Bu çalışmanın maddi destek Enerji DOE- Laboratuvarı Yönetmen Araştırma ve Geliştirme (LDRD) Stratejik Girişimi Programı Bölümü tarafından sağlanmıştır. Bizim deneyler bize yardımcı olmak için kendi zaman ve uzmanlık sağlamak için Bay Henry Sessions ve Bay Charles Shick teşekkür ederim.

1. Nanomalzemeler Sentez Protokolü <ol><li> 25 mM Fe 2 bir stok çözeltisi O 3 hazırlayın. Not: Aksi belirtilmedikçe tüm stok çözeltileri, deiyonize su kullanılarak hazırlanırlar. </li><li> 25 ml&#39;lik bir konik şişe al. </li><li> 10 ml deiyonize edilmiş (Di) su ve bir karıştırma çubuğu ilave edin ve bir ısıtma bloğu üzerine yerleştirin. </li><li> Bu şişeye Fe 2 O 3 stok solüsyonu (25 mM), 100 ul ekle. </li><li> yaklaşık olarak 5 dakika boyunca karıştırılarak çözelti ısıtın. </li><li> 10 ml su, sodyum sitrat 0.1 g çözülmesiyle 10 ml% 1 sodyum sitrat hazırlayın. </li><li> Fe 2 O 3 sulu çözelti içeren 25 ml&#39;lik bir şişeye,% 1 sodyum sitrat çözeltisi 1 ml. </li><li> Çıban (100 ° C) çözüm getirin. </li><li> 0.01 M chloroauric asit 250 ul ekle. </li><li> 10 dakika boyunca 100 ° C&#39;da, çözelti ısıtma devam edin. Birkaç dakika (2-3 dakika) sonra, çözelti, kırmızı / kahverengi indica dönerAu nanopartiküller üretilmektedir ting. </li><li> ısıtma bloğundan çözüm çıkarın ve RT (yaklaşık 20 ° C) (1-2 saat) serinlemek için bekleyin. </li><li> 4.700 x g&#39;de 7 dakika boyunca santrifüj ile saflaştınlır örnekleri. </li><li> santrifüj örneklerden süpernatantı. </li><li> 10 ml&#39;ye kadar DI su içinde santrifüj nano-tanecikleri, yeniden dağıtılır. </li></ol> 2. Nanopartiküller Karakterizasyonu <ol><li> SEM / EDX karakterizasyonu: <ol><li> Bir bakır ızgara üzerinde santrifüj nanopartiküllerin 1-2 ul yerleştirin ve 1 saat kurumasını bekleyin. </li><li> Temiz bir kapta örnek yerleştirin ve karakterizasyonu için SEM / EDX götürün. 11,12 </li></ol></li><li> UV-Vis karakterizasyonu: <ol><li> UV-Vis açın ve 10-15 dakika ısınmasını bekleyin. </li><li> Bir referans DI su spektrumu kaydedin. </li><li> Bir metakrilat küvet içinde nanopartikül en sulu çözelti 1 ml yerleştirin1000 nm - ve = 300 UV-Vis spektrumları dalgaboyu l üzerinde kayıt. </li><li> ~ 1.2 daha az maksimum absorbans tutarak sinyal doygunluğu kaçının. gözlenen maksimum absorbans büyükse, numune seyreltilmesi veya daha kısa bir yol uzunluğu küvet kullanarak pik yüksekliği azaltmak. Not: Au Yüzey plazmon bandı (λ 525 nm ≈) kolayca dikkat edilmelidir. </li></ol></li><li> manyetik manipülasyon <ol><li> metakrilat küvetlerde plasmonik / manyetik nano kırmızı / kahverengi sulu örneklerin 3 ml yerleştirin. </li><li> küvetin yakın bir ticari olarak satın alınan mıknatıs (~ 100 Gauss) yerleştirin. Not: Birkaç dakika içinde, tüm manyetik / plasmonik nanopartiküller mıknatıs yerleştirilen metakrilat küvet tarafına &quot;bağlı&quot; dır. Çözüm Au Fe 2 tevdi sonra bile nanopartiküller manyetik özelliklerini muhafaza ettiğini belirten renksiz kahverengi döndü </sub&gt; O 3 yüzey. </li></ol></li><li> İndaktif Plazma Kütle Spektrometre (ICP-MS) analizi. 13 <ol><li> Bu analizde nanoparçacık çözümleri sulu örnekleri kullanın. </li><li> Özet önce% 2 nitrik asit, 10 ml lik bir son hacme sahip tüpler tüm örnekleri aktarılarak Kütle analizi deneyler için iyonik formda bunları dönüştürmek için nitrik asit içinde nanopartikül örnekleri arıtıldı. sindirim gerçekleşmesi için 30 dakika bekleyin. </li><li> Bunlar analit (örneğin, Au, Fe), bilinen yoğunluklarda bir kalibrasyon eğrisi oluşturmak. </li><li> 10 ppb Rh ve In içeren ve iç standart solüsyonu ile başak örnekleri, üreticinin talimatlarına uygun olarak, ICP-MS yarı-kantitatif modunda analiz eder. Bu teknik, bir NIST takip çok elemanlı standart analiz (10 ppb olarak 100 ppb Li, Mn, Fe, Co, Sr, Cd, Bi, ve u) gerektirir. </li><li> intensiti ile standardı için belirlenen yoğunluklarının karşılaştırılmasıDiğer örnekler için es seçilen elemanlar için yaklaşık konsantrasyonlar elde edilir. Plazma ve enstrüman sürüklenir hesaba katılması için, tüm numuneler tüm örneklerin eklendi yılında 10 ppb konsantrasyonu en az olmalıdır. </li><li> Aşağıdaki adımları uygulayarak hazırlanan çözümler için ilgi analitlerin element konsantrasyonunu belirlemek: <ol><li> Çok elemanlı standart bir başlangıç ​​kalibrasyonu doğrulama örnek (içinde 10 ppb ve 75 ppb, Li, Mg, Fe, Co, Sr, Cd, Bi, ve u) uygulayın. </li><li> iyonu giderilmiş su başlangıç ​​kalibrasyonu boş gerçekleştirin. </li><li> ilgi iki örnek üzerinde ICP-MS analiz gerçekleştirin. </li><li> Kalibrasyon doğrulama örnek multi-element standart (In 10 ppb ve 75 ppb Li, Mg, Fe, Co, Sr, Cd, Bi, ve U) performans devam edin. </li><li> deiyonize su kalibrasyon boş devam edin. Not: satıcı özelliklerine göre, ICP-MS ölçümleri% 20 belirsizlik var. Nano malzeme laboratuvar çalışması af altında yapıldıume kaput. Kaput kanat çene seviyesinin üzerinde ise KKE (laboratuvar önlüğü, önlük, ince mil nitril arızi temas eldiven ve gözlük) ve bir yüz kalkanı kullanılmalıdır. nano malzemeler ile çalışırken Asgari KKE gerekli; nanomalzemeleri işlerken tek kullanımlık laboratuvar önlüğü, yan siperleri olan tesadüfi temas ve koruyucu gözlük için ince mil nitril eldiven laboratuvarda yıpranmış olacaktır. Nano malzeme taşıyan atık düzenli çöp veya boşa koymak edilmeyecektir. </li></ol></li></ol></li></ol> 3. Lazer Isıtma Deneyi <ol><li> lazer güç kaynağı ve denge açın. Not: Bu deneyde (λ = 532 nm) &#39;de kullanılan lazer dalga boyu mümkün olduğu kadar yakın lspr emme zirve eşleşecek şekilde seçilir. Bununla birlikte, fototermal etkiler nanopartiküller absorbans ile üst üste bir dalga boyu kullanılarak indüklenebilir. rezonans üzerindeki ışıklı zaman ısıtma verimi sadece büyüktür. </li><li> onlar d böylece denge pencereleri yerleştirino lazer yolunu tıkayabilir ya da kızılötesi (IR) ısıl bloke. IR termokupl temassız sıcaklık probları ve ölçümü net bir görüş hattına sahip olmalıdır yüzey. Şekil 1 deney düzeneği şematik gösterir. </li><li> IR termokupl koruyucu kılıfı çıkarın. </li><li> , Ölçüm adlandırma, veri toplama yazılım programını açın ve çalıştırın &quot;ısınma&quot;. özel yazılım programı, zamanın bir fonksiyonu olarak denge ve termokupl direnç değerlerini toplar ve program çalışırken bir veri dosyasına bu değerleri kaydeder. </li><li> Sistem ısınmak için izin vermek için en az 20 dakika süreyle ölçüm çalıştırın. </li><li> Sistem ısınırken, bir metakrilat küvet içinde istenen çözümün uygun miktarda (3 ml) pipetleme örnek hazırlamak. Burada kullanılan miktarlar, standart küvetler için çözelti 3 mi, ve yarı-mikro küvetlerin 1 ml&#39;dir. </li><li> düşük taşları için lazer gücünü ayarlamaBurada kullanılan lazer sistemi için 1.5 A bir zorlukla görünür ışın üretir ing. Lazer ışını nokta engelsiz ve IR termokupl odak noktasında kalır emin olmak için kontrol edin. </li><li> küvetinin yan termokupl ve lazer ışını noktasının IR ölçüm kirişine dik olan çözeltinin merkezine çarpacak şekilde bir denge koluna örnek yerleştirin. </li><li> kiriş artık görünür oluncaya kadar lazer gücünü azaltın, ama güç kaynağını kapatmayın. </li><li> 20 dakika sonra ısınma tamamlanır. Yazılımın dışında ölçüm programı ve çıkış durdurun. </li><li> dengeyi yeniden sıfır. Veri toplama yazılım programını açın çalıştırmak tıklatın ve sonra veri dosyası için bir ad oluşturun. Deney dosyasını adlandırma ve tıkladıktan sonra çalışacaktır &quot;Kaydet.&quot; Kesin deneysel rutin istenen bilgilere bağlıdır, ancak bir örnek rutin burada sağlanır. <ol><li> Veri toplama başlatın. 120 saniye sonra, l açmakİstediğiniz ayara (a ~ 20 mikron spot içine odaklanmış bu deneylerde, 1.2 W 3.8 x 10 5 W / cm 2 ~ ile gelir) için aser güç. Daha sonra minimum ayara lazer gücü ayarlamak ve lazer güç kaynağını kapatın, başka 1.000 saniye veri toplamak. ölçüm kesilmeden önce başka bir 1.000 sn veri toplamaya devam. </li></ol></li><li> Deneysel rutin tamamlandıktan sonra, program dışına çıkmak, her şeyi kapatın ve yeniden kapak tüm ekipman. Bir ASCII formatında ve daha fazla sürecinde deneysel verileri kaydetmek ve ek yazılım kullanarak analiz eder. </li></ol>

