ara yüzeyinde yerleştirilmiş ve nanorods tek tabakalı filmlerin meydana getirilmesine, yavaş yavaş buharlaştırılmıştır. Bigioni et al. 17 fazla ligand ve hızlı solvent buharlaştırma kullanılarak dodekantiolün kaplı altın nanoküre makroskopik tek tabakaları oluşturulur, ancak nanosferler kendini montaj öncesinde faz transfer olması gerekiyordu. Tek tabakalı film oluşturulduktan sonra tipik olarak, bir alt-tabaka üzerine taşınması gerekmektedir. Mayya vd. 3 su-toluen arayüzünde nanosferler sınırlı ve yüzey gerilimi gradyanlarla şablon serbest yüzeylerde üzerine onları transfer. Benzer şekilde, Johnson <em&gt; et al. daha sonra 4 süspanse gümüş fazla ligand nanosferler ve iki karışmayan sıvılardan yüzey gerilimi gradyanları kullanılarak şişenin duvarları nanopartiküller kadar çevrilmiştir. Montaj teknikleri daha verimli teknikleri için ihtiyaç büyük ölçekli nanoparçacık film üretiminin geliştirilmesine yardımcı olmak tabi bu konuların her adrese var iken. Burada, Şekil 1 &#39;de gösterilen tek bir&#39; tek-kap &#39;tekniği için, yukarıda açıklanan üç öz montaj sorunları birleştiren basit ve sağlam bir tekniği göstermektedir. Bir su ile karışabilen bir organik çözücü (örneğin, tetrahidrofuran, dimeythl sülfoksit) için kullanılır İlk hızla ve verimli bir şekilde nanopartiküllerin (örneğin altın nanosferler nanoçubuklar, vb) üzerine tiol-ligandları (örneğin, tiol-alkan, tiol-ene, tiol-fenol) işlevselleştirilmesi. Karışım daha sonra makroskopik, yüksek yoğunluklu, Monola içine nanopartiküllerinin kendini montaj sürücülerhava-sıvı arayüzünde Haber ve filmler faz ayırma yöntemi. Son olarak, nanopartiküller tek tabakalı filmleri su / organik çözücü karışımı, Şekil 2 ve Şekil 3 ikinci yüzey gerilimi gradyanları kullanılarak şablon içermeyen alt-tabakalar üzerine oluşturur.

<table><tbody><tr><td>1,6-hexanedithiol</td><td>Sigma</td><td>H12005-5G</td><td></td></tr><tr><td>1-dodecanethiol</td><td>Sigma</td><td>471364-100ML</td><td></td></tr><tr><td>20 ml liquid scintillation vials</td><td>Sigma</td><td>Z253081-1PAK</td><td></td></tr><tr><td>Acetone</td><td>Sigma</td><td>650501-1L</td><td></td></tr><tr><td>Amicon ultra-15 centrifugal filter</td><td>Millipore</td><td>100K</td><td></td></tr><tr><td>Centrifuge</td><td>Sorvall</td><td>RC5B</td><td></td></tr><tr><td>Centrifuge</td><td>Eppendorf</td><td>5810R</td><td></td></tr><tr><td>Deionized water</td><td>In-house</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Glass slides</td><td>Sigma</td><td>CLS294875X25-72EA</td><td></td></tr><tr><td>15 nm gold nanospheres</td><td>Ted Pella, Inc</td><td>15703-1</td><td></td></tr><tr><td>Hexamethyldisilazane</td><td>Sigma</td><td>52619-50ML</td><td></td></tr><tr><td>Hydrogen peroxide (30%)</td><td>Sigma</td><td>216763-100ML</td><td></td></tr><tr><td>Scanning electron microscope</td><td>Carl Zeiss</td><td>Model 55</td><td></td></tr><tr><td>Polished silicon wafer</td><td>Sun Edison</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>spectrometer</td><td>OceanOptics</td><td>USB4000-VIS-NIR</td><td></td></tr><tr><td>Sulfuric acid</td><td>Fisher</td><td>A300-212</td><td></td></tr><tr><td>Tetrahydrofuran</td><td>Sigma</td><td>401757-100ML</td><td></td></tr></tbody></table>

a technique to functionalize and self-assemble macroscopic nanoparticle-ligand monolayer films onto template-free substrates

Bu protokol ligand kaplı nanopartiküller 1, 2 oluşan makroskopik tek tabakalı filmler oluşturmak için bir öz-montaj tekniği anlatılmaktadır. Basit, dayanıklı ve etkili bir şekilde ölçeklenebilir teknik altın nanopartikül yüzey üzerine tiyol gruplarının hızlı bir aşılama için izin veren bir karışabilir bir su / organik çözücü karışımı içinde tiol ligandlarla metal nanopartiküller functionalizes. Nanopartiküller üzerinde hidrofobik ligandlar, daha sonra hızlı bir faz, sulu süspansiyondan göre nano-tanecikleri ayırmak ve hava-sıvı arayüzü bunları sınırlandırmak. Bu, hava-sıvı arayüzü de tek tabakalı etki oluşturmak için ligand kaplı nanopartiküller tahrik eder. Bu şablon içermeyen alt-tabakalar üzerine arabiriminden nanopartiküllerin taşınmasını sağlayan gibi suda karışabilen organik çözücülerin kullanılması önemlidir. Akış, bir yüzey gerilimi gradyan 3, 4 aracılığı ile ve makroskopik olarak, yüksek yoğunluklu, tek tabaka nanop oluştururmadde-ligand filmler. Bu kendi kendine montaj tekniği farklı bileşimler, büyüklükteki parçacıkların kullanımını içerir, ve şekil ve yaygın uygulamalar için düşük maliyetli, makroskopik olarak, yüksek yoğunluklu, tek tabaka nanoparçacık filmler üretmek için etkili bir montaj yönteminin yol açabilir genelleştirilebilir .

Şekil 1 (a) hemen karıştırıldıktan sonra altın nanoküre, tiol-alkan ligand, tetrahidrofuran ve bir cam şişe içinde, su içinde bir süspansiyonu gösterir. Bir üç ana kendini montaj aşamalarının şematik, faz transferi, faz ayırma ve yüzey gerilimi degrade ettiği bir film taşıma, Şekil 1 &#39;de gösterilmiştir (b) şişenin yan tarafına yakın hava-sıvı arayüzü genişletilmiş bir görünüm olarak. Ligandların ...

Watch this Scientific Journal Video about A Technique to Functionalize and Self-assemble Macroscopic Nanoparticle-ligand Monolayer Films onto Template-free Substrates at JoVE.com

A Technique to Functionalize and Self-assemble Macroscopic Nanoparticle-ligand Monolayer Films onto Template-free Substrates

Şablon ücretsiz zeminler üzerine makroskobik nanoparçacık-ligand tek katmanlı filmler işlevselleştirmek ve kendine monte Basit, sağlam ve ölçeklenebilir tekniği bu protokol açıklanmıştır.

Şablon-ücretsiz Substratlarm üzerine makroskobik Nanoparçacık-ligand tabakalı Filmler işlevselleştirmek ve Öz-montajı A Tekniği

This protocol describes a self-assembly technique to create macroscopic monolayer films composed of ligand-coated nanoparticles1,2. The simple, robust and ...

a-technique-to-functionalize-self-assemble-macroscopic-nanoparticle

Research

JoVE Journal

Chemistry

10.8K Görüntüleme.  Naval Research Laboratory.  Şablon ücretsiz zeminler üzerine makroskobik nanoparçacık-ligand tek katmanlı filmler işlevselleştirmek ve kendine monte Basit, sağlam ve ölçeklenebilir tekniği bu protokol açıklanmıştır. 

Video: A Technique to Functionalize and Self-assemble Macroscopic Nanoparticle-ligand Monolayer Films onto Template-free Substrates

Synthesis, Assembly, and Characterization of Monolayer Protected Gold Nanoparticle Films for Protein Monolayer Electrochemistry

Colloidal gold nanoparticles protected with alkanethiolate ligands called monolayer protected gold clusters (MPCs) are synthesized and subsequently incorporated into film assemblies that serve as adsorption platforms for protein monolayer electrochemistry (PME). PME is utilized as the model system for studying electrochemical properties of redox proteins by confining them to an adsorption platform at a modified electrode, which also serves as a redox partner for electron transfer (ET) reactions. Studies have shown that gold nanoparticle film assemblies of this nature provide for a more homogeneous protein adsorption environment and promote ET without distance dependence compared to the more traditional systems modified with alkanethiol self-assembled monolayers (SAM).1-3 In this paper, MPCs functionalized with hexanethiolate ligands are synthesized using a modified Brust reaction4 and characterized with ultraviolet visible (UV-Vis) spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM), and proton (1H) nuclear magnetic resonance (NMR). MPC films are assembled on SAM modified gold electrode interfaces by using a "dip cycle" method of alternating MPC layers and dithiol linking molecules. Film growth at gold electrode is tracked electrochemically by measuring changes to the double layer charging current of the system. Analogous films assembled on silane modified glass slides allow for optical monitoring of film growth and cross-sectional TEM analysis provides an estimated film thickness. During film assembly, manipulation of the MPC ligand protection as well as the interparticle linkage mechanism allow for networked films, that are readily adaptable, to interface with redox protein having different adsorption mechanism. For example, Pseudomonas aeruginosa azurin (AZ) can be adsorbed hydrophobically to dithiol-linked films of hexanethiolate MPCs and cytochrome c (cyt c) can be immobilized electrostatically at a carboxylic acid modified MPC interfacial layer. In this report, we focus on the film protocol for the AZ system exclusively. Investigations involving the adsorption of proteins on MPC modified synthetic platforms could further the understanding of interactions between biomolecules and man-made materials, and consequently aid the development of biosensor schemes, ET modeling systems, and synthetic biocompatible materials.5-8

Alkanethiolate stabilized gold colloids known as monolayer protected clusters (MPCs) are synthesized, characterized, and assembled into thin films as an adsorption interface for protein monolayer electrochemistry of simple redox protein like Pseudomonas aeruginosa azurin (AZ) and cytochrome c (cyt c).

Monolayer sentezi, Montaj ve Karakterizasyonu Protein Monolayer Elektrokimya Korumalı Altın Nanopartikül Filmler

Colloidal gold nanoparticles protected with alkanethiolate ligands called monolayer protected gold clusters (MPCs) are synthesized and subsequently ...

Biyomühendislik

Atomically Defined Templates for Epitaxial Growth of Complex Oxide Thin Films

Atomically defined substrate surfaces are prerequisite for the epitaxial growth of complex oxide thin films. In this protocol, two approaches to obtain such surfaces are described. The first approach is the preparation of single terminated perovskite SrTiO3 (001) and DyScO3 (110) substrates. Wet etching was used to selectively remove one of the two possible surface terminations, while an annealing step was used to increase the smoothness of the surface. The resulting single terminated surfaces allow for the heteroepitaxial growth of perovskite oxide thin films with high crystalline quality and well-defined interfaces between substrate and film. In the second approach, seed layers for epitaxial film growth on arbitrary substrates were created by Langmuir-Blodgett (LB) deposition of nanosheets. As model system Ca2Nb3O10- nanosheets were used, prepared by delamination of their layered parent compound HCa2Nb3O10. A key advantage of creating seed layers with nanosheets is that relatively expensive and size-limited single crystalline substrates can be replaced by virtually any substrate material.

Various procedures are outlined to prepare atomically defined templates for epitaxial growth of complex oxide thin films. Chemical treatments of single crystalline SrTiO3 (001) and DyScO3 (110) substrates were performed to obtain atomically smooth, single terminated surfaces. Ca2 Nb3 O10- nanosheets were used to create atomically defined templates on arbitrary substrates.

Karmaşık Oksit İnce Filmlerin Epitaksiyel Büyüme için atomik Tanımlı Şablonlar

Atomically defined substrate surfaces are prerequisite for the epitaxial growth of complex oxide thin films. In this protocol, two approaches to obtain ...

Kimya

Fabrication of Large-area Free-standing Ultrathin Polymer Films

This procedure describes a method for the fabrication of large-area and ultrathin free-standing polymer films. Typically, ultrathin films are prepared using either sacrificial layers, which may damage the film or affect its mechanical properties, or they are made on freshly cleaved mica, a substrate that is difficult to scale. Further, the size of ultrathin film is typically limited to a few square millimeters. In this method, we modify a surface with a polyelectrolyte that alters the strength of adhesion between polymer and deposition substrate. The polyelectrolyte can be shown to remain on the wafer using spectroscopy, and a treated wafer can be used to produce multiple films, indicating that at best minimal amounts of the polyelectrolyte are added to the film. The process has thus far been shown to be limited in scalability only by the size of the coating equipment, and is expected to be readily scalable to industrial processes. In this study, the protocol for making the solutions, preparing the deposition surface, and producing the films is described.

We describe a method for the fabrication of large-area (up to 13 cm diameter) and ultrathin (as thin as 8 nm) polymer films. Instead of using a sacrificial interlayer to delaminate the film from its substrate, we use a self-limiting surface treatment suitable for arbitrarily large areas.

Geniş alanlı Fabrikasyon Ultrathin Polimer Filmler Serbest ayakta

This procedure describes a method for the fabrication of large-area and ultrathin free-standing polymer films.  Typically, ultrathin films are prepared ...

Using Polystyrene-block-poly(acrylic acid)-coated Metal Nanoparticles as Monomers for Their Homo- and Co-polymerization

We present a template-free method for &#8220;polymerizing&#8221; nanoparticles into long chains without side branches. A variety of nanoparticles are encapsulated in polystyrene-block-poly(acrylic acid) (PSPAA) shells and then used as monomers for their self-assembly. Spherical PSPAA micelles upon acid treatment are known to assemble into cylindrical micelles. Exploiting this tendency, the core-shell nanoparticles are induced to aggregate, coalesce, and then transform into long chains. When more than one type of nanoparticles are used, random and block &#8220;copolymers&#8221; of nanoparticles can be obtained. Detailed procedures are reported for the PSPAA encapsulation of nanoparticles, homo- and co-polymerization of the core-shell nanoparticles, separation and purification of the resulting nanoparticle chains. Transformations of single-line chains into double- and triple-line chains are also presented. The synergy between the polymer shell and the embedded nanoparticles leads to an unusual chain-growth polymerization mode, giving long nanoparticle chains that are distinct from the products of the traditional step-growth aggregation process.

Using Polystyrene-block-polyacrylic acid-coated Metal Nanoparticles as Monomers for Their Homo- and Co-polymerization

We report protocols for &#8220;polymerizing&#8221; various types of polymer-encapsulated metal nanoparticles into long chains of &#8220;homo-&#8220; and &#8220;co-polymers&#8221;.

Polistiren kullanma<em&gt; Bloğu</em&gt; -poli (Akrilik asit) Bunların homo- ve ko-polimerizasyon için monomer olarak metal Nanopartiküller -kaplı

We present a template-free method for &#8220;polymerizing&#8221; nanoparticles into long chains without side branches. A variety of nanoparticles are ...

Layer-by-layer Synthesis and Transfer of Freestanding Conjugated Microporous Polymer Nanomembranes

CMP as large surface area materials have attracted growing interest recently, due to their high variability in the incorporation of functional groups in combination with their outstanding thermal and chemical stability, and low densities. However, their insoluble nature causes problems in their processing since usually applied techniques such as spin coating are not available. Especially for membrane applications, where the processing of CMP as thin films is desirable, the processing problems have hindered their commercial application.
Here we describe the interfacial synthesis of CMP thin films on functionalized substrates via molecular layer-by-layer (l-b-l) synthesis. This process allows the preparation of films with desired thickness and composition and even desired composition gradients.
The use of sacrificial supports allows the preparation of freestanding membranes by dissolution of the support after the synthesis. To handle such ultra-thin freestanding membranes the protection with sacrificial coatings showed great promise, to avoid rupture of the nanomembranes. To transfer the nanomembranes to the desired substrate, the coated membranes are upfloated at the air-liquid interface and then transferred via dip coating.

In this paper we describe the interfacial synthesis of conjugated microporous polymers (CMP) on sacrificial substrates, and the dissolution of the substrate for the preparation of freestanding CMP nanomembranes. In addition, we will describe how the fragile nanomembranes can be transferred to other substrates.

