Name: grafting multiwalled carbon nanotubes with polystyrene to enable self-assembly and anisotropic patchiness
Uploaded: 2018-04-01T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Grafting Multiwalled Carbon Nanotubes with Polystyrene to Enable Self-Assembly and Anisotropic Patchiness at JoVE.com

ونود أن نعترف بالبرامج بيب الرمزية ودجابا-بابيت من "الجامعة الوطنية المستقلة في المكسيك" (منحة الأرقام 5000-9158، 5000-9156، IA205616 و IA205316) و "المجلس الوطني" للعلوم والتكنولوجيا من المكسيك-مبرزين-(منح عدد 251533).

تحذير: الرجاء مراجعة صحائف بيانات السلامة المادية ذات الصلة (MSDS) قبل الاستخدام. العديد من المواد الكيميائية المستخدمة في هذا البروتوكول شديدة السمية والمسببة للسرطان. قد يكون الكربون أنبوب نانوي المشتقات مخاطر الالتهاب الرئوي إضافية مقارنة بالتأصل الكربون السائبة التقليدية الأخرى. ويشت...

<ol>
	<li>Iijima, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Helical+Microtubules+of+Graphitic+Carbon.">Helical Microtubules of Graphitic Carbon.</a> Nature. 354, 56-58 (1991).</li><li>Iijima, S., Ichihashi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-Shell+Carbon+Nanotubes+of+1-nm+Diameter.">Single-Shell Carbon Nanotubes of 1-nm Diameter.</a> Nature. 363, 603-605 (1993).</li><li>Dai, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+Nanotubes:+Synthesis,+Integration+and+Properties.">Carbon Nanotubes: Synthesis, Integration and Properties.</a> Acc. Chem. Res. 35, 1035-1044 (2002).</li><li>Karousis, N., Tagmatarchis, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+Progress+on+the+Chemical+Modification+of+Carbon+Nanotubes.">Current Progress on the Chemical Modification of Carbon Nanotubes.</a> Chem. Rev. 110, 5366-5397 (2010).</li><li>Zhao, Y. L., Stoddart, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noncovalent+Functionalization+of+Single-Walled+Carbon+Nanotubes.">Noncovalent Functionalization of Single-Walled Carbon Nanotubes.</a> Acc. Chem. Res. 42, 1161-1171 (2009).</li><li>Zelada-Guill&#233;n, G. A., Riu, J., D&#252;zg&#252;n, A., Rius, F. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Immediate+Detection+of+Living+Bacteria+at+Ultralow+Concentrations+Using+a+Carbon+Nanotube+Based+Potentiometric+Aptasensor.">Immediate Detection of Living Bacteria at Ultralow Concentrations Using a Carbon Nanotube Based Potentiometric Aptasensor.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 48, 7334-7337 (2009).</li><li>Zelada-Guill&#233;n, G. A., Blondeau, P., Rius, F. X., Riu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+Nanotube-Based+Aptasensors+for+the+Rapid+and+Ultrasensitive+Detection+of+Bacteria.">Carbon Nanotube-Based Aptasensors for the Rapid and Ultrasensitive Detection of Bacteria.</a> Methods. 63, 233-238 (2013).</li><li>Jung, Y., Li, X., Rajan, N. K., Taylor, A. D., Reed, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Record+High+Efficiency+Single-Walled+Carbon+Nanotube/Silicon+p-n+Junction+Solar+Cells.">Record High Efficiency Single-Walled Carbon Nanotube/Silicon p-n Junction Solar Cells.</a> Nano Lett. 13, 95-99 (2013).</li><li>Esc&#225;rcega-Bobadilla, M. V., Rodr&#237;guez-P&#233;rez, L., Teuma, E., Serp, P., Masdeu-Bult&#243;, A. M., G&#243;mez, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rhodium+Complexes+Containing+Chiral+P-Donor+Ligands+as+Catalysts+for+Asymmetric+Hydrogenation+in+Non+Conventional+Media.">Rhodium Complexes Containing Chiral P-Donor Ligands as Catalysts for Asymmetric Hydrogenation in Non Conventional Media.</a> Chem. Soc. Rev. 141, 808-816 (2011).</li><li>Miners, S. A., Rance, G. A., Khlobystov, A. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+Reactions+Confined+within+Carbon+Nanotubes.">Chemical Reactions Confined within Carbon Nanotubes.</a> Chem. Soc. Rev. 45, 4727-4746 (2016).</li><li>Rege, K., Raravikar, N. R., Kim, D. Y., Schadler, L. S., Ajayan, P. M., Dordick, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enzyme-Polymer-Single+Walled+Carbon+Nanotube+Composites+as+Biocatalytic+Films.">Enzyme-Polymer-Single Walled Carbon Nanotube Composites as Biocatalytic Films.</a> Nano Lett. 3, 829-832 (2003).</li><li>Ma, R., Menamparambath, M. M., Nikolaev, P., Baik, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transparent+Stretchable+Single-Walled+Carbon+Nanotube-Polymer+Composite+Films+with+Near-Infrared+Fluorescence.">Transparent Stretchable Single-Walled Carbon Nanotube-Polymer Composite Films with Near-Infrared Fluorescence.</a> Adv. Mater. 25, 2548-2553 (2013).</li><li>De Volder, M. F. L., Tawfick, S. H., Baughman, R. H., Hart, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+Nanotubes:+Present+and+Future+Commercial+Applications.">Carbon Nanotubes: Present and Future Commercial Applications.</a> Science. 339, 535-539 (2013).</li><li>Lehn, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perspectives+in+Chemistry+-+Steps+towards+Complex+Matter.">Perspectives in Chemistry - Steps towards Complex Matter.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 52, 2836-2850 (2013).</li><li>Mattia, E., Otto, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Supramolecular+Systems+Chemistry.">Supramolecular Systems Chemistry.</a> Nat. Nanotechnol. 10, 111-119 (2015).</li><li>Leh, J. 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> Supramolecular Chemistry: Concepts and Perspectives. , (1995).</li><li>Esc&#225;rcega-Bobadilla, M. 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=Nanorings+and+Rods+Interconnected+by+Self-Assembly+Mimicking+an+Artificial+Network+of+Neurons.">Nanorings and Rods Interconnected by Self-Assembly Mimicking an Artificial Network of Neurons.</a> Nat. Commun. 4, 2648 (2013).</li><li>Gegenhuber, 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=Noncovalent+Grafting+of+Carbon+Nanotubes+with+Triblock+Terpolymers:+Toward+Patchy+1D+Hybrids.">Noncovalent Grafting of Carbon Nanotubes with Triblock Terpolymers: Toward Patchy 1D Hybrids.</a> Macromolecules. 48, 1767-1776 (2015).</li><li>Peng, H., Alemany, L. B., Margrave, J. L., Khabashesku, V. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sidewall+Carboxylic+Acid+Functionalization+of+Single-Walled+Carbon+Nanotubes.">Sidewall Carboxylic Acid Functionalization of Single-Walled Carbon Nanotubes.</a> J. Am. Chem. Soc. 125, 15174-15182 (2003).</li><li>Furtado, C. A., Kim, U. J., Gutierrez, H. R., Pan, L., Dickey, E. C., Ecklund, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Debundling+and+Dissolution+of+Single-Walled+Carbon+Nanotubes+in+Amide+Solvents.">Debundling and Dissolution of Single-Walled Carbon Nanotubes in Amide Solvents.</a> J. Am. Chem. Soc. 126, 6095-6105 (2004).</li><li>Jeon, J. H., Lim, J. H., Kim, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+Hybrid+Nanocomposites+with+Polystyrene+and+Multiwalled+Carbon+Nanotubes+with+Well-Defined+Polystyrene+via+Multiple+Atom+Transfer+Radical+Polymerization.">Fabrication of Hybrid Nanocomposites with Polystyrene and Multiwalled Carbon Nanotubes with Well-Defined Polystyrene via Multiple Atom Transfer Radical Polymerization.</a> Polymer. 50, 4488-4495 (2009).</li><li>Kim, M., Hong, C. K., Choe, S., Shim, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+Polystyrene+Brush+on+Multiwalled+Carbon+Nanotubes+Treated+with+KMnO4+in+the+Presence+of+a+Phase-Transfer+Catalyst.">Synthesis of Polystyrene Brush on Multiwalled Carbon Nanotubes Treated with KMnO4 in the Presence of a Phase-Transfer Catalyst.</a> J. Polym. Sci. Pol. Chem. 45, 4413-4420 (2007).</li><li>Oliveira, E. Y. S., Bode, R., Esc&#225;rcega-Bobadilla, M. V., Zelada-Guill&#233;n, G. A., Maier, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymer+Nanocomposites+from+Self-Assembled+Polystyrene-Grafted+Carbon+Nanotubes.">Polymer Nanocomposites from Self-Assembled Polystyrene-Grafted Carbon Nanotubes.</a> New J. Chem. 40, 4625-4634 (2016).</li><li>Shriver, D. F., Drezdzon, M. 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> The Manipulation of Air-Sensitive Compounds. , (1986).</li><li>Bressy, C., Ngo, V. G., Ziarelli, F., Margaillan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+Insights+into+the+Adsorption+of+3-(Trimethoxysilyl)-propylmethacrylate+on+Hydroxylated+ZnO+Nanopowders.">New Insights into the Adsorption of 3-(Trimethoxysilyl)-propylmethacrylate on Hydroxylated ZnO Nanopowders.</a> Langmuir. 28, 3290-3297 (2012).</li><li>Wu, X., Qiu, J., Liu, P., Sakai, E., Lei, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polystyrene+Grafted+Carbon+Black+Synthesis+via+in+situ+Solution+Radical+Polymerization+in+Ionic+Liquid.">Polystyrene Grafted Carbon Black Synthesis via in situ Solution Radical Polymerization in Ionic Liquid.</a> J. Polym. Res. 20, 167 (2013).</li></ol>

في هذا الأسلوب، وهناك بعض الخطوات التي تؤدي إلى أهمية حاسمة لضمان نجاح عملية تطعيم. أولاً، ينبغي أن تنفذ رد فعل أكسدة حفازة وساطة ثنائية الطور (الخطوة 1، 1) مع الأنابيب النانوية الكربونية متفرقة مؤخرا (الخطوة 1.1.1.5). إذا تشتت النتائج غير قادرة على البقاء ووفقا للتوصيات الواردة في البروتوكول، ...

ومنذ اكتشاف الأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدران (سوكنتس)،،من12 المجتمعات العلمية التي طبقت على الخصائص الكهربائية والميكانيكية والحرارية المعلقة3 في مجموعة واسعة من أحدث التطبيقات بتحوير خصائص السطح عبر التساهمية4 واستراتيجياتها غير التساهمية5 . تتضمن أمثلة هذه التطبيقات استخدامها كمحولات الطاقة في أجهزة الاستشعار، واقطاب7 6،في الخلايا الشمسية، ويدعم8 غير متجانسة في الحفز، نانوريكتورس9 في التوليف،10 القاذورات وكلاء في الواقية،11 الحشو في المواد المركبة،12إلخ. ومع ذلك، ظلت إمكانية لتعديل خصائص السطح أكثر قوة، بعد نظرائهم مولتيواليد صناعيا المتاحة هي: موكنتس، للتحكم في الاتجاه في تفاعلاتها غير التساهمي في النانو، مهمة صعبة المهمة حتى الآن. 13
سوبراموليكولار التجميع الذاتي لبنات البناء الجزيئي إحدى الاستراتيجيات الأكثر تنوعاً للتحكم في تنظيم هذه المسألة في النانو. 14 , 15 في هذا المعني، التفاعلات سوبراموليكولار تنطوي على الاتجاه، قصيرة المدى ومتوسطة المدى التفاعلات غير التساهمية مثل ح-السندات، فإن دير فالس، ثنائي قطب-ثنائي قطب، أيون-ثنائي قطب، الناجمة عن ثنائي قطب ثنائي القطب، التراص π-π، الموجبة π، انيون-π، كولومبيك، من بين أمور أخرى. 16 للأسف، اتجاهية في التجميع الذاتي للهياكل الكبيرة مثل MWCNTs ليست عفوية وعادة ما يتطلب قوات الدافع الخارجي (مثل قوالب أو نظم تبديد الطاقة). 17 ظلت نادراً ما استكشفت التفاف غير التساهمية تقرير المستخدمة مؤخرا للأنابيب النانوية مع البوليمرات المشارك مصممة لتحقيق الهدف الأخير،18 لكن استخدام استراتيجيات التساهمية لتقديم بدائل جديدة لحل هذه المشكلة.
يمكن إجراء التعديل الكيميائي للأنابيب النانوية الكربونية بشكل انتقائي لإدخال مجموعات وظيفية مختلفة تيرميني أو سيديوالس من نفس. 19 , 20 أحد النهج الأكثر فائدة لتكييف الخصائص السطحية في الكربون النانو تطعيم البوليمر من خلال طرق البلمرة القياسية. عادة، تتضمن تلك النهج مقدمة أولية من بوليميريزابل أو مجموعات البادئ (اﻷكريليك، الفينيل، إلخ.) على سطح نانوستروكتوري وبهم البلمرة المتعاقبة مع مونومر مناسبة. 21 في حالة موكنتس، ظلت التساهمية إدخال سلاسل البوليمر على سيديوالس للسيطرة على البقع بشكل متباين تحديا.
هنا سوف نعرض كيف يمكن تطبيق سلسلة من تعديل المواد الكيميائية مباشرة الخطوات22،23 لإدراج سلاسل PS على سيديوالس موكنتس أجل تعديل تلك الرقع السطحية والنهوض بهم متباين التجميع الذاتي23 على النانو. أثناء مسار التعديل، يسمح خطوة أولى ل hydroxylation انتقائية من موكنتس البكر في سيديوالس باتباع ثنائية الطور وساطة حفازة تفاعل الأكسدة تسفر عن نظرائهم الهيدروكسيلية هما موكنت-يا. يستخدم خطوة ثانية 3--(تريميثوكسيسيليل) بروبيل ميثاكريلات (تمسبما) لإدخال سيليلاتيد ميثاكريليك مويتيس إلى مجموعات الهيدروكسيل التي تم إنشاؤها مسبقاً (موكنت-س-تمسبما). ستوفر هذه إدراج مواقع رد الفعل السطحية خلال الخطوة الثالثة، عندما يتم بلمرة مونومر الستايرين من مويتيس ميثاكريليك وهكذا تسفر عن سلاسل البوليمر المطعمة على سيديوالس للأنابيب النانوية في النهاية (أي موكنت-س-س).

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1573">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:379px;">Tetrapropylammonium bromide, 99 % (TPABr)</td>
			<td style="width:181px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">88104</td>
			<td style="width:895px;">Irritant, toxic</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:379px;">Potassium permanganate, 99 % (KMnO4)</td>
			<td style="width:181px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">223468</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:379px;">Acetic acid, 99.5 %</td>
			<td style="width:181px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">45726</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:379px;">Pristine multiwalled carbon nanotubes, 99 % (MWCNTs)</td>
			<td style="width:181px;">Bayer Technology Services</td>
			<td style="width:119px;">Donated sample</td>
			<td>Harmful dusts. &#62;1 mm in length and 13&#8211;16 nm in outer diameter. Alternative supplier: Nanocyl, Catalog N. NC7000, website: http://www.nanocyl.com/</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:379px;">Sodium Chloride, 98 % (NaCl)</td>
			<td style="width:181px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">S3014</td>
			<td>Technical grade can also be used</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:379px;">Ethanol, 99.8 % (EtOH)</td>
			<td style="width:181px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">32221</td>
			<td>Technical grade can also be used</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:379px;">Methanol, 99.8 % (MeOH)</td>
			<td style="width:181px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">322415</td>
			<td>Highly toxic. Technical grade can also be used</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:379px;">Hydroquinone, 99 %</td>
			<td style="width:181px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">H9003</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:379px;">Toluene, 99.8 %</td>
			<td style="width:181px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">244511</td>
			<td>Anhydrous</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:379px;">3-(Trimethoxysilyl)propyl methacrylate, 98 % (TMSPMA)</td>
			<td style="width:181px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">440159</td>
			<td>Air sensitive, toxic</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:379px;">Azobisisobutyronitrile, 99 % (AIBN)</td>
			<td style="width:181px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">755745</td>
			<td>Explosive</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:379px;">Styrene, 99 %</td>
			<td style="width:181px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">S4972</td>
			<td>Purified using an alumina gel preparative column and stored at 4 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:379px;">Acetone, 99.5 %</td>
			<td style="width:181px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">179124</td>
			<td>Technical grade can also be used</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:379px;">Tetrahydrofuran, 99.9 % (THF)</td>
			<td style="width:181px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">494461</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:379px;">Dichloromethane, 99.5 %</td>
			<td style="width:181px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">443484</td>
			<td>Highly toxic</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:379px;">Hydrochloric acid, 37 %</td>
			<td style="width:181px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">435570</td>
			<td>Harmful fumes</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

grafting multiwalled carbon nanotubes with polystyrene to enable self-assembly and anisotropic patchiness

نظهر بروتوكولا مباشرة graft الأنابيب النانوية الكربونية مولتيواليد البكر (MWCNTs) مع سلاسل البوليستيرين (PS) في سيديوالس من خلال استراتيجية بلمرة الجذور الحرة لتمكين تحوير الخصائص السطحية أنبوب نانوي و إنتاج سوبراموليكولار التجميع الذاتي للنانو. أولاً، يخلق hydroxylation انتقائي للأنابيب النانوية البكر من خلال فعل أكسدة ثنائية الطور حفازة وساطة مواقع رد الفعل سطحي الموزعة في سيديوالس. بعد ذلك يتم تعديل مواقع رد الفعل الأخير مع ميثاكريليك مويتيس باستخدام سيليلاتيد ميثاكريليك تمهيدا لإنشاء مواقع بوليميريزابل. يمكن معالجة تلك الجماعات بوليميريزابل البلمرة المزيد من الستيرين لإنتاج نانوماتيريال هجينة التي تحتوي على سلاسل PS المطعمة سيديوالس أنبوب نانوي. تحديد محتوى البوليمر-الاختلاس ومقدار مويتيس ميثاكريليك سيليلاتيد وعرض وتعديل هيدروكسيليشن للأنابيب النانوية وكمياً بتحليل ثيرموجرافيميتريك (TGA). وجود رد الفعل من المجموعات الوظيفية الهيدروكسيل وسيليلاتيد ميثاكريلات تؤكدها "فورييه تحويل الأشعة تحت الحمراء الطيفي" (FT الأشعة تحت الحمراء). توفر حلول أنبوب نانوي المطعمة البوليستيرين الكربون في رباعي هيدرو الفوران (THF) ويتم تحليل عينات الأنابيب النانوية كولينيرلي الذاتي تجميعها عندما يلقي الجدار إلى الجدار مجهر إلكتروني (TEM). لا يتم الحصول على تلك المتمتعة بالحكم الذاتي-التجميعات عندما يلقي الفراغات مناسبة وبالمثل من حلول مماثلة تحتوي على نظرائهم غير المطعمة. ولذلك، يتيح هذا الأسلوب تعديل أنبوب نانوي الرقع متباين في سيديوالس مما يؤدي إلى منظمة التلقائي عفوية في النانو.

جمعت المعطيات TGA من الأنابيب النانوية البكر والأنابيب النانوية الهيدروكسيلية والأنابيب النانوية المعدلة مع سيليلاتيد ميثاكريليك مويتيس والأنابيب النانوية المطعمة البوليستيرين (الشكل 1). وجمعت نتائج الأشعة تحت الحمراء مترا من الأنابيب النانوية الهيدرو...

Watch this Scientific Journal Video about Grafting Multiwalled Carbon Nanotubes with Polystyrene to Enable Self-Assembly and Anisotropic Patchiness at JoVE.com

Grafting Multiwalled Carbon Nanotubes with Polystyrene to Enable Self-Assembly and Anisotropic Patchiness

إجراء لخطوات تركيب الأنابيب النانوية الكربونية مولتيواليد البوليستيرين المطعمة باستخدام التعديل الكيميائية المتتابعة بصورة انتقائية إدخال سلاسل البوليمر سيديوالس والتجميع الذاتي عن طريق الرقع متباين قدم.

تطعيم الأنابيب النانوية الكربونية مولتيواليد مع البوليستيرين لتمكين التجميع الذاتي والرقع متباين

We demonstrate a straightforward protocol to graft pristine multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) with polystyrene (PS) chains at the sidewalls through a ...

The overall goal of this procedure is to offer a straightforward strategy for grafting multiwalled carbon nanotubes by polystyrene chains, which mediates a pro-molecular self-assembly and anisotropic patchiness. This method can help to modulate the surface properties of multiwalled carbon nanotubes, so as to establish improved processing conditions of the same in the field of thermoplastic polymers. The grafting strategy offers a straightforward alternative in processing protocols for carbon nanotubes in order to compatibilize them with industrially relevant, yet challenging polymers, such as polystyrene.In general, the method starts with the traditional hydroxyl groups on the side walls of pristine carbon nanotubes followed by the coupling of silylated methacrylic moieties to the OH groups, and their sequential free radical polymerization with styrene on the inner atmosphere. To find the yield, nanotubes grafted with polystyrene chains. The main advantage of this technique is that it can be easily deployed to mole surface properties of carbon nanotubes.And consequently, promote their anisotropic self assembly, which in turn may facilitate their inclusion in a polymer matrix. This technique opens promising alternatives to improve the supply chain of nanostructure carbon nanotropes in industrial processes, thus allowing for the creation of electrical percolation networks in polymer composites, which could find direct applications in electromagnetic shielding systems, mechanically reinforced parts, and electrically conducting materials under attractive cost-benefit conditions. Dry to 5 grams of pristine multi-walled carbon nanotubes, by introducing them into a vacuum oven at 80 Celsius degrees and 200 millimeters of mercury for 12 hours.Pour the dried carbon nanotubes into a 100 milliliter round-bottom flask. Afterwards, transfer 50 milliliters of dichloromethane, 99 percent, into the flask, and set the mechanical stirring at 60 rpm. This will be the organic phase of a bi-faceted chotilitically mediated reaction.In order to prepare the aqueous phase, dissolve 0.6 grams of tetroaropyl ammonium bromide in five milliliters of distilled water. Add five milliliters of acetic acid and five milliliters of an aqueous solution, containing potassium permanganate, 0.16 molar. Pour the latter solution into the round-bottom flask, already containing the organic phase and agitate vigorously, for example, about 80 rpm at room temperature for 24 hours.After that time, transfer the reaction mixture into a separatory funnel. Then, agrigate around 0.25 milliliters of concentrated hydrochloric acid, 36 percent, and carefully agitate the system and purge. Then, discard the supernatant aqueous phase.Once the aqueous phase was retired, the organic phase can be filtered using a vacuum filtration system as it is further described. Set this topper on base firmly into the neck of the filtered flask. With the small-tip forceps, center out 47 millimeter diameter membrane filter on the support surface.Make sure to use a membrane with a pore size between 0.45 micrometers and 20 micrometers. Smaller pore sizes will easily block, while larger pore sizes will retain lower amounts of filtered nanotubes. Without disturbing the filter, center the flange of the holder on top of the assembly and lock the funnel and base together with a spring clamp.Connect the filtering flask to the vacuum source, pour the sample into the funnel, and apply vacuum to filter the sample. Once the filter solid looks to be dried, wash with methanol 95 percent for at least five times the volume of the filtered solution. Afterward, transfer the solute into a petri dish and let it dry under vacuum for 24 hours at 80 Celsius degrees, at 200 millimeters of mercury.In order to insert polymerizable methacrylic moieties into the hydroxilated carbon nanotube walls, disperse about 2.5 grams of the nanotubes and five grams of hydrochinoin 99 percent, using a 100 milliliters schlenk flask. Then, with the aid of a cannula, carefully add 50 milliliters of Toluene under nitrogen atmosphere, using a vacuum inner gas manifold. Later, put it under vigorous mechanical agitation.Then, incorporate five milliliters of 3-thremethyl silane propel methacrylate 98 percent, and take it to reflux at 100 Celsius degrees for 12 hours. Once the reaction is complete, wash the obtained product with methanol in excess, using the vacuum filtration system and dry it overnight under vacuum at 80 Celsius degrees and 200 millimeters of mercury and store until needed. In order to graft the methacrylic modified nanotubes with acetoground polystyrene chains, disperse about 2.5 grams of the modified carbon nanotubes and 75 milligrams of AIBN in 50 milliliters of toluene.Using a shlenk flask, improach the system with nitrogen atmosphere, using the vacuum inner gas manifold. Then, add freshly purified 7.5 milliliters of styrene monomer. AIBN will act as the initiator of the free-radical polymerization.Subsequently, set the heating system at 70 Celsius degrees and stir it for 12 hours, under nitrogen atmosphere and reflux. Afterwards, filter the reaction mixture using the vacuum filtration system. Wash it with acetone, and finally wash it again with DHF 99 percent for at least five times to remove unbound polystyrene.Dry the product under vacuum for 24 hours at 80 Celsius degrees and 200 millimeters of mercury. The solid will contain carbon nanotubes grafted with polystyrene chains. The polymer grafted carbon nanotubes were characterized by TM.Here are representative TM images for dropcast samples in which polystyrene wraps its carbon nanotubes appear as partially aligned and self-assembled by the side walls.Such behavior is absent when pristine nanotubes are analyzed in a similar form. The values curve of thermogramemetric analysis for polymer-modified carbon nanotubes showed that the first weight loss, due to the loss of polystyrene chains starts at 270 Celsius degrees. Then, a second moderated step, which starts around 400 Celsius degrees, is caused by the loss of the siliyated methracrylic moieties, where as the final remark weight loss starting at around 600 Celsius degrees, corresponds to the carbon nanotubes.Here we show our representative weight loss present-age curve of grafted carbon nanotubes with polyester range in comparison with pristine ones, which confirms that the most significant alteration in the samples weighed is comprised between 270 Celsius degrees and 775 Celsius degrees. From TGA, it is possible to affirm that after the hydroxilation step, carbon nanotube-side walls will typically contain hydroxyl moieties at two percent to five percent in weight. It is important to mention that after co-insulating material moieties to the OH groups, modified carbon nanotubes will typically contain between eight and ten percent weight for methracrylic in comparison with the nanotube content.Once accomplished, the free radical polymerization with styrene, it is typically expected a grafting degree of about 30 to 40 percent relative to the nanotube weight. So, a selective modification of the surface properties of the nanotubes is obtained by successive chemical modification in steps to insert reactive functional robselectively to the side walls. We expect that this strategy can be reapplied to other acrylic or vinyl derivative polymer types and new hybrid materials and composites could arise in the future.After watching this video, you should have a good understanding of the different steps needed to chemically modify carbon nanotubes with acetogram polyester range chains, which might play an important role in the surface properties of that kind of carbon nanotubes via super-molecular forces. This can result in the creation of self-assembly nanotubes through anisotropic nanoscale interactions, with potential applications in wide areas, such as material science and engineering, nanoscience and nanotechnology, or macromolecular chemistry. While attempting this procedure, it is important to be aware of the hazardous conditions of all reactants used in this technique, and ensure the use of suitable laboratory equipment.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Origami Inspired Self-assembly of Patterned and Reconfigurable Particles

اوريغامي الملهمة التجميع الذاتي للجزيئات منقوشة واعادة التشكيل

There are numerous techniques such as photolithography, electron-beam lithography and soft-lithography that can be used to precisely pattern two ...

Formation of Ordered Biomolecular Structures by the Self-assembly of Short Peptides

تشكيل الهياكل الجزيئية البيولوجية أمرت قبل التجميع الذاتي من الببتيدات قصير

In nature, complex functional structures are formed by the self-assembly of biomolecules under mild conditions. Understanding the forces that control ...

Self-assembly of Complex Two-dimensional Shapes from Single-stranded DNA Tiles

التجميع الذاتي من الأشكال ثنائية الأبعاد المعقدة من البلاط DNA المفرد الذين تقطعت بهم السبل

Current methods in DNA nano-architecture have successfully engineered a variety of 2D and 3D structures using principles of self-assembly. In this ...

Transport of Surface-modified Carbon Nanotubes through a Soil Column

النقل من أنابيب الكربون النانوية المعدلة السطح من خلال عمود التربة

Carbon nanotubes (CNTs) are widely manufactured nanoparticles, which are being utilized in a number of consumer products, such as sporting goods, ...

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

إعداد سطحي من تجميعها الذاتي داخليا الدهن الجسيمات استقرت بواسطة أنابيب الكربون النانوية

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

Functionalization of Single-walled Carbon Nanotubes with Thermo-reversible Block Copolymers and Characterization by Small-angle Neutron Scattering

Functionalization من احد الجدران الكربون الأنابيب النانومترية مع الحرارية عكسها البوليمر كتلة وتوصيف كل زاوية صغيرة تشتت النيوترونات

We demonstrate a protocol for single-walled carbon nanotube functionalization using thermo-sensitive PEO-PPO-PEO triblock copolymers in an aqueous ...

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

الشعرية الكهربائي لرصد الببتيد مسمار على الأفلام الشيتوزان في الوقت الحقيقي

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

Facet-to-facet Linking of Shape-anisotropic Colloidal Cadmium Chalcogenide Nanostructures

جانبا إلى جانب ربط النانو تشالكوجينيدي شكل متباين الكادميوم غرواني

Here, we describe a protocol that allows for shape-anisotropic cadmium chalcogenide nanocrystals (NCs), such as nanorods (NRs) and tetrapods (TPs), to be ...

Liquid-cell Transmission Electron Microscopy for Tracking Self-assembly of Nanoparticles

خلايا السائل مجهر إلكتروني لتعقب التجميع الذاتي من جسيمات نانوية

Drying a nanoparticle dispersion is a versatile way to create self-assembled structures of nanoparticles, but the mechanism of this process is not fully ...

Raman and IR Spectroelectrochemical Methods as Tools to Analyze Conjugated Organic Compounds

رامان وأساليب سبيكترويليكتروكهيميكال الأشعة تحت الحمراء كأدوات لتحليل المركبات العضوية مترافق

In the presented work, two spectroelectrochemical techniques are discussed as tools for the analysis of the structural changes occurring in the molecule ...