<ol>
	<li>Barber, D., Freestone, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+investigation+of+the+origin+of+the+colour+of+the+Lycurgus+Cup+by+analytical+transmission+electron+microscopy.">An investigation of the origin of the colour of the Lycurgus Cup by analytical transmission electron microscopy.</a> Archaeometry. 32 (1), 33-45 (1990).</li><li>Ozbay, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmonics:+merging+photonics+and+electronics+at+nanoscale+dimensions.">Plasmonics: merging photonics and electronics at nanoscale dimensions.</a> Science. 311 (5758), 189-193 (2006).</li><li>Murphy, C. 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=Anisotropic+metal+nanoparticles:+synthesis,+assembly,+and+optical+applications.">Anisotropic metal nanoparticles: synthesis, assembly, and optical applications.</a> J. Phys. Chem. B. 109 (29), 13857-13870 (2005).</li><li>Luo, Y. L., Shiao, Y. S., Huang, Y. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Release+of+photoactivatable+drugs+from+plasmonic+nanoparticles+for+targeted+cancer+therapy.">Release of photoactivatable drugs from plasmonic nanoparticles for targeted cancer therapy.</a> ACS Nano. 5 (10), 7796-7804 (2011).</li><li>Murph, S. E. H., 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=Manganese-gold+nanoparticles+as+an+MRI+positive+contrast+agent+in+mesenchymal+stem+cell+labeling.">Manganese-gold nanoparticles as an MRI positive contrast agent in mesenchymal stem cell labeling.</a> J. Nanopart. Res. 14 (4), 1-13 (2012).</li><li>Maier, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Plasmonics: fundamentals and applications: fundamentals and applications. , (2007).</li><li>Bigall, N. C., Parak, W. J., Dorfs, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescent+magnetic+and+plasmonic-Hybrid+multifunctional+colloidal+nano+objects.">Fluorescent magnetic and plasmonic-Hybrid multifunctional colloidal nano objects.</a> Nano Today. 7 (4), 282-296 (2012).</li><li>Larson, T. A., Bankson, J., Aaron, J., Sokolov, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hybrid+plasmonic+magnetic+nanoparticles+as+molecular+specific+agents+for+MRI/optical+imaging+and+photothermal+therapy+of+cancer+cells.">Hybrid plasmonic magnetic nanoparticles as molecular specific agents for MRI/optical imaging and photothermal therapy of cancer cells.</a> Nanotechnology. 18 (32), 325101 (2007).</li><li>Hung, W. H., Aykol, M., Valley, D., Hou, W., Cronin, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmon+resonant+enhancement+of+carbon+monoxide+catalysis.">Plasmon resonant enhancement of carbon monoxide catalysis.</a> Nano Lett. 10 (4), 1314-1318 (2010).</li><li>Neumann, 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=Solar+vapor+generation+enabled+by+nanoparticles.">Solar vapor generation enabled by nanoparticles.</a> Acs Nano. 7 (1), 42-49 (2012).</li><li>Szirmae, A., Fisher, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Techniques of Electron Microscopy, Diffraction, and Microprobe Analysis. 372, (1963).</li><li>Goldstein, 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=.">.</a> Scanning electron microscopy and X-ray microanalysis: a text for biologists, materials scientists, and geologists. , (2012).</li><li>Kennedy, J. F., Xu, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Practical+guide+to+ICP-MS,+Robert+Thomas.+Marcel+Dekker,+INC,+New+York,+USA+(2004).">Practical guide to ICP-MS, Robert Thomas. Marcel Dekker, INC, New York, USA (2004).</a> Carbohydr. Polym. 62 (4), 393 (2005).</li><li>Georgakilas, V., 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=Decorating+carbon+nanotubes+with+metal+or+semiconductor+nanoparticles.">Decorating carbon nanotubes with metal or semiconductor nanoparticles.</a> J. Mater. Chem. 17 (26), 2679-2694 (2007).</li><li>Murph, S. E. H., 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=Tuning+of+size+and+shape+of+Au-Pt+nanocatalysts+for+direct+methanol+fuel+cells.">Tuning of size and shape of Au-Pt nanocatalysts for direct methanol fuel cells.</a> J. Nanopart. Res. 13 (12), 6347-6364 (2011).</li><li>Unrine, J. M., 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=Evidence+for+bioavailability+of+Au+nanoparticles+from+soil+and+biodistribution+within+earthworms+(Eisenia+fetida).">Evidence for bioavailability of Au nanoparticles from soil and biodistribution within earthworms (Eisenia fetida).</a> Environ. Sci. Technol. 44 (21), 8308-8313 (2010).</li><li>Hunyadi Murph, S. 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=.">.</a> ACS Symp. Ser. , 127-163 (2011).</li><li>Murph, S., Murphy, C. J., Leach, A., Gall, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Possible+Oriented+Attachment+Growth+Mechanism+for+Silver+Nanowire+Formation.">A Possible Oriented Attachment Growth Mechanism for Silver Nanowire Formation.</a> Cryst Growth Des. , (2015).</li><li>Hunyadi Murph, S. E., Heroux, K., Turick, C., Thomas, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Applications of Nanomaterials. Vol. 4 Nanomaterials and Nanostructures, (2012).</li><li>Murphy, C. 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=Chemical+sensing+and+imaging+with+metallic+nanorods.">Chemical sensing and imaging with metallic nanorods.</a> Chem. Comm. (5), 544-557 (2008).</li><li>Shanmukh, S., 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=Rapid+and+sensitive+detection+of+respiratory+virus+molecular+signatures+using+a+silver+nanorod+array+SERS+substrate.">Rapid and sensitive detection of respiratory virus molecular signatures using a silver nanorod array SERS substrate.</a> Nano Lett. 6 (11), 2630-2636 (2006).</li><li>Jaque, D., Vetrone, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Luminescence+nanothermometry.">Luminescence nanothermometry.</a> Nanoscale. 4 (15), 4301-4326 (2012).</li><li>Ebrahimi, S., Akhlaghi, Y., Kompany-Zareh, M., Rinnan, &. #. 1. 9. 7. ;. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nucleic+acid+based+fluorescent+nanothermometers.">Nucleic acid based fluorescent nanothermometers.</a> ACS Nano. 8 (10), 10372-10382 (2014).</li><li>Dias, J. T., 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=DNA+as+a+molecular+local+thermal+probe+for+the+analysis+of+magnetic+hyperthermia.">DNA as a molecular local thermal probe for the analysis of magnetic hyperthermia.</a> Angew. Chem. 125 (44), 11740-11743 (2013).</li></ol>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

