Name: a technique to functionalize and self-assemble macroscopic nanoparticle-ligand monolayer films onto template-free substrates
Uploaded: 2014-05-09T19:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Technique to Functionalize and Self-assemble Macroscopic Nanoparticle-ligand Monolayer Films onto Template-free Substrates at JoVE.com

Эта работа была поддержана при финансовой поддержке со стороны Управления военно-морских исследований. Дж. Фонтана признает Национальный исследовательский совет для докторской Associateship.

1. Самоорганизующихся монослоев лиганд-наночастиц В качестве иллюстративного примера техники самосборки, макроскопические, тиоловых-алканов увенчал однослойных пленок золота наносферы производятся следующим образом: <ol><li> Концентрат 15 нм золотые наносферы (имеется ?...

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

Этот протокол описывает одну &#39;однореакторный&#39; технику самосборки для создания макроскопических наночастиц-лиганд однослойных пленок с использованием фазового перевод, разделение фаз и поверхностного натяжения градиенты. Преимущество этого метода заключается в том, что он сочет...

Самосборка макроскопических наночастиц фильмов привлек большое внимание своими уникальными параметрами, определяемыми из геометрии и состава элементов 5 и может привести к широкого спектра оптических, электронных и химических применений 6-14. Чтобы самостоятельно собрать таких фильмах металлические наночастицы крышками с лигандами должны быть упакованы в высокой плотности, монослоев. Однако ряд вопросов по монтажу должны быть решены для продвижения развития таких материалов. Во-первых, поверхностно стабилизировалась металлические наночастицы, как правило, синтезировать методами мокрого химии в разбавленных суспензий 15. Чтобы предотвратить агрегацию и контролировать расстояние между частицами наночастиц в пленках, наночастицы должны быть ограничены с лигандом оболочек. После наночастицы были функционализированных лигандов наночастицы обычно остаются в относительно разбавленных суспензий. Техника затем пеEDED самостоятельно собираться наночастиц в макроскопических, высокой плотности, однослойные пленки 16, 17. Cheng и соавт. 18 фаза переданы золотые наностержни использованием тиолированного полистирола в смеси вода-тетрагидрофуран суспензии. Наностержни где затем повторно суспендируют в хлороформе и падение помещали на границе раздела воздух-вода и выпаривают медленно, образуя однослойных пленок. Bigioni др.. 17 создан макроскопические монослоев додекантиол ограничен золотых наносферы с использованием избыточного лиганд и быстрое испарение растворителя, но наносферы должен был быть фаза переносится до самосборки. После того, как однослойных пленок образованы они, как правило, необходимо транспортировать на подложку. Майя и др.. 3 ограничивается наносферы на границе раздела вода-толуол и перевел их на шаблонных без подложек с помощью поверхностного натяжения градиенты. Точно так же, Джонсон <eт&gt; соавт. 4 подвесные серебра наносферы в избытке лиганда, а затем переведены наночастиц до стенки флакона с использованием градиентов поверхностного натяжения от двух несмешивающихся жидкостей. В то время как технологии сборки существуют для решения каждой из этих проблем потребность в более эффективных методик, необходимых для оказания помощи в развитии крупного производства наночастиц пленки. Здесь мы показываем, простой и надежный метод, который сочетает в три вопроса самосборки, описанные выше в к одному &quot;в одном сосуде&quot; техники, как показано на рисунке 1. Смешивается с водой органический растворитель (например, тетрагидрофуран, dimeythl сульфоксидную), используется для первый быстро и эффективно функционализации тиольных лигандов (например, тиол-алкан, тиол-ен, тиол фенол) на наночастиц (например, золотые наносферы, наностержни и т.д.). Затем смесь диски самосборки наночастиц в макроскопическом, высокой плотности, MonolaYer пленки на границе раздела воздух-жидкость с использованием разделения фаз. Наконец, однослойных пленок наночастиц образуют на шаблонных без подложках с использованием поверхностного натяжения градиенты из воды / смеси органических растворителей, рисунках 2 и 3.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="628">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:224px;">1-6 hexanedithiol</td>
			<td style="width:97px;">Sigma</td>
			<td style="width:140px;">H12005-5G</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:224px;">1-dodecanethiol</td>
			<td style="width:97px;">Sigma</td>
			<td style="width:140px;">471364-100ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:224px;">20 ml liquid scintillation vials</td>
			<td style="width:97px;">Sigma</td>
			<td style="width:140px;">Z253081-1PAK</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:25px;width:224px;">acetone</td>
			<td style="width:97px;">Sigma</td>
			<td>650501-1L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:224px;">amicon ultra-15 centrifugal filter&#160;</td>
			<td style="width:97px;">Millipore</td>
			<td style="width:140px;">100K</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:224px;">centrifuge</td>
			<td style="width:97px;">Sorvall&#160;</td>
			<td style="width:140px;">RC5B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:224px;">centrifuge&#160;</td>
			<td style="width:97px;">Eppendorf</td>
			<td style="width:140px;">5810R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:224px;">deionized water&#160;</td>
			<td style="width:97px;">in-house&#39;</td>
			<td style="width:140px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:25px;width:224px;">glass slides</td>
			<td style="width:97px;">Sigma</td>
			<td style="width:140px;">CLS294875X25-72EA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:224px;">15 nm gold nanospheres</td>
			<td style="width:97px;">Ted Pella, Inc</td>
			<td style="width:140px;">15703-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:224px;">hexamethyldisilazane</td>
			<td style="width:97px;">Sigma</td>
			<td style="width:140px;">52619-50ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:224px;">hydrogen peroxide (30%)</td>
			<td style="width:97px;">Sigma</td>
			<td style="width:140px;">216763-100ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:224px;">scanning electron microscope</td>
			<td style="width:97px;">Carl Zeiss</td>
			<td style="width:140px;">Model 55</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:224px;">polished silicon wafer</td>
			<td style="width:97px;">Sun Edison</td>
			<td style="width:140px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:224px;">spectrometer</td>
			<td style="width:97px;">OceanOptics</td>
			<td style="width:140px;">USB4000-VIS-NIR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:224px;">sulfuric acid</td>
			<td style="width:97px;">Fisher</td>
			<td style="width:140px;">A300-212</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:224px;">tetrahydrofuran</td>
			<td style="width:97px;">Sigma</td>
			<td style="width:140px;">401757-100ML</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

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

Этот протокол описывает способ самосборки, чтобы создать макроскопические пленок однослойных состоящие из лигандов покрытием наночастиц 1, 2. Простой, надежный и масштабируемый метод эффективно functionalizes металлические наночастицы с тиольными лигандов в смеси смешивается вода / органический растворитель, позволяющий для быстрого прививки тиоловых групп на поверхность наночастицы золота. Гидрофобные лиганды на наночастиц затем быстро отделить фаза наночастиц из водной основе суспензии, и ограничить их поверхности раздела воздух-жидкость. Это приводит в движение наночастиц лиганд-ограничен с образованием однослойные домены на границе раздела воздух-жидкость. Использование смешивающихся с водой органических растворителей важна, поскольку она позволяет транспортировать наночастиц из интерфейса на шаблонных без подложек. Поток опосредуется поверхностного натяжения градиента 3, 4 и создает макроскопические, высокой плотности, монослоя nanopСтатья-лиганд фильмы. Этот метод самосборки может быть обобщен на использование частиц разного состава, размера и формы и может привести к эффективным методом сборки для производства недорогих, макроскопические, высокой плотности, монослой наночастиц фильмы для распространенных приложений .

На рисунке 1 (а) показывает суспензии золотых наносфер, тиол-алкан лигандов, тетрагидрофурана и воды в стеклянную пробирку сразу после смешивания. Схема из трех основных этапов самосборки, фазовый перенос, разделение фаз и градиент поверхностного натяжения опосредованный тра?...

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

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

Простой, надежный и масштабируемый метод функционализировать и самостоятельно собираться макроскопические наночастиц-лиганд однослойных пленок на шаблонных без подложек описывается в данном протоколе.

Техника функционализировать и самоорганизуются макроскопических наночастиц-лиганд однослойных пленок на Шаблон без подложек

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

Research

JoVE Journal

Chemistry

Covalent Binding of BMP-2 on Surfaces Using a Self-assembled Monolayer Approach

Ковалентного связывания БМП-2 на поверхностях Использование самоорганизующихся монослоя подход

Bone morphogenetic protein 2 (BMP-2) is a growth factor embedded in the extracellular matrix of bone tissue. BMP-2 acts as trigger of mesenchymal cell ...

Towards Biomimicking Wood: Fabricated Free-standing Films of Nanocellulose, Lignin, and a Synthetic Polycation

К Biomimicking Вуд: сварная свободно стоящие фильмы Nanocellulose, лигнин, и синтетический поликатиона

Woody materials are comprised of plant cell walls that contain a layered secondary cell wall composed of structural polymers of polysaccharides and ...

Atomically Defined Templates for Epitaxial Growth of Complex Oxide Thin Films

Атомно шаблонов, для эпитаксиального роста сложного оксида тонких пленок

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

Fabrication of Large-area Free-standing Ultrathin Polymer Films

Изготовление большой площади свободной стоя ультратонких полимерных пленок

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

Preparation of Mica and Silicon Substrates for DNA Origami Analysis and Experimentation

Подготовка слюды и кремниевых подложках для ДНК оригами анализа и экспериментированию

The designed nature and controlled, one-pot synthesis of DNA origami provides exciting opportunities in many fields, particularly nanoelectronics. Many of ...

Cooling Rate Dependent Ellipsometry Measurements to Determine the Dynamics of Thin Glassy Films

Охлаждение скоростью, зависящей эллипсометрии измерений для определения динамики тонких пленок стеклообразных

This report aims to fully describe the experimental technique of using ellipsometry for cooling rate dependent Tg (CR-Tg) experiments. These measurements ...

Deacetylation Assays to Unravel the Interplay between Sirtuins (SIRT2) and Specific Protein-substrates

Deacetylation Assays to Unravel the Interplay between Sirtuins SIRT2 and Specific Protein-substrates

Деацетилирование Assays распутать Interplay между Sirtuins (SIRT2) и специфического белка-субстратов

Acetylation has emerged as an important post-translational modification (PTM) regulating a plethora of cellular processes and functions. This is further ...

Capillary Electrophoresis to Monitor Peptide Grafting onto Chitosan Films in Real Time

Капиллярный электрофорез Контролировать Peptide прививкой на хитозана пленок в режиме реального времени

Free-solution capillary electrophoresis (CE) separates analytes, generally charged compounds in solution through the application of an electric field. ...

Reactive Vapor Deposition of Conjugated Polymer Films on Arbitrary Substrates

Реактивная парофазное осаждение конъюгированных полимерных пленок на произвольные подложках

We demonstrate a method of conformally coating conjugated polymers on arbitrary substrates using a custom-designed, low-pressure reaction chamber. ...

Solution-Processed "Silver-Bismuth-Iodine" Ternary Thin Films for Lead-Free Photovoltaic Absorbers

Решение обработано «Серебро висмут йод» тройных тонких пленок для свинца фотоэлектрических амортизаторы

Bismuth-based hybrid perovskites are regarded as promising photo-active semiconductors for environment-friendly and air-stable solar cell applications. ...