Name: stable aqueous suspensions of manganese ferrite clusters with tunable nanoscale dimension and composition
Uploaded: 2022-02-05T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Stable Aqueous Suspensions of Manganese Ferrite Clusters with Tunable Nanoscale Dimension and Composition at JoVE.com

وقد تم دعم هذا العمل بسخاء من قبل جامعة براون واتحاد الطاقة المتقدمة. ونشكر الدكتور تشينغبو زانغ بامتنان على أسلوبه الصناعي الراسخ في مراكز MFCs لأكسيد الحديد.

1. تركيب MFCs مع السيطرة على القطر الكلي لMFCs وتكوين الفريت
<ol><li>غسل وتجفيف جميع الأواني الزجاجية تماما لاستخدامها في التوليف. تؤثر كمية المياه في التركيب على أبعاد الشركات متعددة الأجهزة متعددة الأجهزة ، لذلك من الأهمية بمكان ضمان عدم وجود مياه متبقية في الأواني الزجاجية في <sup class="...

<ol>
	<li>Makridis, 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=In+vitro+application+of+Mn-ferrite+nanoparticles+as+novel+magnetic+hyperthermia+agents.">In vitro application of Mn-ferrite nanoparticles as novel magnetic hyperthermia agents.</a> Journal of Materials Chemistry B. 2 (47), 8390-8398 (2014).</li><li>Nelson-Cheeseman, B., Chopdekar, R., Toney, M., Arenholz, E., Suzuki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interplay+between+magnetism+and+chemical+structure+at+spinel-spinel+interfaces.">Interplay between magnetism and chemical structure at spinel-spinel interfaces.</a> Journal of Applied Physics. 111 (9), 093903 (2012).</li><li>Otero-Lorenzo, R., Fantechi, E., Sangregorio, C., Salgueiri&#241;o, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solvothermally+driven+Mn+doping+and+clustering+of+iron+oxide+nanoparticles+for+heat+delivery+applications.">Solvothermally driven Mn doping and clustering of iron oxide nanoparticles for heat delivery applications.</a> Chemistry-A European Journal. 22 (19), 6666-6675 (2016).</li><li>Mohapatra, 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=Enhancement+of+magnetic+heating+efficiency+in+size+controlled+MFe+2+O+4+(M=+Mn,+Fe,+Co+and+Ni)+nanoassemblies.">Enhancement of magnetic heating efficiency in size controlled MFe 2 O 4 (M= Mn, Fe, Co and Ni) nanoassemblies.</a> Rsc Advances. 5 (19), 14311-14321 (2015).</li><li>Qi, Y., 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=Carboxylic+silane-exchanged+manganese+ferrite+nanoclusters+with+high+relaxivity+for+magnetic+resonance+imaging.">Carboxylic silane-exchanged manganese ferrite nanoclusters with high relaxivity for magnetic resonance imaging.</a> Journal of Materials Chemistry B. 1 (13), 1846-1851 (2013).</li><li>Anandhi, J. S., Jacob, G. A., Joseyphus, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Factors+affecting+the+heating+efficiency+of+Mn-doped+Fe3O4+nanoparticles.">Factors affecting the heating efficiency of Mn-doped Fe3O4 nanoparticles.</a> Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 512, 166992 (2020).</li><li>Del Bianco, L., 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=Mechanism+of+magnetic+heating+in+Mn-doped+magnetite+nanoparticles+and+the+role+of+intertwined+structural+and+magnetic+properties.">Mechanism of magnetic heating in Mn-doped magnetite nanoparticles and the role of intertwined structural and magnetic properties.</a> Nanoscale. 11 (22), 10896-10910 (2019).</li><li>Padmapriya, G., Manikandan, A., Krishnasamy, V., Jaganathan, S. K., Antony, 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=Enhanced+catalytic+activity+and+magnetic+properties+of+spinel+Mn+x+Zn+1&#8722;x+Fe+2+O+4+(0.0&#8804;x&#8804;1.0)+nano-photocatalysts+by+microwave+irradiation+route.">Enhanced catalytic activity and magnetic properties of spinel Mn x Zn 1&#8722;x Fe 2 O 4 (0.0&#8804;x&#8804;1.0) nano-photocatalysts by microwave irradiation route.</a> Journal of Superconductivity and Novel Magnetism. 29 (8), 2141-2149 (2016).</li><li>Kim, 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=Continuous+O2-evolving+MnFe2O4+nanoparticle-anchored+mesoporous+silica+nanoparticles+for+efficient+photodynamic+therapy+in+hypoxic+cancer.">Continuous O2-evolving MnFe2O4 nanoparticle-anchored mesoporous silica nanoparticles for efficient photodynamic therapy in hypoxic cancer.</a> Journal of the American Chemical Society. 139 (32), 10992-10995 (2017).</li><li>Silva, L. H., Cruz, F. F., Morales, M. M., Weiss, D. J., Rocco, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+targeting+as+a+strategy+to+enhance+therapeutic+effects+of+mesenchymal+stromal+cells.">Magnetic targeting as a strategy to enhance therapeutic effects of mesenchymal stromal cells.</a> Stem Cell Research &amp; Therapy. 8 (1), 1-8 (2017).</li><li>Otero-Lorenzo, R., Ramos-Docampo, M. A., Rodriguez-Gonzalez, B., Comesan&#771;a-Hermo, M., Salgueiri&#241;o, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solvothermal+clustering+of+magnetic+spinel+ferrite+nanocrystals:+a+Raman+perspective.">Solvothermal clustering of magnetic spinel ferrite nanocrystals: a Raman perspective.</a> Chemistry of Materials. 29 (20), 8729-8736 (2017).</li><li>Aghazadeh, M., Karimzadeh, I., Ganjali, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PVP+capped+Mn2++doped+Fe3O4+nanoparticles:+a+novel+preparation+method,+surface+engineering+and+characterization.">PVP capped Mn2+ doped Fe3O4 nanoparticles: a novel preparation method, surface engineering and characterization.</a> Materials Letters. 228, 137-140 (2018).</li><li>Li, Z., 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=Solvothermal+synthesis+of+MnFe+2+O+4+colloidal+nanocrystal+assemblies+and+their+magnetic+and+electrocatalytic+properties.">Solvothermal synthesis of MnFe 2 O 4 colloidal nanocrystal assemblies and their magnetic and electrocatalytic properties.</a> New Journal of Chemistry. 39 (1), 361-368 (2015).</li><li>Guo, P., Zhang, G., Yu, J., Li, H., Zhao, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+synthesis,+magnetic+and+photocatalytic+properties+of+hollow+spheres+and+colloidal+nanocrystal+clusters+of+manganese+ferrite.">Controlled synthesis, magnetic and photocatalytic properties of hollow spheres and colloidal nanocrystal clusters of manganese ferrite.</a> Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 395, 168-174 (2012).</li><li>Pardo, 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=Synthesis,+characterization,+and+evaluation+of+superparamagnetic+doped+ferrites+as+potential+therapeutic+nanotools.">Synthesis, characterization, and evaluation of superparamagnetic doped ferrites as potential therapeutic nanotools.</a> Chemistry of Materials. 32 (6), 2220-2231 (2020).