Katman-katman Sentezi ve Müstakil Konjuge mikro gözenekli polimer Nanomembranlar Devri

CMP as large surface area materials have attracted growing interest recently, due to their high variability in the incorporation of functional groups in ...

Facile Preparation of Internally Self-assembled Lipid Particles Stabilized by Carbon Nanotubes

We present a facile method to prepare nanostructured lipid particles stabilized by carbon nanotubes (CNTs). Single-walled (pristine) and multi-walled (functionalized) CNTs are used as stabilizers to produce Pickering type oil-in-water (O/W) emulsions. Lipids namely, Dimodan U and Phytantriol are used as emulsifiers, which in excess water self-assemble into the bicontinuous cubic Pn3m phase. This highly viscous phase is fragmented into smaller particles using a probe ultrasonicator in presence of conventional surfactant stabilizers or CNTs as done here. Initially, the CNTs (powder form) are dispersed in water followed by further ultrasonication with the molten lipid to form the final emulsion. During this process the CNTs get coated with lipid molecules, which in turn are presumed to surround the lipid droplets to form a particulate emulsion that is stable for months. The average size of CNT-stabilized nanostructured lipid particles is in the submicron range, which compares well with the particles stabilized using conventional surfactants. Small angle X-ray scattering data confirms the retention of the original Pn3m cubic phase in the CNT-stabilized lipid dispersions as compared to the pure lipid phase (bulk state). Blue shift and lowering of the intensities in characteristic G and G&#39; bands of CNTs observed in Raman spectroscopy characterize the interaction between CNT surface and lipid molecules. These results suggest that the interactions between the CNTs and lipids are responsible for their mutual stabilization in aqueous solutions. As the concentrations of CNTs employed for stabilization are very low and lipid molecules are able to functionalize the CNTs, the toxicity of CNTs is expected to be insignificant while their biocompatibility is greatly enhanced. Hence the present approach finds a great potential in various biomedical applications, for instance, for developing hybrid nanocarrier systems for the delivery of multiple functional molecules as in combination therapy or polytherapy.

We report on a smart application of carbon nanotubes for kinetic stabilization of lipid particles that contain self-assembled nanostructures in their cores. The preparation of lipid particles requires rather low concentrations of carbon nanotubes permitting their use in biomedical applications such as drug delivery.

Karbon Nanotüpler tarafından Stabilize İçeriden Kendinden monte Lipid Parçacıklar uyduruk hazırlanması

We present a facile method to prepare nanostructured lipid particles stabilized by carbon nanotubes (CNTs). Single-walled (pristine) and multi-walled ...

Large Area Substrate-Based Nanofabrication of Controllable and Customizable Gold Nanoparticles Via Capped Dewetting

Recent scientific advances in the utilization of metallic nanoparticle for enhanced energy conversion efficiency, improved optical device performance, and high-density data storage have demonstrated the potential benefit of their use in industrial applications. These applications require precise control over nanoparticle size, spacing, and sometimes shape. These requirements have resulted in the use of time and cost intensive processing steps to produce nanoparticles, thus making the transition to industrial application unrealistic. This protocol will resolve this issue by providing a scalable and affordable method for the large-area production of nanoparticle films with improved nanoparticle control compared to the current techniques. In this article, the process will be demonstrated with gold, but other metals can also be used.

This protocol details a novel nano-manufacturing technique that can be used to make controllable and customizable nanoparticle films over large areas based on the self-assembly of dewetting of capped metal films.

Geniş bir alan Nanofabrication çok Millî olan Dewetting üzerinden kontrol edilebilir ve özelleştirilebilir altın nano tanecikleri ve substrat tabanlı

Recent scientific advances in the utilization of metallic nanoparticle for enhanced energy conversion efficiency, improved optical device performance, and ...

Mühendislik

Preparation of Thermoresponsive Nanostructured Surfaces for Tissue Engineering

Thermoresponsive poly(N-isopropylacrylamide) (PIPAAm)-immobilized surfaces for controlling cell adhesion and detachment were fabricated by the Langmuir-Schaefer method. Amphiphilic block copolymers composed of polystyrene and PIPAAm (St-IPAAms) were synthesized by reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) radical polymerization. A chloroform solution of St-IPAAm molecules was gently dropped into a Langmuir-trough apparatus, and both barriers of the apparatus were moved horizontally to compress the film to regulate its density. Then, the St-IPAAm Langmuir film was horizontally transferred onto a hydrophobically modified glass substrate by a surface-fixed device. Atomic force microscopy images clearly revealed nanoscale sea-island structures on the surface. The strength, rate, and quality of cell adhesion and detachment on the prepared surface were modulated by changes in temperature across the lower critical solution temperature range of PIPAAm molecules. In addition, a two-dimensional cell structure (cell sheet) was successfully recovered on the optimized surfaces. These unique PIPAAm surfaces may be useful for controlling the strength of cell adhesion and detachment.

Nanoscaled sea-island surfaces composed of thermoresponsive block copolymers were fabricated by the Langmuir-Schaefer method for controlling spontaneous cell adhesion and detachment. Both the preparation of the surface and the adhesion and detachment of cells on the surface were visualized.

Doku Mühendisliği Thermoresponsive Nanostructured Yüzeylerin Hazırlanması

Thermoresponsive poly(N-isopropylacrylamide) (PIPAAm)-immobilized surfaces for controlling cell adhesion and detachment were fabricated by the ...

Expanding Nanopatterned Substrates Using Stitch Technique for Nanotopographical Modulation of Cell Behavior

Substrate nanotopography has been shown to be a potent modulator of cell phenotype and function. To dissect nanotopography modulation of cell behavior, a large area of nanopatterned substrate is desirable so that enough cells can be cultured on the nanotopography for subsequent biochemical and molecular biology analyses. However, current nanofabrication techniques have limitations to generate highly defined nanopatterns over a large area. Herein, we present a method to expand nanopatterned substrates from a small, highly defined nanopattern to a large area using stitch technique. The method combines multiple techniques, involving soft lithography to replicate poly(dimethylsiloxane) (PDMS) molds from a well-defined mold, stitch technique to assemble multiple PDMS molds to a single large mold, and nanoimprinting to generate a master mold on polystyrene (PS) substrates. With the PS master mold, we produce PDMS working substrates and demonstrate nanotopographical modulation of cell spreading. This method provides a simple, affordable yet versatile avenue to generate well-defined nanopatterns over large areas, and is potentially extended to create micro-/nanoscale devices with hybrid components.

A protocol for producing a large area of nanopatterned substrate from small nanopatterned molds for study of nanotopographical modulation of cell behavior is presented.

Hücre Davranış Nanotopographical Modülasyon için nano Substratları kullanma Dikiş Tekniği Genişleyen

Substrate nanotopography has been shown to be a potent modulator of cell phenotype and function. To dissect nanotopography modulation of cell behavior, a ...

Ligand Nano-cluster Arrays in a Supported Lipid Bilayer

Currently there is considerable interest in creating ordered arrays of adhesive protein islands in a sea of passivated surface for cell biological studies. In the past years, it has become increasingly clear that living cells respond, not only to the biochemical nature of the molecules presented to them but also to the way these molecules are presented. Creating protein micro-patterns is therefore now standard in many biology laboratories; nano-patterns are also more accessible. However, in the context of cell-cell interactions, there is a need to pattern not only proteins but also lipid bilayers. Such dual proteo-lipidic patterning has so far not been easily accessible. We offer a facile technique to create protein nano-dots supported on glass and propose a method to backfill the inter-dot space with a supported lipid bilayer (SLB). From photo-bleaching of tracer fluorescent lipids included in the SLB, we demonstrate that the bilayer exhibits considerable in-plane fluidity. Functionalizing the protein dots with fluorescent groups allows us to image them and to show that they are ordered in a regular hexagonal lattice. The typical dot size is about 800 nm and the spacing demonstrated here is 2 microns. These substrates are expected to serve as useful platforms for cell adhesion, migration and mechano-sensing studies.

We present a protocol to functionalize glass with nanometric protein patches surrounded by a fluid lipid bilayer. These substrates are compatible with advanced optical microscopy and are expected to serve as platform for cell adhesion and migration studies.

Şablon-ücretsiz Substratlarm üzerine makroskobik Nanoparçacık-ligand tabakalı Filmler işlevselleştirmek ve Öz-montajı A Tekniği

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler