Name: synthesis and exfoliation of discotic zirconium phosphates to obtain colloidal liquid crystals
Uploaded: 2016-05-25T13:00:00
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This work is partially supported by NSF (DMR-1006870) and NASA (NASA-NNX13AQ60G). X. Z. Wang acknowledges support from the Mary Kay O'Connor Process Safety Center (MKOPSC) at Texas A&amp;M University. We also thank Min Shuai for her guidance.

열수 방법을 사용하여 α-ZrP를 1. 합성 <ol><li> 지르 코닐 클로라이드 수화물의 6g (ZrOCl이 ·이 8H 2 O) 3.75 ㎖를 150 ㎖의 (DI) 탈 이온수에서 둥근 바닥 플라스크를 녹인다. </li><li> 격렬한 교반 (DI) 탈 이온수 8.25 ml를 추가하여 다음 단계 1.1에서 제조 된 ZrOCl 2 용액에 15 M 인산 (H 3 PO 4)를 적가의 48 ML을 추가합니다. </li><li> 80 ml의 부피의 테프론 라이닝 압력 용기에...

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	<li>Usuki, A., Hasegawa, N., Kato, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymer-clay+nanocomposites.">Polymer-clay nanocomposites.</a> Adv Polym. 179, 135-195 (2005).</li><li>Varoon, K., 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=Dispersible+Exfoliated+Zeolite+Nanosheets+and+Their+Application+as+a+Selective+Membrane.">Dispersible Exfoliated Zeolite Nanosheets and Their Application as a Selective Membrane.</a> Science. 334, 72-75 (2011).</li><li>Mejia, A. F., 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=Aspect+ratio+and+polydispersity+dependence+of+isotropic-nematic+transition+in+discotic+suspensions.">Aspect ratio and polydispersity dependence of isotropic-nematic transition in discotic suspensions.</a> Phys. Rev. E. 85, 061708 (2012).</li><li>Bon, S. A. F., Colver, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pickering+miniemulsion+polymerization+using+Laponite+clay+as+a+stabilizer.">Pickering miniemulsion polymerization using Laponite clay as a stabilizer.</a> Langmuir. 23, 8316-8322 (2007).</li><li>Clearfield, A., Stynes, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+preparation+of+crystalline+zirconium+phosphate+and+some+observations+on+its+ion+exchange+behaviour.">The preparation of crystalline zirconium phosphate and some observations on its ion exchange behaviour.</a> J. Inorg. Nucl. Chem. 26, 117-129 (1964).</li><li>Shuai, M., Mejia, A. F., Chang, Y. W., Cheng, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrothermal+synthesis+of+layered+alpha-zirconium+phosphate+disks:+control+of+aspect+ratio+and+polydispersity+for+nano-architecture.">Hydrothermal synthesis of layered alpha-zirconium phosphate disks: control of aspect ratio and polydispersity for nano-architecture.</a> Crystengcomm. 15, 1970-1977 (2013).</li><li>Sun, L., Boo, W. J., Sue, H. -. J., Clearfield, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+&#945;-zirconium+phosphate+nanoplatelets+with+wide+variations+in+aspect+ratios.">Preparation of &#945;-zirconium phosphate nanoplatelets with wide variations in aspect ratios.</a> New J. Chem. 31, 39-43 (2007).</li><li>Gawande, M. B., Shelke, S. N., Zboril, R., Varma, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microwave-sssisted+chemistry:+synthetic+applications+for+rapid+assembly+of+nanomaterials+and+organics.">Microwave-sssisted chemistry: synthetic applications for rapid assembly of nanomaterials and organics.</a> Accounts Chem. Res. 47, 1338-1348 (2014).</li><li>Chang, Y. -. W., Mejia, A. F., Cheng, Z., Di, X., McKenna, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gelation+via+Ion+Exchange+in+Discotic+Suspensions.">Gelation via Ion Exchange in Discotic Suspensions.</a> Phys. Rev. Lett. 108, 247802 (2012).</li><li>Wang, X., 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=Thermo-sensitive+discotic+colloidal+liquid+crystals.">Thermo-sensitive discotic colloidal liquid crystals.</a> Soft Matter. 10, 7692-7695 (2014).</li><li>Li, H., Wang, X., Chen, Y., Cheng, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temperature-dependent+isotropic-to-nematic+of+charged+nanoplates.">Temperature-dependent isotropic-to-nematic of charged nanoplates.</a> Phys. Rev. E. 90, 020504 (2014).</li><li>Chen, 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=Observation+of+isotropic-isotropic+demixing+in+colloidal+platelet-sphere+mixtures.">Observation of isotropic-isotropic demixing in colloidal platelet-sphere mixtures.</a> Soft Matter. 11 (28), 5775-5779 (2015).</li><li>Sun, D., Sue, H. -. J., Cheng, Z., Martinez-Raton, Y., Velasco, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stable+smectic+phase+in+suspensions+of+polydisperse+colloidal+platelets+with+identical+thickness.">Stable smectic phase in suspensions of polydisperse colloidal platelets with identical thickness.</a> Phys. Rev. E. 80, 041704 (2009).</li><li>Wong, 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=Large-scale+self-assembled+zirconium+phosphate+smectic+layers+via+a+simple+spray-coating+process.">Large-scale self-assembled zirconium phosphate smectic layers via a simple spray-coating process.</a> Nat. Commun. 5, 3589 (2014).</li><li>Diaz, A., 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=Zirconium+phosphate+nano-platelets:+a+novel+platform+for+drug+delivery+in+cancer+therapy.">Zirconium phosphate nano-platelets: a novel platform for drug delivery in cancer therapy.</a> Chem. Commun. 48, 1754-1756 (2012).</li><li>Kim, H. -. N., Keller, S. W., Mallouk, T. E., Schmitt, J., Decher, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+zirconium+phosphate/polycation+thin+films+grown+by+sequential+adsorption+reactions.">Characterization of zirconium phosphate/polycation thin films grown by sequential adsorption reactions.</a> Chem. Mater. 9, 1414-1421 (1997).</li></ol>

환류 법에서는 균일 한 직경 및 두께의 α-ZrP를 소형화하기위한 좋은 선택이다. 열수 방법과 유사하게, 환류 방법이 준비 시간에 의해 제한된다. 일반적으로, 결정 성장을위한 긴 시간이 걸린다. 환류 법에 필요한 더 긴 반응 시간은보다 큰 크기 nanodisks 초래할 수있다. 박리 nanodisks의 평균 크기는 동적 광산란 (DLS)에 의해 측정된다. 본 연구에서는 박리 ZrP를 nanodisks의 크기는 19...

디스코 틱 콜로이드 점토, 아스 팔텐, 적혈구 및 진주층 형태 자연스럽게 풍부. 폴리머 나노 복합체 (1) 생체 모방 재료 기능성 멤브레인이, 디스코 틱 액정 성 시험 (3, 4)가 디스크 형 콜로이드 nanodisks에 기초하여 개발된다 피커링 에멀젼 안정제를 포함한 많은 설계 시스템의 응용의 범위. 균일 성 및 낮은 분산과 Nanodisks는 단계와 액정의 변환을 공부하는 것이 중요합니다. 지르코늄 인산 (ZrP를)는 잘 정렬 된 층 구조 및 제어 종횡비 (직경 위에 두께)와 합성 nanodisks이다. 따라서, ZrP를 다른 합성 탐사 디스코 틱 액정 시스템의 기본적인 이해를 확립 돕는다. ZrP를의 구조는 1964 년 5 클리어하고 Stynes에 의해 밝혀졌다. ZrP를 열수의 층상 결정의 합성 및환류 방법은 일반적으로 6,7을 채택하고 있습니다. 환류 방법은 동일한 지속 시간에 대한 작은 결정을 제공하는 동안 열수 방법은 400에서 25 % (6) 내에서 1,500 nm의 분산에 이르기까지 크기에 좋은 제어 할 수 있습니다. 마이크로파 가열은 나노 물질 8의 합성을위한 유망한 방법으로 입증되었습니다. 그러나, 전자 레인지를 이용한 경로에 따라 ZrP를의 합성을 설명하는 어떤 서류가 없습니다. 사이즈, 종횡비, 및 수열 법에 의한 결정 성장기구를 통해 효과적인 제어는 체계적 기 (6)에 의해 연구되었다. ZrP를 쉽게 수성 현탁액의 단일 층으로 박리 할 수 있고, 박리 ZrP를 잘 쳉의 그룹 3,9-13의 액정 재료로서 확립되었다. 지금까지, 다양한 직경 박리 ZrP를의 nanodisks는 다른 종횡비가 큰 ZrP를 낮은 콘에서 I (등방성) -N (네마 틱) 전환을 한 것으로 결론을 연구 한 말작은 ZrP를 3에 비해 자기 중심. 네마 틱 액정상의 ​​형성에 분산 3 염 (9) 및 온도 (10, 11)의 효과 또한 고려되었다. 또한, 이러한 sematic 액정 상 등의 다른 단계는도 13, 14을 조사 하였다. 이 글에서, 우리는 콜로이드 ZrP를의 nanodisks 서스펜션의 실험 실현을 보여줍니다. 계층화 ZrP를 결정은 다양한 방법을 통해 합성 한 후, 단층을 수득 nanodisks 수성 매질에서 박리된다. 끝으로,이 시스템에 의해 전시 된 액정 상 전이를 나타낸다. 이러한 디스크의 주목할만한 특징은 직경 비율 두께는 디스크 (3)의 크기에 따라 0.05 0.0007의 범위에있는 그들의 높은 이방성 특성이다. 고도의 이방성 단층 nanodisks는 nanodisks의 현탁액에 위상 전환을 연구하는 모델 시스템을 설정합니다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" height="202" width="928">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:209px;">Material</td>
			<td style="width:208px;"></td>
			<td style="width:164px;"></td>
			<td style="width:352px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Zirconyl Chloride Octahydrate</td>
			<td>Fischer Scientific (Acros Organics)</td>
			<td>AC20837-5000</td>
			<td>98% +&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">o-Phosphoric Acid</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>A242-1</td>
			<td>&#62;= 85 %</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Tetra Butyl Ammonium Hydroxide</td>
			<td>Acros Organics (Acros Organics)</td>
			<td>AC176610025</td>
			<td>40% wt. (1.5M)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Equipment</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Reaction Oven</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>CL2 centrifuge</td>
			<td>Isotemperature Oven (Temperature Upto 350&#160;C)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Centrifuge&#160;</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>Not Available&#160;</td>
			<td>Rotation Speed : 100 - 4000 rpm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Microwave Reactor</td>
			<td>CEM Corporation</td>
			<td>Discover and Explorer SP</td>
			<td>Temp. Upto 300oC, Power upto 300W, Pressure upto 30bar</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis and exfoliation of discotic zirconium phosphates to obtain colloidal liquid crystals

Due to their abundance in natural clay and potential applications in advanced materials, discotic nanoparticles are of interest to scientists and engineers. Growth of such anisotropic nanocrystals through a simple chemical method is a challenging task. In this study, we fabricate discotic nanodisks of zirconium phosphate [Zr(HPO4)2&#183;H2O] as a model material using hydrothermal, reflux and microwave-assisted methods. Growth of crystals is controlled by duration time, temperature, and concentration of reacting species. The novelty of the adopted methods is that discotic crystals of size ranging from hundred nanometers to few micrometers can be obtained while keeping the polydispersity well within control. The layered discotic crystals are converted to monolayers by exfoliation with tetra-(n)-butyl ammonium hydroxide [(C4H9)4NOH, TBAOH]. Exfoliated disks show isotropic and nematic liquid crystal phases. Size and polydispersity of disk suspensions is highly important in deciding their phase behavior.

그림 1A-C 쇼 각각 수열, 환류, 전자 렌지를 이용한 방법에서 얻은 α-ZrP를 nanodisks의 SEM 이미지. 그것은 α-ZrP를 nanodisks 모양과 합성 조건과 준비 방법에 따라 서로 다른 두께의 육각형 표시하는 것이 관찰되었다. 우리 그룹 6에서 이전에보고 된 연구에서 결정 성장 시간 48 시간 상기 들면 디스크의 에지가 선명해질 것을 암시한다. 통상적으로, 환류 법 수...

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Synthesis and Exfoliation of Discotic Zirconium Phosphates to Obtain Colloidal Liquid Crystals

A two dimensional model material of discotic zirconium phosphate was developed. The inorganic crystal with lamellar structure was synthesized by hydrothermal, reflux, and microwave-assisted methods. On exfoliation with organic molecules, layered crystals can be converted to monolayers, and nematic liquid crystal phase was formed at sufficient concentration of monolayers.

합성 및 디스코 틱 지르코늄 인산염의 각질 제거는 콜로이드 액체 크리스탈을 구하는

Due to their abundance in natural clay and potential applications in advanced materials, discotic nanoparticles are of interest to scientists and ...

Research

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Chemistry

Nucleoside Triphosphates - From Synthesis to Biochemical Characterization

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From Constructs to Crystals ÃƒÂ¢Ã¢â€šÂ¬Ã¢â‚¬Å“ Towards Structure Determination of ÃƒÅ½Ã‚Â²-barrel Outer Membrane Proteins

β-배럴 외부 막 단백질의 구조 결정을 향해 - 구축해에서 결정에

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