</li><li>Xiao, Z., 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=Libraries+of+uniform+magnetic+multicore+nanoparticles+with+tunable+dimensions+for+biomedical+and+photonic+applications.">Libraries of uniform magnetic multicore nanoparticles with tunable dimensions for biomedical and photonic applications.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 12 (37), 41932-41941 (2020).</li><li>Choi, Y. S., Young Yoon, H., Sung Lee, J., Hua Wu, J., Keun Kim, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+magnetic+properties+of+size-tunable+Mn+x+Fe3&#8722;x+O4+ferrite+nanoclusters.">Synthesis and magnetic properties of size-tunable Mn x Fe3&#8722;x O4 ferrite nanoclusters.</a> Journal of Applied Physics. 115 (17), (2014).</li><li>Creixell, 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=The+effect+of+grafting+method+on+the+colloidal+stability+and+in+vitro+cytotoxicity+of+carboxymethyl+dextran+coated+magnetic+nanoparticles.">The effect of grafting method on the colloidal stability and in vitro cytotoxicity of carboxymethyl dextran coated magnetic nanoparticles.</a> Journal of Materials Chemistry. 20 (39), 8539-8547 (2010).</li><li>Latorre, M., Rinaldi, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applications+of+magnetic+nanoparticles+in+medicine:+magnetic+fluid+hyperthermia.">Applications of magnetic nanoparticles in medicine: magnetic fluid hyperthermia.</a> Puerto Rico Health Sciences Journal. 28 (3), (2009).</li><li>Yeap, S. P., Lim, J., Ooi, B. S., Ahmad, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Agglomeration,+colloidal+stability,+and+magnetic+separation+of+magnetic+nanoparticles:+collective+influences+on+environmental+engineering+applications.">Agglomeration, colloidal stability, and magnetic separation of magnetic nanoparticles: collective influences on environmental engineering applications.</a> Journal of Nanoparticle Research. 19 (11), 1-15 (2017).</li><li>Lee, S. -. Y., Harris, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+modification+of+magnetic+nanoparticles+capped+by+oleic+acids:+Characterization+and+colloidal+stability+in+polar+solvents.">Surface modification of magnetic nanoparticles capped by oleic acids: Characterization and colloidal stability in polar solvents.</a> Journal of Colloid and Interface Science. 293 (2), 401-408 (2006).</li><li>Yeap, S. P., Ahmad, A. L., Ooi, B. S., Lim, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrosteric+stabilization+and+its+role+in+cooperative+magnetophoresis+of+colloidal+magnetic+nanoparticles.">Electrosteric stabilization and its role in cooperative magnetophoresis of colloidal magnetic nanoparticles.</a> Langmuir. 28 (42), 14878-14891 (2012).</li><li>Wydra, R. J., Oliver, C. E., Anderson, K. W., Dziubla, T. D., Hilt, J. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accelerated+generation+of+free+radicals+by+iron+oxide+nanoparticles+in+the+presence+of+an+alternating+magnetic+field.">Accelerated generation of free radicals by iron oxide nanoparticles in the presence of an alternating magnetic field.</a> RSC Advances. 5 (24), 18888-18893 (2015).</li><li>Bagaria, H. G., 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=Iron+oxide+nanoparticles+grafted+with+sulfonated+copolymers+are+stable+in+concentrated+brine+at+elevated+temperatures+and+weakly+adsorb+on+silica.">Iron oxide nanoparticles grafted with sulfonated copolymers are stable in concentrated brine at elevated temperatures and weakly adsorb on silica.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 5 (8), 3329-3339 (2013).</li><li>Park, J. C., Park, T. Y., Cha, H. J., Seo, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multifunctional+nanocomposite+clusters+enabled+by+amphiphilic/bioactive+natural+polysaccharides.">Multifunctional nanocomposite clusters enabled by amphiphilic/bioactive natural polysaccharides.</a> Chemical Engineering Journal. 379, 122406 (2020).</li><li>Hemery, G., 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+sizes,+morphologies,+and+magnetic+properties+of+monocore+versus+multicore+iron+oxide+nanoparticles+through+the+controlled+addition+of+water+in+the+polyol+synthesis.">Tuning sizes, morphologies, and magnetic properties of monocore versus multicore iron oxide nanoparticles through the controlled addition of water in the polyol synthesis.</a> Inorganic Chemistry. 56 (14), 8232-8243 (2017).</li><li>Lartigue, L., 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=Cooperative+organization+in+iron+oxide+multi-core+nanoparticles+potentiates+their+efficiency+as+heating+mediators+and+MRI+contrast+agents.">Cooperative organization in iron oxide multi-core nanoparticles potentiates their efficiency as heating mediators and MRI contrast agents.</a> ACS Nano. 6 (12), 10935-10949 (2012).</li><li>Yavayo, C. 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=Low-field+magnetic+separation+of+monodisperse+Fe3O4+nanocrystals.">Low-field magnetic separation of monodisperse Fe3O4 nanocrystals.</a> Science. 314 (5801), 964-967 (2006).</li><li>Matijevi&#263;, E., Scheiner, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ferric+hydrous+oxide+sols:+III.+Preparation+of+uniform+particles+by+hydrolysis+of+Fe+(III)-chloride,-nitrate,+and-perchlorate+solutions.">Ferric hydrous oxide sols: III. Preparation of uniform particles by hydrolysis of Fe (III)-chloride,-nitrate, and-perchlorate solutions.</a> Journal of Colloid and Interface Science. 63 (3), 509-524 (1978).</li><li>Weizenecker, J., Gleich, B., Rahmer, J., Dahnke, H., Borgert, J. <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+real-time+in+vivo+magnetic+particle+imaging.">Three-dimensional real-time in vivo magnetic particle imaging.</a> Physics in Medicine &amp; Biology. 54 (5), 1 (2009).</li><li>Zhu, X., Li, J., Peng, P., Hosseini Nassab, N., Smith, 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=Quantitative+drug+release+monitoring+in+tumors+of+living+subjects+by+magnetic+particle+imaging+nanocomposite.">Quantitative drug release monitoring in tumors of living subjects by magnetic particle imaging nanocomposite.</a> Nano Letters. 19 (10), 6725-6733 (2019).</li><li>Tay, Z. W., 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=Magnetic+particle+imaging-guided+heating+in+vivo+using+gradient+fields+for+arbitrary+localization+of+magnetic+hyperthermia+therapy.">Magnetic particle imaging-guided heating in vivo using gradient fields for arbitrary localization of magnetic hyperthermia therapy.</a> ACS Nano. 12 (4), 3699-3713 (2018).</li></ol>

يوضح هذا العمل توليفة بوليول معدلة من بلورات نانوية منغنيز فيريت مجمعة معا في مجاميع نانوية موحدة29. في هذا التوليف، الحديد (III) كلوريد والمنغنيز (II) كلوريد الخضوع لرد فعل التحلل المائي القسري والحد، وتشكيل الجزيئية MnxFe3-xO4. تشكل جزيئات الفريت هذه بلورات ن...

إدراج المنغنيز كدوبت في شعرية أكسيد الحديد يمكن، في ظل الظروف المناسبة، وزيادة ممغنطة المواد في الحقول التطبيقية العالية بالمقارنة مع أكاسيد الحديد النقي. ونتيجة لذلك، فإن الجسيمات النانوية المنغنيز فيريت (MnxFe3-xO4) هي مواد نانوية مغناطيسية مرغوبة للغاية بسبب مغنطة التشبع العالية، والاستجابة القوية للحقول الخارجية، وانخفاض السمية الخلوية1،2،3،4،5. وقد تم التحقيق في كل من البلورات النانوية مجال واحد، فضلا عن مجموعات من هذه البلورات النانوية، والجزيئات متعددة المجالات، في تطبيقات الطب الحيوي المتنوعة، بما في ذلك تسليم الأدوية، وارتفاع الحرارة المغناطيسي لعلاج السرطان، والتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)6،7،8. على سبيل المثال، استخدمت مجموعة هيون في عام 2017 جسيمات نانوية منغنيز فيريت ذات مجال واحد كمحفز فنتون للحث على نقص الأكشاجة السرطانية واستغلت T2contrast للمادة لتتبع التصوير بالرنين المغناطيسي9. ومن المدهش في ضوء هذه الدراسات وغيرها من الدراسات الإيجابية للمواد الفريت أن هناك عدد قليل في المظاهرات في الجسم الحي بالمقارنة مع أكسيد الحديد النقي (Fe3O4) المواد النانوية، وليس التطبيقات المبلغ عنها في humans9،10.
أحد التحديات الهائلة التي تواجه في ترجمة ميزات المواد النانوية الفريت إلى العيادة هو توليد مجموعات موحدة وغير مجمعة ونانوية الحجم11,12,13,14. في حين أن النهج الاصطناعية التقليدية للبلورات النانوية أحادية النطاق متطورة بشكل جيد ، فإن مجموعات متعددة المجالات من نوع الاهتمام بهذا العمل لا يتم إنتاجها بسهولة بطريقة موحدة وخاضعة للرقابة15،16. وبالإضافة إلى ذلك، فإن تكوين الفريت عادة ما يكون غير قياسي وليس مرتبطا ببساطة بالتركيز الأولي للسلائف، وهذا يمكن أن يزيد من حجب توصيف وظيفة الهيكل المنهجي لهذه المواد 9،12،13،17. وهنا، نعالج هذه المسائل من خلال إظهار نهج اصطناعي يسفر عن سيطرة مستقلة على كل من البعد العنقودي وتكوين المواد النانوية المنغنيز الفريتية.
ويوفر هذا العمل أيضا وسيلة للتغلب على الاستقرار الغرواني الفقير للمواد النانوية الفريتية18,19,20. الجسيمات النانوية المغناطيسية هي عموما عرضة لتجميع بسبب جذب الجسيمات الجسيم قوية; فيريت تعاني أكثر من هذه المشكلة كما أكبر المغناطيسية صافي تضخيم تجميع الجسيمات. وفي الوسائط البيولوجية ذات الصلة، تنتج هذه المواد مجاميع كبيرة بما يكفي لجمعها بسرعة، مما يحد من طرق تعرضها للحيوانات أو البشر 20,21,22. ووجد هيلت وآخرون نتيجة أخرى لتجميع الجسيمات الجسيمية في دراستهم للتدفئة المغناطيسية وتدهور الصبغة23. وفي تركيزات الجسيمات الأعلى قليلا، أو زيادة وقت التعرض للحقل، انخفضت فعالية المواد مع تجميع المواد مع مرور الوقت وانخفاض مساحات سطح الجسيمات النشطة. وستستفيد هذه التطبيقات وغيرها من الأسطح العنقودية المصممة لتوفير حواجز ستيرية تحول دون التفاعلات بين الجسيمات والجسيمات24,25.
هنا نبلغ عن نهج اصطناعي لتجميع مجموعات فيريت المنغنيز (MFCs) ذات الأبعاد والتكوين القابل للتحكم. هذه الجسيمات متعددة المجالات تتكون من تجميع البلورات النانوية المنغنيز الأولية الفريت التي يتم تجميعها الثابت. الارتباط الوثيق للبلورات النانوية الأولية يعزز خصائصها المغناطيسية ويوفر لحجم الكتلة الكلية، 50-300 نانومتر، مطابقة بشكل جيد للأبعاد المثلى للطب النانوي. عن طريق تغيير كمية المياه وسلائف كلوريد المنغنيز، يمكننا التحكم بشكل مستقل في القطر الإجمالي وتكوينها. تستخدم هذه الطريقة ردود فعل حرارية مائية بسيطة وفعالة ذات وعاء واحد تسمح بالتجريب المتكرر وتحسين المواد. ويمكن تنقية هذه MFCs بسهولة إلى محلول منتج مركز ، والذي يتم تعديله بشكل أكبر بواسطة البوليمرات السلفونات التي تضفي الاستقرار الغرواني. إن قابليتها للتونة وتوحيدها واستقرار مرحلة الحل كلها ميزات ذات قيمة كبيرة في تطبيقات المواد النانوية في الهندسة الطبية الحيوية والبيئية.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.1 Micron Vaccum Filtration Filter</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>NC9902431</td>
			<td>for filtration of aggregated clusters after synthesis and surface coating to achieve a uniform solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-Acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid (AMPS, 99%)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>282731-250G</td>
			<td>reagent used in copolymer to surface coat nanoclusters and functionalize them for biological media</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2,2&#8242;-Azobis(2-methylpropionitrile) (AIBN)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>441090-100G</td>
			<td>reagent used in copolymer making as the free ridical generator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-Morpholineethanesulfonic acid, 2-(N-Morpholino)ethanesulfonic acid (MES)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M3671-250G</td>
			<td>acidic buffer used to stabilize nanocluster surface coating process</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acrylic acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>147230-100G</td>
			<td>reagent used in copolymer to surface coat nanoclusters and functionalize them for biological media; anhydrous, contains 200 ppm MEHQ as inhibitor, 99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Analytical Balance</td>
			<td>Avantor</td>
			<td>VWR-205AC</td>
			<td>used to weigh out solid chemical reagents for use in synthesis and dilution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital Sonifier and Probe</td>
			<td>Branson</td>
			<td>B450</td>
			<td>used to sonicate nanocluster solution during surface coating to break up aggregates</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dopamine hydrochloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>H8502-25G</td>
			<td>used in surface coating for ligand exchange reaction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethylene glycol (anhydrous, 99.8%)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>324558-2L</td>
			<td>reagent used as solvent in hydrothermal synthesis of nanoclusters</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Vials (20mL)</td>
			<td>Premium Vials</td>
			<td>B1015</td>
			<td>container for nanocluster solution during washing and surface coating as well as polymer solutions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Graduated Beaker (100mL)</td>
			<td>Corning</td>
			<td>1000-100</td>
			<td>container for mixing of solid and liquid reagents during hydrothermal synthesis (to be transferred into autoclave reactor before oven)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Handheld Magnet</td>
			<td>MSC Industrial Supply, Inc.</td>
			<td>92673904</td>
			<td>1/2&#34; Long x 1/2&#34; Wide x 1/8&#34; High, 5 Poles, Rectangular Neodymium Magnet low strength magnet used to precipitate nanoclusters from solution (field strength is increased with steel wool when needed)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid (ACS grade, 37%)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>7647-01-0</td>
			<td>for removing leftover nanocluster debris and cleaning autoclave reactors for next use</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrothermal Autoclave Reactor</td>
			<td>Toption</td>
			<td>TOPT-HP500</td>
			<td>container for finished reagent mixture to withstand high temperature and pressure created by the oven in hydrothermal synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iron(III) Chloride Hexahydrate (FeCl3&#183;6H2O, ACS reagent, 97%)</td>
			<td>ACS</td>
			<td>236489-500G</td>
			<td>reagent used in synthesis of nanoclusters as source of iron (III) that becomes iron (II) in finished nanocluster product (keep dry and weigh out quickly to avoid water contamination)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Labware Washer Brushes</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>13-641-708</td>
			<td>used to wash and clean glassware before synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic Stir Plate</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>50093538</td>
			<td>for mixing of solid and liquid reagents during hydrothermal synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Manganese chloride tetrahydrate (MnCl2&#183;4H2O, 99.0%, crystals, ACS)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>1375127-2G</td>
			<td>reagent used in synthesis of nanoclusters as source of manganese</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropipette (100-1000&#956;L)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>FF-1000</td>
			<td>for transferring liquid reagents such as water and manganese chloride</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-(3-Dimethylaminopropyl)-N&#8242;-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>25952-53-8</td>
			<td>used in surface coating to assist in ligand exchange of copolymer (keep bulk chemical in freezer and diluted solution in refrigerator)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N,N-Dimethylformamide (DMF)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>227056-2L</td>
			<td>reagent used in copolymer making as the solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyacrylic acid sodium salt (PAA, Mw~6,000)</td>
			<td>PolyScience Inc.</td>
			<td>06567-250</td>
			<td>reagent used in hydrothermal synthesis to initially coat the nanoclusters (eventually replaced in surface coating step)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly(ethylene glycol) methyl ether acrylate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>454990-250ML</td>
			<td>reagent used in copolymer to surface coat nanoclusters and functionalize them for biological media; average Mn 480, contains 100 ppm BHT as inhibitor, 100 ppm MEHQ as inhibitor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reagents Acetone, 4L, ACS Reagent</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>UX-78920-66</td>
			<td>used as solvent to precipitate nanoclusters during washing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Single Channel Pipette, Adjustable 1-10 mL</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>3123000080</td>
			<td>for transferring ethylene glycol and other liquids</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Steel Wool</td>
			<td>Lowe&#39;s</td>
			<td>788470</td>
			<td>used to increase the magnetic field strength in the vial to aid in precipitation of nanoclusters for washing and surface coating</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stirring Bar</td>
			<td>Thomas Scientific</td>
			<td>8608S92</td>
			<td>for mixing of solid and liquid reagents during hydrothermal synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Table Clamp</td>
			<td>Grainger</td>
			<td>29YW53</td>
			<td>for tight sealing of autoclave reactor to withstand high pressure of oven during hyrothermal synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Urea (ACS reagent, 99.0%)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>U5128-500G</td>
			<td>reagent used in hydrothermal synthesis to create a basic solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vaccum Filtration Bottle Tops</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>596-3320</td>
			<td>for filtration of aggregated clusters after synthesis and surface coating to achieve a uniform solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum Controller V-850</td>
			<td>Buchi</td>
			<td>BU-V850</td>
			<td>for filtration of aggregated clusters after synthesis and surface coating to achieve a uniform solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum Oven</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>13-262-51</td>
			<td>used to create high temperature and pressure needed for nanocluster formation in hydrothermal synthesis</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

stable aqueous suspensions of manganese ferrite clusters with tunable nanoscale dimension and composition

مجموعات المنغنيز فيريت (MFCs) هي تجميعات كروية من عشرات إلى مئات من البلورات النانوية الأولية التي خصائصها المغناطيسية ذات قيمة في تطبيقات متنوعة. هنا نحن وصف كيفية تشكيل هذه المواد في عملية الحرارية المائية التي تسمح للسيطرة المستقلة على حجم الكتلة المنتج (من 30 إلى 120 نانومتر) ومحتوى المنغنيز من المواد الناتجة. المعلمات مثل الكمية الإجمالية للمياه المضافة إلى وسائل الإعلام رد فعل الكحولية ونسبة المنغنيز إلى الحديد السلائف هي عوامل هامة في تحقيق أنواع متعددة من المنتجات النانوية MFC. طريقة تنقية سريعة يستخدم الفصل المغناطيسي لاستعادة المواد مما يجعل إنتاج غرام من المواد النانوية المغناطيسية فعالة جدا. نتغلب على تحدي تجميع المواد النانوية المغناطيسية من خلال تطبيق بوليمرات السلفونات المشحونة للغاية على سطح هذه المواد النانوية التي تنتج MFCs مستقرة غرويا والتي لا تزال غير مجمعة حتى في البيئات المالحة للغاية. هذه المواد غير المجمعة والزي الموحد وغير القادرة هي مواد مستقبلية ممتازة للتطبيقات الطبية الحيوية والبيئية.

بعد المعالجة الحرارية المائية ، يتحول خليط التفاعل إلى تشتت أسود لزج كما يمكن رؤيته في الشكل 1. ما ينتج بعد تنقية هو محلول MFC مركزة للغاية التي تتصرف مثل ferrofluid. السائل في القارورة يستجيب في غضون ثوان عندما وضعت بالقرب من المغناطيس المحمولة (<0.5 T)، وتشكيل كتلة سوداء العيان الت?...

Watch this Scientific Journal Video about Stable Aqueous Suspensions of Manganese Ferrite Clusters with Tunable Nanoscale Dimension and Composition at JoVE.com

Stable Aqueous Suspensions of Manganese Ferrite Clusters with Tunable Nanoscale Dimension and Composition

نحن نبلغ عن تركيب حراري مائي وعاء واحد من مجموعات فيريت المنغنيز (MFCs) التي توفر سيطرة مستقلة على البعد المادي وتكوينها. يسمح الفصل المغناطيسي بالتنقية السريعة بينما يضمن التشغيل السطحي باستخدام البوليمرات المعطوبات أن المواد غير مجمعة في وسيط ذي صلة بيولوجيا. المنتجات الناتجة هي في وضع جيد للتطبيقات الطبية الحيوية.

تعليق مائي مستقر لمجموعات المنغنيز فيريت مع البعد والتركيب النانوي غير القادر

Manganese ferrite clusters (MFCs) are spherical assemblies of tens to hundreds of primary nanocrystals whose magnetic properties are valuable in diverse ...

في هذا الفيديو، نقدم توليفة، من مجموعات نانو المنغنيز المنغنيز فائقة المغنطيسية. نحن تقرير واحد تركيب الحرارية المائية وعاء من مجموعات فيريت المنغنيز أو MFCs التي توفر سيطرة مستقلة على كل من البلورات النانوية الأولية والبعد العنقودي، فضلا عن نسبة الحديد إلى المنغنيز. يسمح الفصل المغناطيسي لتنقية العينة بسرعة بينما يضمن تشغيل الخدمة باستخدام البوليمر الكبريتي أن المواد غير مجمعة ، حتى في الحلول المائية ذات الصلة بيولوجيا.المنتجات الناتجة هي في وضع جيد للتطبيقات في مجال التكنولوجيا الحيوية والطب. غسل وتجفيف جميع الأواني الزجاجية تماما لاستخدامها في التوليف. تؤثر كمية المياه في التركيب على أبعاد الشركات الأكثر رعاية.لذلك من المهم التأكد من أن الأواني الزجاجية لا تحتوي على المياه المتبقية فيها. لغسل الأواني الزجاجية، اشطف بالماء والمنظفات وفرك مع فرشاة FLAS لإزالة الحطام. شطف جيدا لإزالة جميع المنظفات والانتهاء مع شطف الماء deionized.شطف المفاعلات مبطنة البوليفينول مع حمض الهيدروكلوريك 37٪ لإزالة أي حطام من الاستخدام السابق. للقيام بذلك، ضع المفاعلات وقبعاتها في كوب كبير وملئها بحمض الهيدروكلوريك حتى تغمر المفاعلات بالكامل. دع هذا يجلس لمدة 30 دقيقة قبل صب حمض الهيدروكلوريك.شطف الكأس باستمرار مع المفاعلات بالماء لمدة دقيقة إلى دقيقتين، ثم وضع المفاعلات في الفرن لتجف. استخدم ماصة أوتوماتيكية لنقل 20 ملليلتر من جليكو الإيثيلين إلى كوب 50 ملليلتر مع شريط تحريك مغناطيسي. الوزن من الكمية المطلوبة من كلوريد الحديد لتحقيق تركيز النهائي من 1.3 ملليمولار وإضافته إلى الكأس.وضع الكأس على لوحة ضجة وتحويله في 480 دورة في الدقيقة لبدء التحريك المستمر للكبيك. تزن 250 ملليغرام من حمض البولي أكريليك وإضافته إلى الكأس. بعد إضافة PAA ، يصبح الحل معتما وأخف قليلا في اللون.تزن 1.2 غرام من اليوريا وإضافته إلى الكأس. باستخدام ماصة، إضافة 0.7 كلوريد المنغنيز ملليمولار إلى الكأس. وأخيرا، باستخدام ماصة، إضافة الكمية المطلوبة من المياه النقية للغاية إلى الكأس.دع الحل يحرك لمدة ثلاثين دقيقة ولاحظ تغير اللون. سوف يقدم كلون برتقالي داكن شفاف. نقل خليط التفاعل إلى مفاعل PPL.لاحظ أنه بعد أن أثار الحل ، قد تكون بعض المواد الصلبة قد تراكمت على جانبي الكأس. استخدام المغناطيس لسحب شريط اثارة حول جدران الكأس لضمان أي المواد الصلبة التي تراكمت على الجانبين يتم تفريقها في حل رد الفعل. بمجرد خلط الحل وجاهزة، نقله إلى مفاعل PPL مبطنة 50 ملليلتر.استخدام المشبك ورافعة لختم المفاعل في الأوتوكلاف الفولاذ المقاوم للصدأ بإحكام قدر الإمكان. المشبك وعاء المفاعل إلى سطح مستقر واستخدام قضيب، إدراجه في الغطاء كرافعة، ودفع المفاعل لختم. لاحظ أن المفاعل المغلق لا ينبغي أن يكون قادرا على فتحه باليد.وهذا أمر بالغ الأهمية لأن بيئة الضغط العالي في الفرن تتطلب ختما ضيقا على المفاعل. ضع مفاعلا في فرن لمدة 20 ساعة عند 215 درجة مئوية. بعد الانتهاء من التفاعل الحراري المائي، قم بإزالة المفاعل من الفرن واتركه يبرد إلى درجة حرارة الغرفة.ضغط الفرن سيمكن المفاعل من أن يفتح باليد. لاحظ أنه في هذه المرحلة، سيحتوي المفاعل على منتج MFC المنتشر في غليكول الإيثيلين مع شوائب أخرى، مثل البوليمر غير المتفاعل. وسوف يكون حل أسود مبهم.المنتج المعزول في الخطوات التالية. ضع 200 ملليغرام من الصوف الفولاذي في قارورة زجاجية. ملء قارورة الزجاج في منتصف الطريق مع خليط رد الفعل من المفاعل.ملء بقية القارورة مع الأسيتون ويهز جيدا. لاحظ أن الصوف الصلب يزيد من قوة المجال المغناطيسي في القارورة وسيساعد على الفصل المغناطيسي لمجموعات النانو من الحل. ضع القارورة على مغناطيس لجمع المغناطيسي أن يحدث.والنتيجة ستكون حلا شفافا مع عجل في الجزء السفلي. صب قبالة محلول supernatant في حين أن محاصرين مغناطيسيا MFCs من قبل الصوف الصلب عن طريق عقد المغناطيس إلى الجزء السفلي من القارورة أثناء صب. سيتم إزالة جلايكول الإيثيلين في الغالب في هذه الخطوة.ابدأ الغسيل مع انخفاض نسبة الأسيتون إلى الماء وزيادة النسبة في يغسل اللاحقة حتى نقية. افعل هذا ثلاث إلى أربع مرات. إزالة القارورة من المغناطيس وملئها بالماء.يهز جيدا لإذابة MFCs. الآن سيتم توزيع المنتج بالكامل في الماء. كرر الخطوتين السابقتين عدة مرات حتى الحل المائي للMFCs تنتج أي فقاعات عندما اهتزت.والنتيجة ستكون فيروفلويد مبهمة الظلام التي سوف تستجيب بقوة للمغناطيس. من أجل الحفاظ على مجموعاتنا مستقرة، ونحن تعديلها مع البوليمر المشترك، PAA-CO-AMPS-CO-PEG، الذي يوفر كل من التنافر الستيريك والكهروستاتيكي. وستوفر مجموعة السلفونات لوحدات AMPS تثبيت الشحنة بينما ستعوق وحدة PEG بشكل واضح تجميع المجموعات بين المجموعات.وعموما، ستظل المجموعات المعدلة مستقرة حتى في مختلف أنواع الظروف القاسية. الجمع بين 10 ملليلتر من الجسيمات النانوية المنقى في قارورة 20 ملليلتر, مع 10 ملليلتر من محلول الدوبامين نيترا المشبعة. انتظر لمدة خمس دقائق.غسل الدوبامين نيترا المغلفة MFCs باستخدام الفصل المغناطيسي. صب خارج العملاق الأصفر شاحب. يضاف الماء ويهز بقوة.ثم صب الماء باستخدام المغناطيس للاحتفاظ بالمنتج. كرر هذا الغسيل عدة مرات، وترك مجموعة البني الداكن في القارورة. امزج ملليلتر واحد من محلول EDC، ومليلتر واحد من العازلة MES، وثلاثة ملليلترات من محلول البوليمر.يحرك المزيج بخفة ويترك لمدة خمس دقائق تقريبا. وينبغي أن يكون حلا واضحا وعديم اللون عندما مجتمعة تماما. أضف هذا الخليط إلى مجموعة MFC وضع القارورة في حمام جليدي.خفض سونيكاتور التحقيق في الحل ومن ثم تشغيله. بعد علاج سونيكيشن لمدة خمس دقائق ، أضف ما يقرب من خمسة ملليلترات من الماء النقي للغاية إلى القارورة بينما لا يزال الصوتنة قيد التشغيل. مواصلة رصد السفينة لضمان عدم تسرب أي منتج.الحفاظ على الجليد في خليط الماء المثلج، وبعض من الجليد الأولي سوف تذوب بسبب كثافة ونحر سونيكيشن. السماح للخليط sonicate لمدة 25 دقيقة إضافية لمدة إجمالية قدرها 30 دقيقة. ضع القارورة فوق المغناطيس لفصل MFCs وصب محلول supernatant.غسل MFCs المعدلة مع الماء deionized عدة مرات. ملء القارورة مع MFCs مع المياه النقية للغاية. ماصة هذا السائل في نظام الترشيح فراغ مع 0.1 ميكرون مرشح غشاء كبريتات البوليثر لإزالة أي MFCs مجمعة بشكل لا رجعة فيه.تأكد من مسح جدران القمع لتقليل أي فقدان للمنتج. فراغ تصفية الحل. كرر هذه العملية مرتين إلى ثلاث مرات.وستكون النتيجة محلول مائي منقى من وحدات الMFCs أحادية التشتت. هنا ، نرى صور TEM لمجموعات نانو نقية ، من أجل زيادة متوسط قطر الكتلة.يدل على DC.The كمية المياه المضافة في خليط التفاعل الأولي يحدد قطر مجموعات نانو. إضافة المزيد من الماء في نتائج التفاعل في مجموعات نانو مع أقطار أصغر، في حين أن كميات أقل من المياه يزيد من أقطارها. وبهذه الطريقة، فإن المجرب لديه السيطرة على حجم منتج الكتلة نانو.هنا نرى صور TEM من مجموعات نانو من أجل زيادة المنغنيز إلى الحديد نسبة الأضراس. تحدد نسبة المنغنيز إلى سلائف الحديد في خليط التفاعل الأولي نسبة الضرس للمعادن في منتج الكتلة. زيادة المنغنيز إلى نسبة الحديد في التوليف سيزيد هذه النسبة في المجموعات، والعكس بالعكس.في المقابل صور TEM التالية تصور عينات مع مورفولوجيا غير منتظمة. كما هو مبين في الصورة اليسرى، تم إنتاج كتلة المظهر المسكوبة خارج الشكل مع استبعاد أي مياه إضافية. وهذا يعوق التجميع الديناميكي لبلورات النانو الأولية التي لم تشكل بعد مجموعات.العينة في الصورة على اليمين لم يكن لديها وقت رد فعل كاف ، وهو ما لم يكن كافيا لنمو بلورة النانو الأولية ونضوج الكتلة. هذه النتائج السيئة تثبت أن كمية مناسبة من التفاعل وكذلك وقت رد الفعل ضروري لتحقيق نتائج ناجحة باستمرار. هنا، نضع عينة من مجموعات PAA المشفرة الأصلية في مخزن PBS المؤقت على اليسار.على اليمين، ونحن نفعل الشيء نفسه مع كمية مكافئة من تعديل PAA المشاركة AMPS-المشارك PEG مجموعات مشفرة. لاحظ التجميع السريع للتجمعات المشفرة PAA بينما تظل الكتل المعدلة مستقرة لفترة طويلة. وهذا يشير إلى تحسن الاستقرار الغرواني نتيجة لترميز الكوبوليمر.في الختام، لدينا توليف يسمح لإنتاج سريع وفعال من مجموعات فيريت المنغنيز. يخلق التوليف بشكل مستقل البعد العنقودي غير قادر وتكوينها عن طريق التحكم ببساطة في إضافة الماء والمنغنيز إلى نسبة السلائف الحديد. يمكننا بسهولة تعديل هذه الطريقة لتحقيق مختلفة ولكن يمكن التنبؤ بها المواد النانوية المغناطيسية.وعلاوة على ذلك، فإن تقنيات الفصل المغناطيسي والخدمة الوظيفية تحقق تشتتا أحاديا عاليا واستقرارا قويا في الوسائط البيولوجية، على التوالي. تسمح طريقتنا بإمكانية وصول أكبر في إنتاج المجموعات وتطبيق واسع النطاق عبر مجموعة متنوعة من المجالات.

stable-aqueous-suspensions-manganese-ferrite-clusters-with-tunable

Research

JoVE Journal

Chemistry

Template Directed Synthesis of Plasmonic Gold Nanotubes with Tunable IR Absorbance

A nearly parallel array of pores can be produced by anodizing aluminum foils in acidic environments1, 2. Applications of anodic aluminum oxide (AAO) membranes have been under development since the 1990's and have become a common method to template the synthesis of high aspect ratio nanostructures, mostly by electrochemical growth or pore-wetting. Recently, these membranes have become commercially available in a wide range of pore sizes and densities, leading to an extensive library of functional nanostructures being synthesized from AAO membranes. These include composite nanorods, nanowires and nanotubes made of metals, inorganic materials or polymers 3-10. Nanoporous membranes have been used to synthesize nanoparticle and nanotube arrays that perform well as refractive index sensors, plasmonic biosensors, or surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) substrates 11-16, as well as a wide range of other fields such as photo-thermal heating 17, permselective transport 18, 19, catalysis 20, microfluidics 21, and electrochemical sensing 22, 23. Here, we report a novel procedure to prepare gold nanotubes in AAO membranes. Hollow nanostructures have potential application in plasmonic and SERS sensing, and we anticipate these gold nanotubes will allow for high sensitivity and strong plasmon signals, arising from decreased material dampening 15.

Solution-suspendable gold nanotubes with controlled dimensions can be synthesized by electrochemical deposition in porous anodic aluminum oxide (AAO) membranes using a hydrophobic polymer core. Gold nanotubes and nanotube arrays hold promise for applications in plasmonic biosensing, surface-enhanced Raman spectroscopy, photo-thermal heating, ionic and molecular transport, microfluidics, catalysis and electrochemical sensing.

إخراج القالب التجميعي من الأنابيب النانومترية الذهبية Plasmonic مع امتصاص الأشعة تحت الحمراء الانضباطي

A nearly parallel array of pores can be produced by anodizing aluminum foils in acidic environments1, 2. Applications of anodic aluminum oxide (AAO) ...

A Simple Method for the Size Controlled Synthesis of Stable Oligomeric Clusters of Gold Nanoparticles under Ambient Conditions

Reducing dilute aqueous HAuCl4 with sodium thiocyanate (NaSCN) under alkaline conditions produces 2 to 3 nm diameter nanoparticles. Stable grape-like oligomeric clusters of these yellow nanoparticles of narrow size distribution are synthesized under ambient conditions via two methods. The delay-time method controls the number of subunits in the oligoclusters by varying the time between the addition of HAuCl4 to alkaline solution and the subsequent addition of reducing agent, NaSCN. The yellow oligoclusters produced range in size from ~3 to ~25 nm. This size range can be further extended by an add-on method utilizing hydroxylated gold chloride (Na+[Au(OH4-x)Clx]-) to auto-catalytically increase the number of subunits in the as-synthesized oligocluster nanoparticles, providing a total range of 3 nm to 70 nm. The crude oligocluster preparations display narrow size distributions and do not require further fractionation for most purposes. The oligoclusters formed can be concentrated &#62;300 fold without aggregation and the crude reaction mixtures remain stable for weeks without further processing. Because these oligomeric clusters can be concentrated before derivatization they allow expensive derivatizing agents to be used economically. In addition, we present two models by which predictions of particle size can be made with great accuracy.

We describe a simple method for producing highly stable oligomeric clusters of gold nanoparticles via the reduction of chloroauric acid (HAuCl4) with sodium thiocyanate (NaSCN). The oligoclusters have a narrow size distribution and can be produced with a wide range of sizes and surface coats.

طريقة بسيطة لحجم تجميع الشواهد من الكتل بلازميدة قليلة القسيمات مستقرة من جزيئات الذهب في ظل الظروف المحيطة

Reducing dilute aqueous HAuCl4 with sodium thiocyanate (NaSCN) under alkaline conditions produces 2 to 3 nm diameter nanoparticles. Stable grape-like ...

Construction and Systematical Symmetric Studies of a Series of Supramolecular Clusters with Binary or Ternary Ammonium Triphenylacetates

Functions of clusters in nano or sub-nano scale significantly depend on not only kinds of their components but also arrangements, or symmetry, of their components. Therefore, the arrangements in the clusters have been precisely characterized, especially for metal complexes. Contrary to this, characterizations of molecular arrangements in supramolecular clusters composed of organic molecules are limited to a few cases. This is because construction of the supramolecular clusters, especially obtaining a series of the supramolecular clusters, is difficult due to low stability of non-covalent bonds compare to covalent bonds. From this viewpoint, utilization of organic salts is one of the most useful strategies. A series of the supramolecules could be constructed by combinations of a specific organic molecule with various counter ions. Especially, primary ammonium carboxylates are suitable as typical examples of supramolecules because various kinds of carboxylic acids and primary amines are commercially available, and it is easy to change their combinations. Previously, it was demonstrated that primary ammonium triphenylacetates using various kinds of primary amines specifically construct supramolecular clusters, which are composed of four ammoniums and four triphenylacetates assembled by charge-assisted hydrogen bonds, in crystals obtained from non-polar solvents. This study demonstrates an application of the specific construction of the supramolecular clusters as a strategy to conduct systematical symmetric study for clarification of correlations between molecular arrangements in supramolecules and kinds and numbers of their components. In the same way with binary salts composed of triphenylacetates and one kind of primary ammoniums, ternary organic salts composed of triphenylacetates and two kinds of ammoniums construct the supramolecular clusters, affording a series of the supramolecular clusters with various kinds and numbers of the components.

This article describes construction of a series of hydrogen-bonding supramolecular clusters in crystals using primary ammonium triphenylacetates, which are recrystallized from non-polar solvents. This selective construction of the supramolecular clusters leads to effective systematical symmetric studies about a correlation between the supramolecular clusters and their components.

البناء ونظامية الدراسات متماثل من سلسلة من Supramolecular مجموعات مع ثنائي أو ترناري Triphenylacetates الأمونيوم

Functions of clusters in nano or sub-nano scale significantly depend on not only kinds of their components but also arrangements, or symmetry, of their ...

A Simple, Low-cost, and Robust System to Measure the Volume of Hydrogen Evolved by Chemical Reactions with Aqueous Solutions

There is a growing research interest in the development of portable systems which can deliver hydrogen on-demand to proton exchange membrane (PEM) hydrogen fuel cells. Researchers seeking to develop such systems require a method of measuring the generated hydrogen. Herein, we describe a simple, low-cost, and robust method to measure the hydrogen generated from the reaction of solids with aqueous solutions. The reactions are conducted in a conventional one-necked round-bottomed flask placed in a temperature controlled water bath. The hydrogen generated from the reaction in the flask is channeled through tubing into a water-filled inverted measuring cylinder. The water displaced from the measuring cylinder by the incoming gas is diverted into a beaker on a balance. The balance is connected to a computer, and the change in the mass reading of the balance over time is recorded using data collection and spreadsheet software programs. The data can then be approximately corrected for water vapor using the method described herein, and parameters such as the total hydrogen yield, the hydrogen generation rate, and the induction period can also be deduced. The size of the measuring cylinder and the resolution of the balance can be changed to adapt the setup to different hydrogen volumes and flow rates.

The study of methods to generate on-demand hydrogen for fuel cells continues to grow in importance. However, systems to measure hydrogen evolution from the reaction of chemicals with water can be complicated and expensive. This article details a simple, low-cost, and robust method to measure the evolution of hydrogen gas.

A، منخفضة التكلفة وبسيطة، ونظام دقيق لقياس حجم الهيدروجين المتصاعد من التفاعلات الكيميائية مع المحاليل المائية

There is a growing research interest in the development of portable systems which can deliver hydrogen on-demand to proton exchange membrane (PEM) ...

Determining the Chemical Composition of Corrosion Inhibitor/Metal Interfaces with XPS: Minimizing Post Immersion Oxidation

An approach for acquiring more reliable X-ray photoelectron spectroscopy data from corrosion inhibitor/metal interfaces is described. More specifically, the focus is on metallic substrates immersed in acidic solutions containing organic corrosion inhibitors, as these systems can be particularly sensitive to oxidation following removal from solution. To minimize the likelihood of such degradation, samples are removed from solution within a glove box purged with inert gas, either N2 or Ar. The glove box is directly attached to the load-lock of the ultra-high vacuum X-ray photoelectron spectroscopy instrument, avoiding any exposure to the ambient laboratory atmosphere, and thus reducing the possibility of post immersion substrate oxidation. On this basis, one can be more certain that the X-ray photoelectron spectroscopy features observed are likely to be representative of the in situ submerged scenario, e.g. the oxidation state of the metal is not modified.

A protocol to avoid the oxidation of metallic substrates during sample transfer from an inhibited acidic solution to an X-ray photoelectron spectrometer is presented.

تحديد التركيب الكيميائي لالمانع للتآكل واجهات / المعادن مع XPS: التقليل المشاركة الغمر الأكسدة

An approach for acquiring more reliable X-ray photoelectron spectroscopy data from corrosion inhibitor/metal interfaces is described. More specifically, ...

Preparation of Polyoxometalate-based Photo-responsive Membranes for the Photo-activation of Manganese Oxide Catalysts

This paper presents a method to prepare charge-transfer chromophores using polyoxotungstate (PW12O403-), transition metal ions (Ce3+ or Co2+), and organic polymers, with the aim of photo-activating oxygen-evolving manganese oxide catalysts, which are important components in artificial photosynthesis. The cross-linking technique was applied to obtain a self-standing membrane with a high PW12O403- content. Incorporation and structure retention of PW12O403- within the polymer matrix were confirmed by FT-IR and micro-Raman spectroscopy, and optical characteristics were investigated by UV-Vis spectroscopy, which revealed successful construction of the metal-to-metal charge transfer (MMCT) unit. After deposition of MnOx oxygen evolving catalysts, photocurrent measurements under visible light irradiation verified the sequential charge transfer, Mn &#8594; MMCT unit &#8594; electrode, and&#160;the photocurrent intensity was consistent with the redox potential of the donor metal (Ce or Co). This method provides a new strategy for preparing integrated systems involving catalysts and photon-absorption parts for use with photo-functional materials.

Here, we present a protocol to prepare charge transfer chromophores based on a polyoxometalate/polymer composite membrane.

إعداد الأغشية المراعية للصور المستندة إلى بوليوكسوميتالاتي للصور-تفعيل عوامل حفازة أكسيد المنغنيز

This paper presents a method to prepare charge-transfer chromophores using polyoxotungstate (PW12O403-), transition metal ions (Ce3+ or Co2+), and organic ...

Exfoliation and Analysis of Large-area, Air-Sensitive Two-Dimensional Materials

We describe methods for producing and analyzing large, thin flakes of air-sensitive two-dimensional materials. Thin flakes of layered or van der Waals crystals are produced using mechanical exfoliation, in which layers are peeled off a bulk crystal using adhesive tape. This method produces high-quality flakes, but they are often small and can be hard to find, particularly for materials with relatively high cleavage energies such as black phosphorus. By heating the substrate and the tape, two-dimensional material adhesion to the substrate is promoted, and the flake yield can be increased by up to a factor of ten. After exfoliation, it is necessary to image or otherwise analyze these flakes but some two-dimensional materials are sensitive to oxygen or water and will degrade when exposed air. We have designed and tested a hermetic transfer cell to temporarily maintain the inert environment of a glovebox so that air-sensitive flakes can be imaged and analyzed with minimal degradation. The compact design of the transfer cell is such that optical analysis of sensitive materials can be performed outside of a glovebox without specialized equipment or modifications to existing equipment.

A method for exfoliating large thin flakes of air sensitive two-dimensional materials and safely transporting them for analysis outside of a glovebox is presented.

تقشير وتحليل للمساحة الكبيرة، مواد حساسة للهواء ثنائي الأبعاد

We describe methods for producing and analyzing large, thin flakes of air-sensitive two-dimensional materials. Thin flakes of layered or van der Waals ...

Synthesis of In37P20(O2CR)51 Clusters and Their Conversion to InP Quantum Dots

This text presents a method for the synthesis of In37P20(O2C14H27)51 clusters and their conversion to indium phosphide quantum dots. The In37P20(O2CR)51 clusters have been observed as intermediates in the synthesis of InP quantum dots from molecular precursors (In(O2CR)3, HO2CR, and P(SiMe3)3) and may be isolated as a pure reagent for subsequent study and use as a single-source precursor. These clusters readily convert to crystalline and relatively monodisperse samples of quasi-spherical InP quantum dots when subjected to thermolysis conditions in the absence of additional precursors above 200 &#176;C. The optical properties, morphology, and structure of both the clusters and quantum dots are confirmed using UV-Vis spectroscopy, photoluminescence spectroscopy, transmission electron microscopy, and powder X-ray diffraction. The molecular symmetry of the clusters is additionally confirmed by solution-phase 31P NMR spectroscopy. This protocol demonstrates the preparation and isolation of atomically-precise InP clusters, and their reliable and scalable conversion to InP QDs.

Synthesis of In37P20O2CR51 Clusters and Their Conversion to InP Quantum Dots

A protocol for the synthesis of In37P20(O2C14H27)51 clusters and their conversion to indium phosphide quantum dots is presented.

توليف في37P20(س2CR)51 التكتلات وتحويلها إلى النقاط الكمية inp

This text presents a method for the synthesis of In37P20(O2C14H27)51 clusters and their conversion to indium phosphide quantum dots. The In37P20(O2CR)51 ...

Computation of Atmospheric Concentrations of Molecular Clusters from ab initio Thermochemistry

The computational study of the formation and growth of atmospheric aerosols requires an accurate Gibbs free energy surface, which can be obtained from gas phase electronic structure and vibrational frequency calculations. These quantities are valid for those atmospheric clusters whose geometries correspond to a minimum on their potential energy surfaces. The Gibbs free energy of the minimum energy structure can be used to predict atmospheric concentrations of the cluster under a variety of conditions such as temperature and pressure. We present a computationally inexpensive procedure built on a genetic algorithm-based configurational sampling followed by a series of increasingly accurate screening calculations. The procedure starts by generating and evolving the geometries of a large set of configurations using semi-empirical models then refines the resulting unique structures at a series of high-level ab initio levels of theory. Finally, thermodynamic corrections are computed for the resulting set of minimum-energy structures and used to compute the Gibbs free energies of formation, equilibrium constants, and atmospheric concentrations. We present the application of this procedure to the study of hydrated glycine clusters under ambient conditions.

Computation of Atmospheric Concentrations of Molecular Clusters from ab initio Thermochemistry

The atmospheric concentrations of weakly bound molecular clusters can be computed from the thermochemical properties of low energy structures found through a multi-step configurational sampling methodology utilizing a genetic algorithm and semi-empirical and ab initio quantum chemistry.

حساب تركيزات الغلاف الجوي للمجموعات الجزيئية من الكيمياء الحرارية ab initio

The computational study of the formation and growth of atmospheric aerosols requires an accurate Gibbs free energy surface, which can be obtained from gas ...

Preparation of Expanded Chitin Foams and their Use in the Removal of Aqueous Copper

Chitin is an underexploited, naturally abundant, mechanically robust, and chemically resistant biopolymer. These qualities are desirable in an adsorbent, but chitin lacks the necessary specific surface area, and its modification involves specialized techniques and equipment. Herein is described a novel chemical procedure for expanding chitin flakes, derived from shrimp shell waste, into foams with higher surface area. The process relies on the evolution of H2 gas from the reaction of water with NaH trapped in a chitin gel. The preparation method requires no specialized equipment. Powder X-ray diffraction and N2-physisorption indicate that the crystallite size decreases from 6.6 nm to 4.4 nm and the specific surface area increases from 12.6 &#177; 2.1 m2/g to 73.9 &#177; 0.2 m2/g. However, infrared spectroscopy and thermogravimetric analysis indicate that the process does not change the chemical identity of the chitin. The specific Cu adsorption capacity of the expanded chitin increases in proportion to specific surface area from 13.8 &#177; 2.9 mg/g to 73.1 &#177; 2.0 mg/g. However, the Cu adsorption capacity as a surface density remains relatively constant at an average of 10.1 &#177; 0.8 atom/nm2, which again suggests no change in the chemical identity of the chitin. This method offers the means to transform chitin into a higher surface area material without sacrificing its desirable properties. Although the chitin foam is described here as an adsorbent, it can be envisioned as a catalyst support, thermal insulator, and structural material.

This study describes a method to expand chitin into a foam by chemical techniques that require no specialized equipment.

إعداد رغاوي تشيتين الموسعة واستخدامها في إزالة النحاس المائي

Chitin is an underexploited, naturally abundant, mechanically robust, and chemically resistant biopolymer. These qualities are desirable in an adsorbent, ...