o VIS-NIR bölgede güçlü ışığı emer ayarlı altın nanopartiküller plasmonik ısıtma istifade olarak hipertermi çalışmaları için optik ayarlanabilir altın nanopartiküller kullanımı cazip bir seçenektir. Burada açıklanan plasmonik ısıtma çalışmaları laboratuar hazırlanmış ve ticari olarak temin edilebilen demir oksit altın hibrid nanomalzemeleri kullanılarak incelendi. Koloidal altın nanospherical parçacıkları üretimi için en yaygın olarak kullanılan yöntemlerden biri, nötr altın chloroauric asit indirgenmesini (HAuCl 4) şunları içerir: Au (0), örneğin sodyum sitrat, sodyum borohidrid, vs. 15,16 sentezi gibi indirgeyici maddeler ile demir oksit nano altın nanopartiküller basittir. Kolayca, vb deney parametreleri, reaktanlar konsantrasyonları, indirgeyici maddeler, yüzey aktif maddeler, değiştirerek Au metal boyut, şekil ve yükleme kontrol edebilecek 17 Bu yaklaşım, Au nanoparticl üzerinde iyi kontrol elde edilirFe 2 O 3 üzerine e boyutları ve düzgün nanoparçacık yükleme. Diğer soy metaller, aynı zamanda, ilke olarak, ölçeklendirme için uygun olan, bu prosedürün 18 belirgin bir avantajı, reaksiyon prosedürü hava veya su içinde yapılabilir olmasıdır. Ag, Pt ve Pd dahil olmak üzere bu prosedür ile hazırlandı ve yapılabilir. Bu malzemeler, özel olarak sentezlenmiş malzeme ve prosedürlerin daha hazır ve daha ekonomik olduğu için ticari nanomalzemeleri ve / veya ölçeklenebilir-ıslak kimyasal prosedürleri kullanılarak büyük ölçekli tedavi uygulamaları veya biyolojik uygulamalar için idealdir. Bu metalik nano yüzey modifikasyonları bilim dünyasında ilgi de vardır. Organik (yüzey aktif maddeler, çift fonksiyonlu tioller, polimerler, amino asitler, proteinler, DNA) ve inorganik maddelerden (silis, diğer metaller, metal oksitler, vs.) 19 ayrıca çeşitli sahip nanokompozit materyalleri oluşturmak için, bu yüzeyler üzerine yüklendi ve fonksiyonalize edilebilir bir sayı tasarımlar, geometri,Biyolojik hedefleme, ilaç dağıtımı, algılama, görüntüleme, çevre uygulamaları, vb bileşimler ve çok fonksiyonlu yetenekleri, Yığın sıcaklığı ve kütle ölçümleri halihazırda mevcut olan teçhizat ile gerçekleştirmek için nispeten kolay Buna ek olarak, burada açıklanan fototermal tekniği, farklı malzemelerin plasmonik özelliklerini karakterize etmek için çok uygundur. numune hazırlama ve ölçüm kolaylığı diğer plasmonik teknikler / uygulamalar üzerinde ayrı bir avantaj. Örneğin, algılama yüzey aktif Raman spektroskopisi ve LSPR gibi teknikler tekrarlanabilirlik ve daha zorlu numuneler üzerinde karşılaştırma yapar substrat ve hedefin hem hazırlanmasında, 20,21 oldukça duyarlıdır. Yukarıda tarif edilen fototermal ölçümlerine olası bir dezavantajı, ısı yığın ölçeğinde olup, ısı transdüse edilir nanopartikül yüzeyi üzerinde ölçülür olmasıdır. Termo vardırBu yerel sıcaklık bilgileri, 22-24 sağlamak ancak bu onları daha zorlu uygulamak için yapım, daha karmaşık örnek hazırlama gerektirir metry teknikleri. Son olarak, burada tarif edilen ölçümler kolayca farklı süreçleri fototermal etkilerinin değerlendirilmesi için diğer teknikler (örneğin, fotokatalitik bozulması) 9 ile kombine edilebilir. Özetle, biz Fe 2 O 3 -Au çözümleri ve bunların fototermal karakterizasyonu nanopartiküller hibrid sentezini tarif etmişlerdir. Hatta Au 20 × küçük bir konsantrasyon ile, bu Fe 2 O 3 -Au nanopartiküller hibrit malzemelerin avantajlarını gösteren, AuNPs olduğunca verimli ısı sulu çözeltileri photothermally edebiliyoruz. Bundan başka, hibrid yapıların manyetik ve plasmonik özelliklere sahip olan bir çok fonksiyonlu bir yapı oluşturmak, hem de malzemelerin özelliklerini korurlar. Bu tür yapılar, biyomedikal uygulamalar için ilgi çekici8 ancak birçok ek kullanım tasavvur edilebilir.

Antik dikroik cam kullanımları ile başlayarak, 1 altın nanopartiküller (AuNPs) sık sık yeni teknolojilerin geliştirilmesine katkıda bulunmuştur. Bu teknolojiler 2,3 Daha modern örnekler algılayabilir ve kanser tedavisinde her iki gizleme cihazlar ve parçacıkları bulunmaktadır. 4,5 AuNPs pek çok kayda değer özelliklere sahip, ancak bunlar arasında en önemlisi yoğun ve son derece sınırlı elektromanyetik alanlar oluşturarak, kolektif salınımlar içine zaman olay elektromanyetik radyasyon rezonant sürücüler serbest elektron meydana lokalize yüzey plasmon rezonanslar (LSPRs), varlığıdır. 6 ilgi çekici bir yönü LSPRs onlar ayarlanabilir olmasıdır. Bu rezonans enerji AuNPs şekil ve boyutunu değiştirerek ya da çevre ortamının kırılma indeksi değiştirilerek ayarlanabilir vardır. Genel olarak bir başka AuNPs malı ve altın, nispeten pahalı olmasıdır. Bu altın daha çekici hale olsa dalüks bakış açısı, teknolojik uygulamalar için, bu bir dezavantaj ve genel kullanım için bir engel olabilir. Bu sorunun iki olası çözümler altın gibi benzer özellikler gösteren daha az pahalı alternatif malzeme arayan veya benzer özelliklere ancak değerli metal küçük miktarlarda olan bir kompozit malzeme oluşturmak için başka bir malzeme ile altın birleştirmek için bir yol buluyor. Iki veya daha fazla malzemenin fiziksel özelliklere sahip olan bir çok fonksiyonlu hibrid nano yapısını oluşturma imkanı sağlar olarak ikinci çözelti, belki de daha ilginçtir. 7 Bu yaygın olarak mevcuttur, ucuz ve toksik olmayan, çünkü demir (III) oksit, Fe 2 O 3, böyle bir karışımın bir bileşeni için mükemmel bir adaydır. Ayrıca, maghemit faz, γ-Fe 2 O 3, ferrimagnetic ve hematit faz, α-Fe 2 O 3, zayıf ferromanyetik olduğunu. Bu nedenle, kombinasyonFe 2 O 3 altın potansiyel plasmonik özellikleri sergileyen ve aynı zamanda dış manyetik alanların etkileşim, henüz belirgin saf altın daha az pahalı nanopartiküller elde olabilir. Böyle bir hibrid nanoyapı ilginç gerçek dünya uygulamaları bulabiliriz. Au kısım lokal olayı dönüştürür Örneğin, Fe 2 O 3 -Au nanopartiküller, 2 O 3 fonksiyon bir MRI kontrast madde olarak, Fe manyetik rezonans görüntüleme ve fototermal tedavisi. 8 Bu durumda aracılığıyla hem kanser tanı ve tedavisi için yararlı olduğu kanıtlanmıştır Işık LSPR sırasında emilen elektromanyetik enerji dağılımı yoluyla ısı. Buna ek olarak, Fe 2 O 3 -Au nanopartiküller görünür ışık aydınlatma altında CO 2&#39;ye CO katalitik dönüşüm plasmonik artış ortaya koymaktadır, ve bu yapılar da fototermal güneş enerjisi dönüşümü için kullanılabilir. 9,10 Thiraporu, basit bir ıslak kimyasal yöntemi kullanılarak Fe 2 O 3 -Au nanopartiküller sentezini açıklar. Melez yapı daha küçük AuNPs ile dekore edilmiş bir Fe 2 O 3 çekirdekten oluşur. Önemli olarak, Fe 2 elde O 3 -Au nanopartiküller çeşitli uygulamalar için yararlı olabilecek bir çok fonksiyonlu bir tanecik yarattığım oluşturucu malzemeleri, hem manyetik hem de plasmonik özelliklerini muhafaza etmektedir. bu melez nanopartiküllerin plasmonik kullanımlarını daha fazla açıklamak için, bir lazer ısıtma sistemi kullanılarak nanopartiküllerin fototermal karakterizasyonu de tarif edilmektedir. Fototermal ölçümleri Fe 2 O 3 -Au nanopartiküller da soy metal önemli ölçüde daha küçük bir konsantrasyon ile saf AuNPs olduğunca verimli bir şekilde sulu çözeltiler ısı mümkün melez olduğunu göstermektedir. Bu sonuçlar, maliyetleri düşürmek ve daha functionalit elde etmek için bileşim veya hibrid malzemeler kullanılarak yöntemi doğrulamakY.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="614">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Gold(III) chloride trihydrate&#160;</td>
			<td style="width:112px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">520918&#160;</td>
			<td style="width:167px;">&#8805;99.9% trace metals basis</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Iron(III) oxide</td>
			<td style="width:112px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">544884</td>
			<td style="width:167px;">nanopowder, &#60;50&#160;nm particle size (BET)</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Sodium citrate tribasic dihydrate</td>
			<td style="width:112px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">S4641</td>
			<td>ACS reagent, &#8805;99.0%&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">SEM</td>
			<td style="width:112px;">Hitachi&#160;</td>
			<td style="width:119px;">S8200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">TEM</td>
			<td style="width:112px;">Hitachi&#160;</td>
			<td style="width:119px;">H95000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">EDX</td>
			<td style="width:112px;">Oxford Instruments&#160;</td>
			<td style="width:119px;">SDD - X-Max</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">DLS</td>
			<td style="width:112px;">Brookhaven Instruments</td>
			<td style="width:119px;">NanoBrook Omni</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">ICP-MS</td>
			<td style="width:112px;">Agilent&#160;</td>
			<td style="width:119px;">7500s</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">UV-Vis-NIR spectrometer</td>
			<td style="width:112px;">Tec5 MultiSpec</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Laser, &#955; = 532 nm&#160;</td>
			<td style="width:112px;">Del Mar Photonics</td>
			<td style="width:119px;">DMPV-532-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Microgram Balance</td>
			<td style="width:112px;">Mettler Toledo&#160;</td>
			<td style="width:119px;">XP205</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Infrared Thermocouples</td>
			<td style="width:112px;">Omega Engineering</td>
			<td style="width:119px;">OS801-HT</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

multifunctional hybrid fe2o3-au nanoparticles for efficient plasmonic heating

Koloidal altın nanospherical parçacıkları üretimi için en yaygın olarak kullanılan yöntemlerden biri, nötr altın Au chloroauric asit (HAuCl 4) indirgenmesini kapsar (0), örneğin sodyum sitrat ya da sodyum borohidrit gibi maddeleri elde edilebilmektedir. Bu yöntemin uzantısı fonksiyonlu karma Fe 2 O 3 -Au nanopartiküller basit oluşturmak için altın nanopartiküller ile demir oksit veya benzeri nanopartiküller süslemek için. Bu yaklaşım Fe 2 O 3 üzerine Au nanoparçacık boyutları ve yükleme üzerinde oldukça iyi kontrol verir. Buna ek olarak, Au metal boyut, şekil, ve yükleme kolay deney parametreleri (örneğin, tepki veren madde konsantrasyonlarının, indirgeyici maddeler, yüzey aktif maddeler, vs) değiştirilerek ayarlanabilir. Bu prosedürün avantajı, reaksiyon hava veya su içinde yapılabilir, ve prensip olarak, ölçeklendirme için uygun olan olmasıdır. Hyperther böyle optik tunable kullanımı Fe 2 O 3 -Au nanopartiküllero VIS-NIR bölgede güçlü ışığı emer ayarlı altın nanopartiküller plasmonik ısıtma istifade olarak mia çalışmaları çekici bir seçenektir. Bunu plasmonik etkilerine ek olarak, nano ölçekli Au ilginç kimyaları ve kataliz için benzersiz bir yüzey sağlar. Fe 2 O 3 madde nedeniyle manyetik özelliği ek işlevsellik sağlar. Örneğin, harici bir manyetik alan 2 O 3 -Au nanopartiküller katalitik deney sonrasında melez Fe toplamak ve geri dönüşüm için kullanılan olabilir, veya alternatif olarak, manyetik Fe 2 O 3 manyetik ısı indüksiyon yoluyla hipertermi çalışmaları için de kullanılabilir. zaman fonksiyonları sırasıyla kızılötesi ısıl ve bir denge kullanarak bu raporda açıklanan fototermal deneyi toplu sıcaklık değişimi ve nanoparçacık çözüm kütle kaybı ölçer. Numune hazırlama kolaylığı ve hazır ekipman kullanımı, bu tekniğin belirgin avantajlarıdır. Bir uyarı thBu foto termal ölçümlerde yığın solüsyonu sıcaklığı olup, ısı transdüse edilir nanopartikül yüzey değerlendirmek ve sıcaklık daha yüksek olması muhtemeldir.

Malzeme kompozisyon hibrit malzemeler için önemli bir husustur. Enerji dağılımlı X-ışını analizi (EDX) ve İndüktif Eşleşmiş Plazma Kütle Spektrometre (ICP-MS) bu bilgiyi sağlayabilir. ICP-MS ilgi unsurları ile ilgili doğru ve kantitatif bilgiyi sağlar iken EDX analizleri yarı nicel verilerin (Şekil 2) sağlar. Hibrid Fe 2 O 3 -Au nanopartiküller ρFe = 150 ppb ve ρAu = 49 ppb Fe ve Au konsantrasyonlarına sahip olduğu bulunmuştur. Buna karşılık, fototermal ısıtma için bir kontrol olarak kullanılan saf Au nanopartiküller, ρAu = 1.100 ppb çok daha yüksek Au konsantrasyonları. SEM analizi (Şekil 3), yuvarlak, düzensiz partiküllerinin büyük parçaları gösteren daha küçük, daha parlak bir fonksiyonalize görünür olduğu Fe 2 O 3 -Au nanopartiküllerin morfolojisini gösterir,ve nanopartiküller yuvarlanır. Daha küçük, daha parlak nanopartiküller Au olarak tespit ederken büyük nanopartiküller, Fe 2 O 3 olarak tanımlanır. Morfoloji Bu tür genellikle &quot;dekore&quot; nanopartiküller olarak adlandırılır. 14 Bu durumda, destekleme parçacığın yüzeyi, Fe 2 O 3, küçük, izole Au nanopartiküller ile bezenmiştir. Nanopartiküllerin istatistiksel analizi Fe 2 O 3 nanopartiküller D ortalama çapı = 40 ± 10 nm olduğunu ortaya koymaktadır. işlevselleştirilmesi Au nanopartiküller = d, 20 ± 20 nm boyutları daha geniş bir yelpazesi var. Dinamik ışık saçılımı (DLS) ölçümleri toplama davranışını ölçmek olabilir ve bu bulunduğunu Fe 2 O 3 -Au nanopartiküller dh = 61 nm (% 13) nüfus kutuları ile dh = 243 nm ortalama hidrodinamik yarıçapına sahip hibrid ve dh = 310 nm (% 87). Buna ek olarak, zeta potansiyeli sınırlamaya yardımcı olabilir = -16 mV, ζ bulunmuşturtoplama davranışı. Melezin UV-Vis NIR spektrumu Fe 2 O 3 -Au nanopartiküller Şekil 4A&#39;da gösterilmiştir. Bir ayrı absorbans zirve dalga boyu λ ≈ 520 nm&#39;de gözlenmiştir ve Fe 2 O 3 fonksiyonalize Au nanoparçacıkların LSPR moduna atfedilir. LSPR dalga boyu içindeki morfolojileri AuNPs için literatür değerleri ile tutarlıdır. 11,12 hibrid yapıların plasmonik davranış, Fe 2 O 3 destekler üzerinde AuNP formasyonu etmektir. Bu, doğrudan yerinde UV-vis spektroskopi ile gözlenebilir. Şekil 4B, UV-Vis absorbans spektrumlandır reaksiyon esnasında çeşitli zamanlarda tepkime maddesi çözeltisi gösterir. Başlangıçta, çözelti içinde dağılmış Fe 2 O 3 nanopartiküller atfedilen bazı hafif görünür ışık absorbans vardır. Reaksiyon ilerledikçe, Abso<html> rbance artar ve 1.5 dakika, bir pik Reaksiyon ilerledikçe daha iyi tanımlanmıştır hale geldiği, oluşmaya başlar. Bu maksimum nokta, lspr emilimden sonuçları ve Fe 2 O 3 destek yüzeyi üzerinde AuNPs ve çökelme oluşumu ile uyumludur. Fe 2 O 3 -Au nanopartiküllerin manyetik davranışı kolaylıkla harici manyetik alan ile manipülasyon yoluyla görülmektedir. Başlangıçta, Fe 2 O 3 -Au çözelti kahverengi bir renk (Şekil 5B) sahiptir. Manyetik hibrid nanopartiküllerin tamamı alan (Şekil 5C) ile toplanır Ancak, bir dış manyetik alanda çözeltisi yerleştirdikten sonra, çözelti yavaş yavaş bir kaç dakika içinde açık bir döner. Manyetik toplama ters çevrilebilir, ve Şekiller 5D ve 5E&#39;de gösterildiği gibi çok fonksiyonlu nanopartiküller, çözelti ajite tarafından yeniden dağıtılabilir. 1 &quot;&gt; Fototermal ısıtma ölçümleri hibrid için zamanın bir fonksiyonu Fe 2 O 3 -Au nanopartikülleri AuNPs ve saf deiyonize su (DI H2 gibi ışınlanan çözelti içinde toplu sıcaklık değişimi grafik olarak gösteren Şekil 6A, DT gösterilmektedir O). Fe 2 O 3 -Au Au nanopartiküller, açıkça. sıcaklıklar fazla 40 ° C artış ile tip çok verimli bir şekilde ısıya ışık transdüse mümkün iki nanopartiküllerin plasmonik absorbans hemen hemen aynı sıcaklık profili gösterirler, ama yukarıda ele alındığı gibi Fe 2 o 3 -Au, Au oldukça düşük bir konsantrasyonu ile yaparlar. diğer taraftan, DI H2O deney nanopartikül Çözeltilerin sıcaklık artışı, sadece olduğunu göstermektedir sıcaklığında hiçbir değişiklik gösterir nedeniyle nanopartiküller emilen elektromanyetik enerjinin yayılımı için. Şekil 6A DT toplu değişim sıcaklık açıklarışınlanmış bölgesinde ve nanopartikül yüzeylerin yakın, E ve sıcaklık çok daha yüksek olabilir. 13 çözeltisi Δm, bu buhar üretimi ortaya çıkar kütlesinde bir değişiklik, bu yüksek sıcaklıklarda bir göstergesidir. Şekil 6B, için zamana karşı Δm araziler melez Fe 2 O 3 -Au nanopartiküller ve DI H2O için nanoparçacık çözüm Δm önemli oranda buhar üretmek için yeterli yüksek yüzey sıcaklıkları gösteren, arka plan buharlaşma oranı çok daha büyüktür. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/53598/53598fig1.jpg" /> Lazer ısıtma kurulum 1. şematik gösterimi. Bir küvet yukarıdan bir lazer ışını ile bir mikrogram ölçeğinde yerleştirilir ve yanar. İki IR termokupl sırasıyla küvete ve ortam sıcaklığını ölçmek. Tüm ölçümler veri collecti senkronize ve kaydedilirprogram. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53598/53598fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="şekil 2" src="/files/ftp_upload/53598/53598fig2.jpg" /> Melez Şekil 2. Örnek EDX spektrumu Fe 2 O 3 -Au nanopartiküller. Yatay koordinat ekseni enerji ile karşılık gelen ve ordinat ekseni, sayı sayısına karşılık gelir. Peaks ilgili elemanı ile etiketlenmiş. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53598/53598fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/53598/53598fig3.jpg" /> Melez Şekil 3. SEM görüntüsü Fe 2 O 3 -Au nanopartiküller. Larg<html> er, koyu bölgeler Fe 2 O küçük parlak Au nanopartiküller ile dekore edilmiştir 3 parçacıklar vardır. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53598/53598fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/53598/53598fig4.jpg" width="400" /> Şekil 4. Optik özellikler. (A) UV-Vis absorbans spektrumları melez Fe 2 O 3 geniş görünür ışık absorbansı ve 530 nm yakın Au nanopartiküller atfedilen plasmonik zirve gösteren Fe 2 O 3 -Au nanopartiküller. (B) UV-Vis absorbans spektrumlandır solüsyonda Fe 2 O 3 nano partiküller AuNP formasyonu kaynaklanan lspr emilmesini gösteren reaksiyon esnasında çeşitli zamanlarda reaktan çözeltisi arasında..com / files / ftp_upload / 53598 / 53598fig4large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız. <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/53598/53598fig5.jpg" /> Şekil 5. Manyetik Özellikler Au-Fe 2 O 3 nanopartiküllerin Fotoğraf.; Sulu çözelti içinde dağılmış (A); (B) manyetik manipülasyon (zaman = 0 sn); (C), bir manyetik düzenleme (zaman = 2 dakika); (D) mıknatıs çıkarıldı; (E) Au-Fe kolayca sulu çözelti yeniden dağınık olabilir gösteren manyetik manipülasyon aşağıdaki 2 O 3 nanopartiküller. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53598/53598fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 6," src=&quot;/files/ftp_upload/53598/53598fig6.jpg&quot; /&gt; Şekil 6. Fototermal deneyleri. Çözelti sıcaklığı, DT ve (b) kütle kaybı Δm (A) değişimini gösteren grafikleri, zaman fonksiyonu olarak. Lazer aydınlatma altında, nanopartiküller (siyah ve kırmızı eğrileri) aynı koşullar altında saf DI H2O (mavi eğri) için ortaya çıkan bu önemli ölçüde daha büyük olan büyükçe sıcaklık gradyanını ve Δm değerler üretmek. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53598/53598fig6large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için tıklayınız .</a>

Watch this Scientific Journal Video about Multifunctional Hybrid Fe2O3-Au Nanoparticles for Efficient Plasmonic Heating at JoVE.com

Multifunctional Hybrid Fe2O3-Au Nanoparticles for Efficient Plasmonic Heating

We describe the synthesis and properties of multifunctional Fe2O3-Au nanoparticles produced by a wet chemical approach and investigate their photothermal properties using laser irradiation. The composite Fe2O3-Au nanoparticles retain the properties of both materials, creating a multifunctional structure with excellent magnetic and plasmonic properties.

Çok fonksiyonlu Hibrid Fe<sub&gt; 2</sub&gt; O<sub&gt; 3</sub&gt; Verimli plasmonik Isıtma -Au Nanoparçacıklar

One of the most widely used methods for manufacturing colloidal gold nanospherical particles involves the reduction of chloroauric acid (HAuCl4) to ...

multifunctional-hybrid-fe2o3-au-nanoparticles-for-efficient-plasmonic

Research

JoVE Journal

Engineering

Multifunctional Hybrid Fe2O3-Au Nanoparticles for Efficient Plasmonic Heating

13.6K Görüntüleme.  Savannah River National Laboratory. We describe the synthesis and properties of multifunctional Fe2O3-Au nanoparticles produced by a wet chemical approach and investigate their photothermal properties using laser irradiation. The composite Fe2O3-Au nanoparticles retain the properties of both materials, creating a multifunctional structure with excellent magnetic and plasmonic properties.

Video: Multifunctional Hybrid Fe2O3-Au Nanoparticles for Efficient Plasmonic Heating

Optical Trapping of Nanoparticles

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping and manipulating small biological particles. Ashkin and co-workers first demonstrated optical tweezers using a single focused beam1. The single beam trap can be described accurately using the perturbative gradient force formulation in the case of small Rayleigh regime particles1. In the perturbative regime, the optical power required for trapping a particle scales as the inverse fourth power of the particle size. High optical powers can damage dielectric particles and cause heating. For instance, trapped latex spheres of 109 nm in diameter were destroyed by a 15 mW beam in 25 sec1, which has serious implications for biological matter2,3.
A self-induced back-action (SIBA) optical trapping was proposed to trap 50 nm polystyrene spheres in the non-perturbative regime4. In a non-perturbative regime, even a small particle with little permittivity contrast to the background can influence significantly the ambient electromagnetic field and induce a large optical force. As a particle enters an illuminated aperture, light transmission increases dramatically because of dielectric loading. If the particle attempts to leave the aperture, decreased transmission causes a change in momentum outwards from the hole and, by Newton's Third Law, results in a force on the particle inwards into the hole, trapping the particle. The light transmission can be monitored; hence, the trap can become a sensor. The SIBA trapping technique can be further improved by using a double-nanohole structure.
The double-nanohole structure has been shown to give a strong local field enhancement5,6. Between the two sharp tips of the double-nanohole, a small particle can cause a large change in optical transmission, thereby inducing a large optical force. As a result, smaller nanoparticles can be trapped, such as 12 nm silicate spheres7 and 3.4 nm hydrodynamic radius bovine serum albumin proteins8. In this work, the experimental configuration used for nanoparticle trapping is outlined. First, we detail the assembly of the trapping setup which is based on a Thorlabs Optical Tweezer Kit. Next, we explain the nanofabrication procedure of the double-nanohole in a metal film, the fabrication of the microfluidic chamber and the sample preparation. Finally, we detail the data acquisition procedure and provide typical results for trapping 20 nm polystyrene nanospheres.

The following setup approach details low power optical trapping of dielectric nanoparticles using a double-nanohole in metal film.

Nanopartiküllerin Optik Yakalama

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping ...

Mühendislik

Design, Fabrication, and Experimental Characterization of Plasmonic Photoconductive Terahertz Emitters

In this video article we present a detailed demonstration of a highly efficient method for generating terahertz waves. Our technique is based on photoconduction, which has been one of the most commonly used techniques for terahertz generation 1-8. Terahertz generation in a photoconductive emitter is achieved by pumping an ultrafast photoconductor with a pulsed or heterodyned laser illumination. The induced photocurrent, which follows the envelope of the pump laser, is routed to a terahertz radiating antenna connected to the photoconductor contact electrodes to generate terahertz radiation. Although the quantum efficiency of a photoconductive emitter can theoretically reach 100%, the relatively long transport path lengths of photo-generated carriers to the contact electrodes of conventional photoconductors have severely limited their quantum efficiency. Additionally, the carrier screening effect and thermal breakdown strictly limit the maximum output power of conventional photoconductive terahertz sources. To address the quantum efficiency limitations of conventional photoconductive terahertz emitters, we have developed a new photoconductive emitter concept which incorporates a plasmonic contact electrode configuration to offer high quantum-efficiency and ultrafast operation simultaneously. By using nano-scale plasmonic contact electrodes, we significantly reduce the average photo-generated carrier transport path to photoconductor contact electrodes compared to conventional photoconductors 9. Our method also allows increasing photoconductor active area without a considerable increase in the capacitive loading to the antenna, boosting the maximum terahertz radiation power by preventing the carrier screening effect and thermal breakdown at high optical pump powers. By incorporating plasmonic contact electrodes, we demonstrate enhancing the optical-to-terahertz power conversion efficiency of a conventional photoconductive terahertz emitter by a factor of 50 10.

We describe methods for the design, fabrication, and experimental characterization of plasmonic photoconductive emitters, which offer two orders of magnitude higher terahertz power levels compared to conventional photoconductive emitters.

Plasmonik Foto iletken Terahertz Vericiler Tasarımı, İmalatı ve Deneysel Karakterizasyonu

In this video article we present a detailed demonstration of a highly efficient method for generating terahertz waves. Our technique is based on ...

Evaluating Plasmonic Transport in Current-carrying Silver Nanowires

Plasmonics is an emerging technology capable of simultaneously transporting a plasmonic signal and an electronic signal on the same information support1,2,3. In this context, metal nanowires are especially desirable for realizing dense routing networks4. A prerequisite to operate such shared nanowire-based platform relies on our ability to electrically contact individual metal nanowires and efficiently excite surface plasmon polaritons5 in this information support. In this article, we describe a protocol to bring electrical terminals to chemically-synthesized silver nanowires6 randomly distributed on a glass substrate7. The positions of the nanowire ends with respect to predefined landmarks are precisely located using standard optical transmission microscopy before encapsulation in an electron-sensitive resist. Trenches representing the electrode layout are subsequently designed by electron-beam lithography. Metal electrodes are then fabricated by thermally evaporating a Cr/Au layer followed by a chemical lift-off. The contacted silver nanowires are finally transferred to a leakage radiation microscope for surface plasmon excitation and characterization8,9. Surface plasmons are launched in the nanowires by focusing a near infrared laser beam on a diffraction-limited spot overlapping one nanowire extremity5,9. For sufficiently large nanowires, the surface plasmon mode leaks into the glass substrate9,10. This leakage radiation is readily detected, imaged, and analyzed in the different conjugate planes in leakage radiation microscopy9,11. The electrical terminals do not affect the plasmon propagation. However, a current-induced morphological deterioration of the nanowire drastically degrades the flow of surface plasmons. The combination of surface plasmon leakage radiation microscopy with a simultaneous analysis of the nanowire electrical transport characteristics reveals the intrinsic limitations of such plasmonic circuitry.

Silver nanowires can simultaneously transport electrons and optical information in the form of surface plasmons. A procedure is described here to realize such a shared circuitry and the limitations at propagating both information carriers are evaluated.

Plasmonics is an emerging technology capable of simultaneously transporting a plasmonic signal and an electronic signal on the same information ...

Analyzing the Movement of the Nauplius 'Artemia salina' by Optical Tracking of Plasmonic Nanoparticles

We demonstrate how optical tweezers may provide a sensitive tool to analyze the fluidic vibrations generated by the movement of small aquatic organisms. A single gold nanoparticle held by an optical tweezer is used as a sensor to quantify the rhythmic motion of a Nauplius larva (Artemia salina) in a water sample. This is achieved by monitoring the time dependent displacement of the trapped nanoparticle as a consequence of the Nauplius activity. A Fourier analysis of the nanoparticle&#39;s position then yields a frequency spectrum that is characteristic to the motion of the observed species. This experiment demonstrates the capability of this method to measure and characterize the activity of small aquatic larvae without the requirement to observe them directly and to gain information about the position of the larvae with respect to the trapped particle. Overall, this approach could give an insight on the vitality of certain species found in an aquatic ecosystem and could expand the range of conventional methods for analyzing water samples.

Analyzing the Movement of the Nauplius 'Artemia salina' by Optical Tracking of Plasmonic Nanoparticles

We use optical tracking of plasmonic nanoparticles to probe and characterize the frequency movements of aquatic organisms.

&#39;Nauplius Hareketi&#39;ni analiz<em&gt; Artemia salina</em&gt; &#39;Plasmonik Nanopartiküller Optik İzleme tarafından

We demonstrate how optical tweezers may provide a sensitive tool to analyze the fluidic vibrations generated by the movement of small aquatic organisms. A ...

Energy Dispersive X-ray Tomography for 3D Elemental Mapping of Individual Nanoparticles

Energy dispersive X-ray spectroscopy within the scanning transmission electron microscope (STEM) provides accurate elemental analysis with high spatial resolution, and is even capable of providing atomically resolved elemental maps. In this technique, a highly focused electron beam is incident upon a thin sample and the energy of emitted X-rays is measured in order to determine the atomic species of material within the beam path. This elementally sensitive spectroscopy technique can be extended to three dimensional tomographic imaging by acquiring multiple spectrum images with the sample tilted along an axis perpendicular to the electron beam direction.
Elemental distributions within single nanoparticles are often important for determining their optical, catalytic and magnetic properties. Techniques such as X-ray tomography and slice and view energy dispersive X-ray mapping in the scanning electron microscope provide elementally sensitive three dimensional imaging but are typically limited to spatial resolutions of &gt; 20 nm. Atom probe tomography provides near atomic resolution but preparing nanoparticle samples for atom probe analysis is often challenging. Thus, elementally sensitive techniques applied within the scanning transmission electron microscope are uniquely placed to study elemental distributions within nanoparticles of dimensions 10-100 nm.
Here, energy dispersive X-ray (EDX) spectroscopy within the STEM is applied to investigate the distribution of elements in single AgAu nanoparticles. The surface segregation of both Ag and Au, at different nanoparticle compositions, has been observed.

The use of energy dispersive X-ray tomography in the scanning transmission electron microscope to characterize elemental distributions within single nanoparticles in three dimensions is described.

Bireysel Nanopartiküller 3D Elemental Haritalama için Enerji Dağılımı X-ışını Tomografi

Energy dispersive X-ray spectroscopy within the scanning transmission electron microscope (STEM) provides accurate elemental analysis with high spatial ...

Measurement of Scattering Nonlinearities from a Single Plasmonic Nanoparticle

Plasmonics, which are based on the collective oscillation of electrons due to light excitation, involve strongly enhanced local electric fields and thus have potential applications in nonlinear optics, which requires extraordinary optical intensity. One of the most studied nonlinearities in plasmonics is nonlinear absorption, including saturation and reverse saturation behaviors. Although scattering and absorption in nanoparticles are closely correlated by the Mie theory, there has been no report of nonlinearities in plasmonic scattering until very recently. 
Last year, not only saturation, but also reverse saturation of scattering in an isolated plasmonic particle was demonstrated for the first time. The results showed that saturable scattering exhibits clear wavelength dependence, which seems to be directly linked to the localized surface plasmon resonance (LSPR). Combined with the intensity-dependent measurements, the results suggest the possibility of a common mechanism underlying the nonlinear behaviors of scattering and absorption. These nonlinearities of scattering from a single gold nanosphere (GNS) are widely applicable, including in super-resolution microscopy and optical switches. 
In this paper, it is described in detail how to measure nonlinearity of scattering in a single GNP and how to employ the super-resolution technique to enhance the optical imaging resolution based on saturable scattering. This discovery features the first super-resolution microscopy based on nonlinear scattering, which is a novel non-bleaching contrast method that can achieve a resolution as low as l/8 and will potentially be useful in biomedicine and material studies.

Saturable and reverse saturable scattering were discovered in isolated plasmonic particles and adopted as a novel non-bleaching contrast method in super-resolution microscopy. Here the experimental procedures of detecting and extracting nonlinear scattering are explained in detail, as well as how to enhance resolution with the aid of saturated excitation microscopy.

Tek plasmonik Nanoparçacığı gelen doğrusal olmayan Saçılma Ölçülmesi

Plasmonics, which are based on the collective oscillation of electrons due to light excitation, involve strongly enhanced local electric fields and thus ...

Plasmonic Trapping and Release of Nanoparticles in a Monitoring Environment

Plasmonic tweezers use surface plasmon polaritons to confine polarizable nanoscale objects. Among the various designs of plasmonic tweezers, only a few can observe immobilized particles. Moreover, a limited number of studies have experimentally measured the exertable forces on the particles. The designs can be classified as the protruding nanodisk type or the suppressed nanohole type. For the latter, microscopic observation is extremely challenging. In this paper, a new plasmonic tweezer system is introduced to monitor particles, both in directions parallel and orthogonal to the symmetric axis of a plasmonic nanohole structure. This feature enables us to observe the movement of each particle near the rim of the nanohole. Furthermore, we can quantitatively estimate the maximal trapping forces using a new fluidic channel.

A microchip fabrication process that incorporates plasmonic tweezers is presented here. The microchip enables the imaging of a trapped particle to measure maximal trapping forces.

Bir İzleme Ortamında plasmonik Yakalama ve Nanopartiküller Yayın

Plasmonic tweezers use surface plasmon polaritons to confine polarizable nanoscale objects. Among the various designs of plasmonic tweezers, only a few ...

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

Here, we demonstrate the incorporation of monovalent cation additives into CH3NH3PbI3 perovskite in order to adjust the optical, excitonic, and electrical properties. The possibility of doping was investigated by adding monovalent cation halides with similar ionic radii to Pb2+, including Cu+, Na+, and Ag+. A shift in the Fermi level and a remarkable decrease of sub-bandgap optical absorption, along with a lower energetic disorder in the perovskite, was achieved. An order-of-magnitude enhancement in the bulk hole mobility and a significant reduction of transport activation energy within an additive-based perovskite device was attained. The confluence of the aforementioned improved properties in the presence of these cations led to an enhancement in the photovoltaic parameters of the perovskite solar cell. An increase of 70 mV in open circuit voltage for AgI and a 2 mA/cm2 improvement in photocurrent density for NaI- and CuBr-based solar cells were achieved compared to the pristine device. Our work paves the way for further improvements in the optoelectronic quality of CH3NH3PbI3 perovskite and subsequent devices. It highlights a new avenue for investigations on the role of dopant impurities in crystallization and controls the electronic defect density in perovskite structures.

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

Here, we present a protocol to adjust the properties of solution-processed CH3NH3PbI3 through the incorporation of monovalent cation additives in order to achieve highly efficient perovskite solar cells.

CH tek değerlikli katyon doping<sub&gt; 3</sub&gt; NH<sub&gt; 3</sub&gt; PBI<sub&gt; 3</sub&gt; Verimli Perovskit Güneş Pilleri için

Here, we demonstrate the incorporation of monovalent cation additives into CH3NH3PbI3 perovskite in order to adjust the optical, excitonic, and electrical ...

Subsurface Defect Localization by Structured Heating Using Laser Projected Photothermal Thermography

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering thermal wave fields that are disturbed by the defect. This effect is measured and used to locate the defect. We form the destructively interfering wave fields by using a modified projector. The original light engine of the projector is replaced with a fiber-coupled high-power diode laser. Its beam is shaped and aligned to the projector&#39;s spatial light modulator and optimized for optimal optical throughput and homogeneous projection by first characterizing the beam profile, and, second, correcting it mechanically and numerically. A high-performance infrared (IR) camera is set up according to the tight geometrical situation (including corrections of the geometrical image distortions) and the requirement to detect weak temperature oscillations at the sample surface. Data acquisition can be performed once a synchronization between the individual thermal wave field sources, the scanning stage, and the IR camera is established by using a dedicated experimental setup which needs to be tuned to the specific material being investigated. During data post-processing, the relevant information on the presence of a defect below the surface of the sample is extracted. It is retrieved from the oscillating part of the acquired thermal radiation coming from the so-called depletion line of the sample surface. The exact location of the defect is deduced from the analysis of the spatial-temporal shape of these oscillations in a final step. The method is reference-free and very sensitive to changes within the thermal wave field. So far, the method has been tested with steel samples but is applicable to different materials as well, in particular to temperature sensitive materials.

This method aims at locating vertical subsurface defects. Here, we couple a laser with a spatial light modulator and trigger its video input to heat a sample surface deterministically with two anti-phased modulated lines while acquiring highly resolved thermal images. The defect position is retrieved from evaluating thermal wave interference minima.

Lazerle Projeksiyonlu Fototermal Termografi Kullanılarak Yapısal Isıtma Yöntemiyle Alt Yüzey Kusurlu Lokalizasyonu

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering ...

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.

Kavitasyon yüksek yoğunluklu arttırmak için Plazmonik altın nano tanecikleri üzerinden kontrol edilebilir çekirdekleşme ultrason uygulamaları odaklı

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

Çok fonksiyonlu Hibrid Fe

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler