Name: multifunctional hybrid fe2o3-au nanoparticles for efficient plasmonic heating
Uploaded: 2016-02-20T16:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 4 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Multifunctional Hybrid Fe2O3-Au Nanoparticles for Efficient Plasmonic Heating at JoVE.com

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><tbody><tr><td>&lt;strong&gt;Gold(III) chloride trihydrate&amp;nbsp;&lt;/strong&gt;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>520918&amp;nbsp;</td><td>&amp;ge;99.9% trace metals basis</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Iron(III) oxide&lt;/strong&gt;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>544884</td><td>nanopowder, &amp;lt;50&amp;nbsp;nm particle size (BET)</td></tr><tr><td>Sodium citrate tribasic dihydrate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S4641</td><td>ACS reagent, &amp;ge;99.0%&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>SEM</td><td>Hitachi&amp;nbsp;</td><td>S8200</td><td></td></tr><tr><td>TEM</td><td>Hitachi&amp;nbsp;</td><td>H95000</td><td></td></tr><tr><td>EDX</td><td>Oxford Instruments&amp;nbsp;</td><td>SDD - X-Max</td><td></td></tr><tr><td>DLS</td><td>Brookhaven Instruments</td><td>NanoBrook Omni</td><td></td></tr><tr><td>ICP-MS</td><td>Agilent&amp;nbsp;</td><td>7500s</td><td></td></tr><tr><td>UV-Vis-NIR spectrometer</td><td>Tec5 MultiSpec</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Laser, &amp;lambda; = 532 nm&amp;nbsp;</td><td>Del Mar Photonics</td><td>DMPV-532-1</td><td></td></tr><tr><td>Microgram Balance</td><td>Mettler Toledo&amp;nbsp;</td><td>XP205</td><td></td></tr><tr><td>Infrared Thermocouples</td><td>Omega Engineering</td><td>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

13.7K 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

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 ...

Mühendislik

Synthesis of Immunotargeted Magneto-plasmonic Nanoclusters

Magnetic and plasmonic properties combined in a single nanoparticle provide a synergy that is advantageous in a number of biomedical applications including contrast enhancement in novel magnetomotive imaging modalities, simultaneous capture&#160;and detection of circulating tumor cells (CTCs),&#160;and multimodal molecular imaging combined with photothermal therapy of cancer cells. These applications have stimulated significant interest in development of protocols for synthesis of magneto-plasmonic nanoparticles with optical absorbance in the near-infrared (NIR) region and a strong magnetic moment. Here, we present a novel protocol for synthesis of such hybrid nanoparticles that is based on an oil-in-water microemulsion method. The unique feature of the protocol described herein is synthesis of magneto-plasmonic nanoparticles of various sizes from primary blocks which also have magneto-plasmonic characteristics. This approach yields nanoparticles with a high density of magnetic and plasmonic functionalities which are uniformly distributed throughout the nanoparticle volume. The hybrid nanoparticles can be easily functionalized by attaching antibodies through the Fc moiety leaving the Fab portion that is responsible for antigen binding available for targeting.

Here, we describe a protocol for synthesis of magneto-plasmonic nanoparticles with a strong magnetic moment and a strong near-infrared (NIR) absorbance. The protocol also includes antibody conjugation to the nanoparticles through the Fc moiety for various biomedical applications which require molecular specific targeting.

Immunotargeted sentezi Magneto-plasmonik nanoklastırlar

Magnetic and plasmonic properties combined in a single nanoparticle provide a synergy that is advantageous in a number of biomedical applications ...

Kimya

Synthesis, Characterization, and Functionalization of Hybrid Au/CdS and Au/ZnS Core/Shell Nanoparticles

Plasmonic nanoparticles are an attractive material for light harvesting applications due to their easily modified surface, high surface area and large extinction coefficients which can be tuned across the visible spectrum. Research into the plasmonic enhancement of optical transitions has become popular, due to the possibility of altering and in some cases improving photo-absorption or emission properties of nearby chromophores such as molecular dyes or quantum dots. The electric field of the plasmon can couple with the excitation dipole of a chromophore, perturbing the electronic states involved in the transition and leading to increased absorption and emission rates. These enhancements can also be negated at close distances by energy transfer mechanism, making the spatial arrangement of the two species critical. Ultimately, enhancement of light harvesting efficiency in plasmonic solar cells could lead to thinner and, therefore, lower cost devices. The development of hybrid core/shell particles could offer a solution to this issue. The addition of a dielectric spacer between a gold nanoparticles and a chromophore is the proposed method to control the exciton plasmon coupling strength and thereby balance losses with the plasmonic gains. A detailed procedure for the coating of gold nanoparticles with CdS and ZnS semiconductor shells is presented. The nanoparticles show high uniformity with size control in both the core gold particles and shell species allowing for a more accurate investigation into the plasmonic enhancement of external chromophores.

The synthesis of uniform gold nanoparticles coated with semiconductor shells of CdS or ZnS is performed. The semiconductor coating is conducted by first depositing a silver sulfide shell and exchanging the silver cations for zinc or cadmium cations.

Sentezi, Karakterizasyonu ve Hibrid Au / CdS ve Au / ZnS Çekirdek / Shell Nanopartiküller işlevselleştirilmesi

Plasmonic nanoparticles are an attractive material for light harvesting applications due to their easily modified surface, high surface area and large ...

Electroactive Polymer Nanoparticles Exhibiting Photothermal Properties

A method for the synthesis of electroactive polymers is demonstrated, starting with the synthesis of extended conjugation monomers using a three-step process that finishes with Negishi coupling. Negishi coupling is a cross-coupling process in which a chemical precursor is first lithiated, followed by transmetallation with ZnCl2. The resultant organozinc compound can be coupled to a dibrominated aromatic precursor to give the conjugated monomer. Polymer films can be prepared via electropolymerization of the monomer and characterized using cyclic voltammetry and ultraviolet-visible-near infrared (UV-Vis-NIR) spectroscopy. Nanoparticles (NPs) are prepared via emulsion polymerization of the monomer using a two-surfactant system to yield an aqueous dispersion of the polymer NPs. The NPs are characterized using dynamic light scattering, electron microscopy, and UV-Vis-NIR-spectroscopy. Cytocompatibility of NPs is investigated using the cell viability assay. Finally, the NP suspensions are irradiated with a NIR laser to determine their effectiveness as potential materials for photothermal therapy (PTT).

A protocol is presented for the synthesis and preparation of nanoparticles consisting of electroactive polymers.

Elektroaktif Polimer nanopartiküller Sergileme Fototermal Özellikleri

A method for the synthesis of electroactive polymers is demonstrated, starting with the synthesis of extended conjugation monomers using a three-step ...

Colloidal Synthesis of Nanopatch Antennas for Applications in Plasmonics and Nanophotonics

We present a method for colloidal synthesis of silver nanocubes and the use of these in combination with a smooth gold film, to fabricate plasmonic nanoscale patch antennas. This includes a detailed procedure for the fabrication of thin films with a well-controlled thickness over macroscopic areas using layer-by-layer deposition of polyelectrolyte polymers, namely poly(allylamine) hydrochloride (PAH) and polystyrene sulfonate (PSS). These polyelectrolyte spacer layers serve as a dielectric gap in between silver nanocubes and a gold film. By controlling the size of the nanocubes or the gap thickness, the plasmon resonance can be tuned from about 500 nm to 700 nm. Next, we demonstrate how to incorporate organic sulfo-cyanine5 carboxylic acid (Cy5) dye molecules into the dielectric polymer gap region of the nanopatch antennas. Finally, we show greatly enhanced fluorescence of the Cy5 dyes by spectrally matching the plasmon resonance with the excitation energy and the Cy5 absorption peak. The method presented here enables the fabrication of plasmonic nanopatch antennas with well-controlled dimensions utilizing colloidal synthesis and a layer-by-layer dip-coating process with the potential for low cost and large-scale production. These nanopatch antennas hold great promise for practical applications, for example in sensing, ultrafast optoelectronic devices and for high-efficiency photodetectors.

A protocol for the colloidal synthesis of silver nanocubes and fabrication of plasmonic nanoscale patch antennas with sub-10 nm gaps is presented.

Plazmonik ve Nanofotonik for Applications Nanopatch Antenlerin Kolloidal Sentezi

We present a method for colloidal synthesis of silver nanocubes and the use of these in combination with a smooth gold film, to fabricate plasmonic ...

In Situ Synthesis of Gold Nanoparticles without Aggregation in the Interlayer Space of Layered Titanate Transparent Films

Combinations of metal oxide semiconductors and gold nanoparticles (AuNPs) have been investigated as new types of materials. The in situ synthesis of AuNPs within the interlayer space of semiconducting layered titania nanosheet (TNS) films was investigated here. Two types of intermediate films (i.e., TNS films containing methyl viologen (TNS/MV2+) and 2-ammoniumethanethiol (TNS/2-AET+)) were prepared. The two intermediate films were soaked in an aqueous tetrachloroauric(III) acid (HAuCl4) solution, whereby considerable amounts of Au(III) species were accommodated within the interlayer spaces of the TNS films. The two types of obtained films were then soaked in an aqueous sodium tetrahydroborate (NaBH4) solution, whereupon the color of the films immediately changed from colorless to purple, suggesting the formation of AuNPs within the TNS interlayer. When only TNS/MV2+ was used as the intermediate film, the color of the film gradually changed from metallic purple to dusty purple within 30 min, suggesting that aggregation of AuNPs had occurred. In contrast, this color change was suppressed by using the TNS/2-AET+ intermediate film, and the AuNPs were stabilized for over 4 months, as evidenced by the characteristic extinction (absorption and scattering) band from the AuNPs.

In Situ Synthesis of Gold Nanoparticles without Aggregation in the Interlayer Space of Layered Titanate Transparent Films

Here, we present a protocol for the in situ synthesis of gold nanoparticles (AuNPs) within the interlayer space of layered titanate films without the aggregation of AuNPs. No spectral change was observed even after 4 months. The synthesized material has expected applications in catalysis, photo-catalysis, and the development of cost-effective plasmonic devices.

Katmanlı Titanate Şeffaf Filmleri Interlayers Uzayda Toplama olmadan Altın Nanopartiküller Yerinde Sentez

Combinations of metal oxide semiconductors and gold nanoparticles (AuNPs) have been investigated as new types of materials. The in situ synthesis of AuNPs ...

Protocols for Assessing Radiofrequency Interactions with Gold Nanoparticles and Biological Systems for Non-invasive Hyperthermia Cancer Therapy

Cancer therapies which are less toxic and invasive than their existing counterparts are highly desirable. The use of RF electric-fields that penetrate deep into the body, causing minimal toxicity, are currently being studied as a viable means of non-invasive cancer therapy. It is envisioned that the interactions of RF energy with internalized nanoparticles (NPs) can liberate heat which can then cause overheating (hyperthermia) of the cell, ultimately ending in cell necrosis.
In the case of non-biological systems, we present detailed protocols relating to quantifying the heat liberated by highly-concentrated NP colloids. For biological systems, in the case of in vitro experiments, we describe the techniques and conditions which must be adhered to in order to effectively expose cancer cells to RF energy without bulk media heating artifacts significantly obscuring the data. Finally, we give a detailed methodology for in vivo mouse models with ectopic hepatic cancer tumors.

We describe the protocols used to investigate the interactions of 13.56 MHz radiofrequency (RF) electric-fields with gold nanoparticle colloids in both non-biological and biological systems (in vitro/vivo). These interactions are being investigated for applications in cancer therapy.

Non-invaziv Hipertermi Kanser Tedavisi için Altın Nanoparçacıklannm ve Biyolojik Sistemleri ile Radyofrekans Etkileşimleri değerlendirilmesi için Protokoller

Cancer therapies  which are less toxic and invasive than their existing counterparts are highly  desirable. The use of RF electric-fields that penetrate ...

Tıp

Photodeposition of Pd onto Colloidal Au Nanorods by Surface Plasmon Excitation

A protocol is described to photocatalytically guide Pd deposition onto Au nanorods (AuNR) using surface plasmon resonance (SPR). Excited plasmonic hot electrons upon SPR irradiation drive reductive deposition of Pd on colloidal AuNR in the presence of [PdCl4]2-. Plasmon-driven reduction of secondary metals potentiates covalent, sub-wavelength deposition at targeted locations coinciding with electric field &#8220;hot-spots&#8221; of the plasmonic substrate using an external field (e.g., laser). The process described herein details a solution-phase deposition of a catalytically-active noble metal (Pd) from a transition metal halide salt (H2PdCl4) onto aqueously-suspended, anisotropic plasmonic structures (AuNR). The solution-phase process is amenable to making other bimetallic architectures. Transmission UV-vis monitoring of the photochemical reaction, coupled with ex situ XPS and statistical TEM analysis, provide immediate experimental feedback to evaluate properties of the bimetallic structures as they evolve during the photocatalytic reaction. Resonant plasmon irradiation of AuNR in the presence of [PdCl4]2- creates a thin, covalently-bound Pd0 shell without any significant dampening effect on its plasmonic behavior in this representative experiment/batch. Overall, plasmonic photodeposition offers an alternative route for high-volume, economical synthesis of optoelectronic materials with sub-5 nm features (e.g., heterometallic photocatalysts or optoelectronic interconnects).

A protocol for anisotropic photodeposition of Pd onto aqueously-suspended Au nanorods via localized surface plasmon excitation is presented.

Yüzey Plazmon Uyarma tarafından Kolloidal Au Nanorods üzerine Pd Photodeposition

A protocol is described to photocatalytically guide Pd deposition onto Au nanorods (AuNR) using surface plasmon resonance (SPR). Excited plasmonic hot ...

Preparation of Silver-Palladium Alloyed Nanoparticles for Plasmonic Catalysis under Visible-Light Illumination

Localized surface plasmon resonance (LSPR) in plasmonic nanoparticles (NPs) can accelerate and control the selectivity of a variety of molecular transformations. This opens possibilities for the use of visible or near-IR light as a sustainable input to drive and control reactions when plasmonic nanoparticles supporting LSPR excitation in these ranges are employed as catalysts. Unfortunately, this is not the case for several catalytic metals such as palladium (Pd). One strategy to overcome this limitation is to employ bimetallic NPs containing plasmonic and catalytic metals. In this case, the LSPR excitation in the plasmonic metal can contribute to accelerate and control transformations driven by the catalytic component. The method reported herein focuses on the synthesis of bimetallic silver-palladium (Ag-Pd) NPs supported on ZrO2 (Ag-Pd/ZrO2) that acts as a plasmonic-catalytic system. The NPs were prepared by co-impregnation of corresponding metal precursors on the ZrO2 support followed by simultaneous reduction leading to the formation of bimetallic NPs directly on the ZrO2 support. The Ag-Pd/ZrO2 NPs were then used as plasmonic catalysts for the reduction of nitrobenzene under 425 nm illumination by LED lamps. Using gas chromatography (GC), the conversion and selectivity of the reduction reaction under the dark and light irradiation conditions can be monitored, demonstrating the enhanced catalytic performance and control over selectivity under LSPR excitation after alloying non-plasmonic Pd with plasmonic metal Ag. This technique can be adapted to a wide range of molecular transformations and NPs compositions, making it useful for the characterization of the plasmonic catalytic activity of different types of catalysis in terms of conversion and selectivity.

Presented here is a protocol for the synthesis of silver-palladium (Ag-Pd) alloy nanoparticles (NPs) supported on ZrO2 (Ag-Pd/ZrO2). This system allows for harvesting energy from visible light irradiation to accelerate and control molecular transformations. This is illustrated by nitrobenzene reduction under light irradiation catalyzed by Ag-Pd/ZrO2 NPs.

Görünür-Işık Aydınlatması Altında Plazmonik Kataliz için Gümüş-Paladyum Alaşımlı Nanopartiküllerin Hazırlanması

Localized surface plasmon resonance (LSPR) in plasmonic nanoparticles (NPs) can accelerate and control the selectivity of a variety of molecular ...

Plazmonik Altın-Kalay Alaşımı Nanopartiküllerinin Sulu Sentezi

Aqueous Synthesis of Plasmonic Gold-Tin Alloy Nanoparticles

This protocol describes the synthesis of Au nanoparticle seeds and the subsequent formation of Au-Sn bimetallic nanoparticles. These nanoparticles have potential applications in catalysis, optoelectronics, imaging, and drug delivery. Previously, methods for producing alloy nanoparticles have been time-consuming, require complex reaction conditions, and can have inconsistent results. The outlined protocol first describes the synthesis of approximately 13 nm Au nanoparticle seeds using the Turkevich method. The protocol next describes the reduction of Sn and its incorporation into the Au seeds to generate Au-Sn alloy nanoparticles. The optical and structural characterization of these nanoparticles is described. Optically, prominent localized surface plasmon resonances (LSPRs) are apparent using UV-visible spectroscopy. Structurally, powder X-ray diffraction (XRD) reflects all particles to be less than 20 nm and shows patterns for Au, Sn, and multiple Au-Sn intermetallic phases. Spherical morphology and size distribution are obtained from transmission electron microscopy (TEM) imaging. TEM reveals that after Sn incorporation, the nanoparticles grow to approximately 15 nm in diameter.

Yazar Spotlight: Sentez ve Element Karıştırmayı İlerletmek için Sürdürülebilir Nanomalzemeler Tasarlama

Here, the synthesis of gold (Au) seeds is described using the Turkevich method. These seeds are then used to synthesize gold-tin alloy (Au-Sn) nanoparticles with tunable plasmonic properties.

This protocol describes the synthesis of Au nanoparticle seeds and the subsequent formation of Au-Sn bimetallic nanoparticles. These nanoparticles have ...

Çok fonksiyonlu Hibrid Fe

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler