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

Bu çalışma Brown Üniversitesi ve İleri Enerji Konsorsiyumu tarafından cömertçe desteklendi. Dr. Qingbo Zhang'a demir oksit MFC'lerinin sentetik yöntemi için minnettar bir şekilde teşekkür ederiz.

1. MFC'lerin genel çapı ve ferrit bileşimi üzerinde kontrole sahip MFC'lerin sentezi
<ol><li>Sentezde kullanılacak tüm cam eşyaları yıkayın ve iyice kurulayın. Sentezdeki su miktarı MFC'lerin boyutlarını etkiler, bu nedenle cam eşyaların içinde artık su olmadığından emin olmak çok önemlidir16,26.<ol>
<li>Cam eşyaları yıkamak için su ve deterjanla durulayın ve döküntüleri gidermek için bir şişe fırçası ile ov...

<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>

Bu çalışma, tek tip nano ölçekli agregalar halinde kümelenmiş manganez ferrit nanokristallerinin modifiye poliol sentezini göstermektedir29. Bu sentezde, demir(III) klorür ve manganez(II) klorür, moleküler MnxFe3-xO4 oluşturan zorunlu bir hidroliz reaksiyonu ve azalmasına uğrar. Bu ferrit molekülleri, reaktörlerdeki yüksek sıcaklık ve yüksek basınç altında birincil nanokristaller oluşturur ve sonuçta burada manyetit ferrit kümel...

Manganezin bir demir oksit kafesine dopant olarak dahil edilmesi, uygun koşullar altında, saf demir oksitlere kıyasla malzemenin yüksek uygulamalı alanlardaki manyetizasyonunu artırabilir. Sonuç olarak, manganez ferrit (MnxFe3-xO4) nanopartikülleri, yüksek doygunluk manyetizasyonu, dış alanlara güçlü tepki ve düşük sitotoksiklikleri nedeniyle oldukça arzu edilen manyetik nanomalzemelerdir1,2,3,4,5. Hem tek etki alanı nanokristalleri hem de multidomain parçacıkları olarak adlandırılan bu nanokristallerin kümeleri, ilaç dağıtımı, kanser tedavisi için manyetik hipertermi ve manyetik rezonans görüntüleme (MRG)6,7,8 dahil olmak üzere çeşitli biyomedikal uygulamalarda araştırılmıştır. Örneğin, 2017'deki Hyeon grubu, kanser hipoksisini teşvik etmek için Fenton katalizörü olarak tek alanlı manganez ferrit nanopartiküllerini kullandı ve MRI takibi için malzemenin T2contrast'ını kullandı9. Ferrit malzemelerin bu ve diğer olumlu çalışmaları ışığında, saf demir oksit (Fe3O4) nanomalzemelere kıyasla az sayıda in vivo gösteri olması ve insanlarda bildirilen hiçbir uygulama olmaması şaşırtıcıdır9,10.
Ferrit nanomalzemelerin özelliklerinin kliniğe çevrilmesinde karşılaşılan büyük bir zorluk, tek tip, toplanmayan, nano ölçekli kümelerin üretilmesidir11,12,13,14. Monodomain nanokristallere geleneksel sentetik yaklaşımlar iyi gelişmiş olsa da, bu işe ilgi türündeki çok etki alanı kümeleri tek tip ve kontrollü bir şekilde kolayca üretilmemektedir15,16. Ek olarak, ferrit bileşimi genellikle stoichiometrik değildir ve sadece öncüllerin başlangıç konsantrasyonu ile ilgili değildir ve bu, bu malzemelerin sistematik yapı-işlev karakterizasyonunu daha da gizleyebilir9,12,13,17. Burada manganez ferrit nanomalzemelerinin hem küme boyutu hem de bileşimi üzerinde bağımsız kontrol sağlayan sentetik bir yaklaşım sergileyerek bu sorunları ele alıyoruz.
Bu çalışma aynı zamanda ferrit nanomalzemelerin zayıf kolloidal stabilitesinin üstesinden gelmek için bir araç sağlar18,19,20. Manyetik nanopartiküller genellikle güçlü parçacık-parçacık cazibesi nedeniyle toplanmaya eğilimlidir; ferritler, daha büyük net manyetizasyonları parçacık toplamayı güçlendirdikçe bu sorundan daha fazla muzdariptir. İlgili biyolojik ortamda, bu malzemeler malzemelerin hızla topladığı yeterince büyük agregalar verir, böylece hayvanlara veya insanlara maruz kalma rotalarını sınırlar20,21,22. Hilt ve arkadaşları, manyetotermal ısıtma ve boya bozulması çalışmalarında parçacık-parçacık toplamanın başka bir sonucunu buldular23. Biraz daha yüksek parçacık konsantrasyonlarında veya alana maruz kalma süresinin artmasında, malzemeler zamanla bir araya geldikçe ve aktif parçacık yüzey alanları azaldıkça malzemelerin etkinliği azaltıldı. Bu ve diğer uygulamalar, parçacık-parçacık etkileşimlerini önleyen sterik bariyerler sağlamak için tasarlanmış küme yüzeylerinden yararlanacaktır24,25.
Burada manganez ferrit kümelerini (MFC' ler) kontrol edilebilir boyutlar ve bileşim ile sentezlemek için sentetik bir yaklaşım bildiriyoruz. Bu çok etki alanı parçacıkları, sert bir şekilde toplanan birincil manganez ferrit nanokristallerinin bir montajından oluşur; birincil nanokristallerin yakın ilişkisi manyetik özelliklerini geliştirir ve bir nanotıp için optimum boyutlara iyi eşleşen genel bir küme boyutu olan 50-300 nm sağlar. Su ve manganez klorür öncüsü miktarını değiştirerek, genel çapı ve bileşimi bağımsız olarak kontrol edebiliriz. Yöntem, sık deney ve malzeme optimizasyonuna izin veren basit ve verimli tek pota hidrotermal reaksiyonları kullanır. Bu MFC'ler, kolloidal stabilite sağlayan sülfonlu polimerler tarafından daha da değiştirilen konsantre bir ürün çözeltisine kolayca saflaştırılabilir. Bunların tunability, homojenliği ve çözüm fazı stabilitesi, biyomedikal ve çevre mühendisliğinde nanomalzeme uygulamalarında çok değerli özelliklerdir.

<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

Manganez ferrit kümeleri (MFC'ler), manyetik özellikleri çeşitli uygulamalarda değerli olan onlarca ila yüzlerce birincil nanokristalden oluşan küresel montajlardır. Burada, bu malzemelerin ürün kümesi boyutunun (30 ila 120 nm) bağımsız kontrolüne ve elde edilen malzemenin manganez içeriğine izin veren bir hidrotermal işlemde nasıl oluşturulacağı açıklanmaktadır. Alkollü reaksiyon ortamına eklenen toplam su miktarı ve manganezin demir öncüsüne oranı gibi parametreler, birden fazla MFC nano ölçekli ürün türüne ulaşmada önemli faktörlerdir. Hızlı bir arıtma yöntemi, gram manyetik nanomalzemelerin üretimini oldukça verimli hale getiren malzemeleri kurtarmak için manyetik ayırma kullanır. Manyetik nanomalzeme toplama zorluğunu, bu nanomalzemelerin yüzeyine yüksek yüklü sülfonat polimerleri uygulayarak üstesinden geliyoruz ve yüksek tuzlu ortamlarda bile toplanmayan kolloidal olarak stabil MBC'ler elde ediyoruz. Bu toplamayan, tekdüze ve ayarlanabilir malzemeler biyomedikal ve çevresel uygulamalar için mükemmel prospektif malzemelerdir.

Hidrotermal işlemden sonra reaksiyon karışımı Şekil 1'de görülebileceği gibi viskoz siyah bir dağılıma dönüşür. Saflaştırmadan sonra ortaya çıkan şey, ferrofluid gibi davranan son derece konsantre bir MFC çözümüdür. Şişedeki sıvı, bir el mıknatısı (<0,5 T) yakınına yerleştirildiğinde saniyeler içinde yanıt verir ve mıknatıs farklı yerlere yerleştirilirken hareket ettirilebilen makroskopik siyah bir kütle oluşturur.
Bu s...

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

Manganez ferrit kümelerinin (MFC' ler) malzeme boyutu ve bileşimi üzerinde bağımsız kontrol sağlayan tek potalı hidrotermal sentezini rapor ediyoruz. Manyetik ayırma hızlı saflaştırma sağlarken, sülfonated polimerler kullanılarak yüzey fonksiyonelleştirme, malzemelerin biyolojik olarak ilgili ortamda toplanmamasını sağlar. Elde edilen ürünler biyomedikal uygulamalar için iyi konumlandırılmıştır.

Ayarlanabilir Nano ölçekli Boyut ve Bileşime Sahip Manganez Ferrit Kümelerinin Kararlı Sulu Süspansiyonları

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

Bu videoda, süper paramanyetik manganez ferrit nano kümelerinin sentezini sunuyoruz. Manganez ferrit kümelerinin veya MFC'lerin hem birincil nanokristal hem de küme boyutu ve demir-manganez oranı üzerinde bağımsız kontrol sağlayan bir pot hidrotermal sentezi rapor ediyoruz. Manyetik ayırma, hızlı numune saflaştırmasına izin verirken, sülfonated polimer kullanılarak servis fonksiyonelleştirme, malzemelerin biyolojik olarak ilgili sulu çözeltilerde bile toplanmamasını sağlar.Elde edilen ürünler biyoteknoloji ve tıp uygulamaları için iyi konumlandırılmıştır. Sentezde kullanılacak tüm cam eşyaları yıkayın ve iyice kurulayın. Sentezdeki su miktarı MFC'lerin boyutlarını etkiler.Bu yüzden cam eşyalarda artık su olmadığından emin olmak çok önemlidir. Cam eşyaları yıkamak için su ve deterjanla durulayın ve kalıntıları gidermek için bir FLAS fırçası ile ovalayın. Tüm deterjanı çıkarmak için iyice durulayın ve deiyonize suyun durulanmasıyla bitirin.Polifenol kaplı reaktörleri% 37 hidroklorik asitle durula ve önceki kullanımdaki kalıntıları temizleyin. Bunu yapmak için, reaktörleri ve kapaklarını büyük bir kabın içine yerleştirin ve reaktörler tamamen suya gömülene kadar hidroklorik asitle doldurun. Hidroklorik asidi dökmeden önce bunu 30 dakika bekletin.Kabı reaktörlerle bir ila iki dakika boyunca sürekli olarak durulayın, ardından reaktörleri kurumaya bırakın. 20 mililitre etilen glikoyu manyetik karıştırma çubuğuna sahip 50 mililitrelik bir kabın içine aktarmak için otomatik bir pipet kullanın. 1,3 milimoler nihai konsantrasyon elde etmek için gerekli miktarda demir klorür ağırlıklandırın ve kabın içine ekleyin.Kabı bir karıştırma plakasına koyun ve kabın sürekli karıştırılmaya başlaması için 480 RPM'de açın. 250 miligram poliakrilik asit tartın ve kabın içine ekleyin. PAA'nın eklenmesinden sonra, çözelti opak ve biraz daha açık renkte olur.1,2 gram Üre tartın ve kabın içine ekleyin. Pipet kullanarak, behere 0,7 milimoler manganez klorür ekleyin. Son olarak, pipet kullanarak, gerekli miktarda ultra saf suyu kabın içine ekleyin.Çözeltinin otuz dakika karıştırmasına izin verin ve renk değişimini fark edin. Yarı saydam koyu turuncu renk olarak sunulacak. Reaksiyon karışımını PPL reaktörüne aktarın.Çözelti karıştırıldıktan sonra, kabın yanlarında bazı katıların birikmiş olabileceğini unutmayın. Yanlarda biriken katıların reaksiyon çözeltisine dağılmasını sağlamak için karıştırma çubuğunu kabın duvarlarının etrafına sürüklemek için bir mıknatıs kullanın. Çözelti karıştırılıp hazır hale yüklendikten sonra 50 mililitre PPL astarlı reaktöre aktarın.Reaktörü paslanmaz çelik otoklavda mümkün olduğunca sıkı bir şekilde kapatmak için bir kelepçe ve kol kullanın. Reaktör kabını sabit bir yüzeye sıkıştırın ve bir çubuk kullanarak, bir kol olarak kapağa yerleştirin, reaktörü mühürlemek için itin. Kapalı reaktörün elle açılamayacağına dikkat edin.Fırının yüksek basınç ortamı reaktör üzerinde sıkı bir sızdırmazlık gerektirdiğinden bu çok önemlidir. Bir reaktörü 215 santigrat derecede 20 saat fırına yerleştirin. Hidrotermal reaksiyon yapıldıktan sonra reaktörü fırından çıkarın ve oda sıcaklığına soğumasını bekleyin.Fırının basıncı reaktörün elle açılmasını sağlayacaktır. Bu noktada reaktörün etilen glikolde dağınık MFC ürününü, tepkilenmemiş polimer gibi diğer safsızlıklarla birlikte içereceğini unutmayın. Ve opak siyah bir çözüm olacak.Ürün aşağıdaki adımlarda yalıtılmış. Bir cam şişeye 200 miligram çelik yün yerleştirin. Cam şişeyi reaktörden gelen reaksiyon karışımıyla yarıya kadar doldurun.Şişenin geri kalanını asetonla doldurun ve iyice çalkalayın. Çelik yünün şişedeki manyetik alan gücünü artırdığını ve nano kümelerin çözeltiden manyetik olarak ayrılmasına yardımcı olacağını unutmayın. Manyetik toplamanın gerçekleşmesi için şişeyi bir mıknatısın üzerine yerleştirin.Sonuç, altta çökelti olan yarı saydam bir çözelti olacaktır. MFC'ler dökülürken mıknatısı şişenin dibine tutarak çelik yün tarafından manyetik olarak sıkışıp kalmışken, süpernatant çözeltiyi dökün. Etilen glikol çoğunlukla bu adımda kaldırılacaktır.Asetonun suya oranının düşüklüğü ile yıkamaya başlayın ve sonraki yıkamalarda saf olana kadar oranı artırın. Bunu üç ila dört kez yap. Şişeyi mıknatıstan çıkarın ve suyla doldurun.MFC'leri çözmek için iyi çalkalayın. Şimdi ürün tamamen suya dağılacak. MFC'lerin sulu çözümü çalkalandığında kabarcık üretmeyene kadar önceki iki adımı birkaç kez tekrarlayın.Sonuç, mıknatıslara güçlü bir şekilde yanıt verecek karanlık bir opak ferrofluid olacaktır. Kümelerimizi sabit tutmak için, onları hem sterik hem de elektrostatik itme sağlayan bir ko-polimer, PAA-co-AMPS-co-PEG ile modifiye ediyoruz. AMPS birimlerinin sülfonat grubu yük stabilizasyonu sağlarken, PEG ünitesi kümeler arası toplamayısterik olarak engelleyecektir.Genel olarak, değiştirilen kümeler çeşitli zorlu koşullarda bile sabit kalacaktır. 10 mililitre saflaştırılmış nanopartikülleri 20 mililitrelik bir şişede, 10 mililitre doymuş Nitra dopamin çözeltisi ile birleştirin. Beş dakika bekleyin.Nitra dopamin kaplı MFC'leri manyetik ayırma kullanarak yıkayın. Soluk sarı süpernatant dökün. Su ekleyin ve kuvvetlice çalkalayın.Daha sonra ürünü korumak için mıknatısı kullanarak su dökün. Koyu kahverengi koleksiyonu şişede bırakarak bu yıkamayı birkaç kez tekrarlayın. Bir mililitre EDC çözeltisi, bir mililitre MES tamponu ve üç mililitre polimer çözeltisini karıştırın.Karışımı döndürerek hafifçe karıştırın ve yaklaşık beş dakika bekletin. Tamamen birleştirildiğinde net ve renksiz bir çözüm olmalıdır. Bu karışımı MFC koleksiyonuna ekleyin ve şişeyi bir buz banyosuna yerleştirin.Prob sonicator'ı çözeltiye haline alın ve açın. Beş dakikalık bir sonikasyon tedavisinden sonra, sonicator hala çalışırken şişeye yaklaşık beş mililitre ultra saf su ekleyin. Ürün dökülmemesini sağlamak için gemiyi izlemeye devam edin.Buz suyu karışımındaki buzu koruyun, çünkü ilk buzun bir kısmı sonikasyonun yoğunluğu ve ısısı nedeniyle eriyecektir. Karışımın toplam 30 dakika boyunca 25 dakika daha sonicate etmesine izin verin. MFC'leri ayırmak ve süpernatant çözeltisini dökmek için şişeyi bir mıknatısın üzerine yerleştirin.Modifiye MFC'leri deiyonize suyla birkaç kez yıkayın. Şişeyi MFC'lerle ultra saf suyla doldurun. Pipet bu sıvı geri dönüşümsüz olarak toplanan MFC'leri çıkarmak için 0.1 mikron poliether sülfat membran filtresi ile vakum filtrasyon sistemine.Ürün kaybını en aza indirmek için huni duvarlarını yığmaya dikkat edin. Çözümü vakum filtresi. Bu işlemi iki ila üç kez tekrarlayın.Sonuç, manyetik ayırma yöntemi burada gösterildiği gibi ultrasantrifüjleme ile ayrılanlardan daha yüksek mono dağılımına sahip olduğunda izole edilmiş saflaştırılmış sulu bir mono dispersiyon MFC çözümü olacaktır. Burada, ortalama küme çapını artırmak için saflaştırılmış nano kümelerin TEM görüntülerini görüyoruz.DC olarak gösterilir.İlk reaksiyon karışımına eklenen su miktarı nano kümelerin çapını belirler. Reaksiyona daha fazla su eklemek, daha küçük çaplara sahip nano kümelerle sonuçlanırken, daha az su çaplarını arttırır. Bu şekilde, deneyci nano küme ürününün boyutu üzerinde kontrole sahiptir.Burada manganezin demir azı dişi oranına yükseltilmesi için nano kümelerin TEM görüntülerini görüyoruz. İlk reaksiyon karışımında manganezin demir öncüllerine oranı, küme ürünündeki metallerin azı dişi oranını belirler. Manganezin sentezde demir oranına yükseltilmesi kümelerdeki bu oranı artıracaktır ve bunun tersi de sözdür.Buna karşılık, aşağıdaki TEM görüntüleri düzensiz morfolojilere sahip örnekleri tasvir eder. Sol görüntüde gösterildiği gibi, herhangi bir ek suyun hariç tutulmasıyla şekil dışı dökülen görünümlü küme üretildi. Bu, henüz kümeler oluşturmamış birincil nano kristallerin dinamik montajını engeller.Sağdaki görüntüdeki örnek yetersiz reaksiyon süresine sahipti, bu da birincil nano kristal büyümesi ve küme olgunlaşması için yeterli değildi. Bu kötü sonuçlar, sürekli olarak başarılı sonuçlar elde etmek için uygun miktarda reasyen ve reaksiyon süresinin gerekli olduğunu göstermektedir. Burada, soldaki PBS arabelleğine orijinal PAA kodlu kümelerin bir örneğini yerleştiriyoruz.Sağda, aynı şeyi değiştirilmiş PAA co-AMPS-co-PEG kodlu kümelerin eşdeğer bir miktarıyla yapıyoruz. Değiştirilmiş kümeler uzun süre sabit kalırken PAA kodlu kümelerin hızlı toplanmasına dikkat edin. Bu, koalyolimer kodlamasının bir sonucu olarak kolloidal stabilitenin arttığını göstermektedir.Sonuç olarak, sentezimiz manganez ferrit kümelerinin hızlı ve verimli bir şekilde üretilmesini sağlar. Sentez, demir öncül oranına su ve manganez eklenmesini kontrol ederek bağımsız olarak ayarlanabilir küme boyutu ve bileşimi oluşturur. Farklı ama öngörülebilir manyetik nanomalzemeler elde etmek için bu yöntemi kolayca değiştirebiliriz.Ayrıca, manyetik ayırma ve servis fonksiyonelleştirme teknikleri, biyolojik ortamda sırasıyla yüksek mono dağılım ve güçlü stabilite sağlar. Yöntemimiz, küme üretiminde daha fazla erişilebilirlik ve çeşitli alanlarda yaygın uygulama sağlar.

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.

Şablon Ayarlanabilir IR Absorbans ile plasmonik Altın Nanotüpler Sentez Yönetmen

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

Kimya

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.

Ortam Koşullarında Altın Nanopartiküller Kararlı Oligomerik Kümeleri Boyut Kontrollü Sentezi için Basit Bir Yöntem

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.

İnşaat ve İkili veya Üçlü Amonyum trifenilasetatlar ile Supramoleküler Kümeleri Bir Seri Sistematik Simetrik Çalışmaları

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.

Basit, düşük maliyetli ve Sağlam Sistem Sulu Solutions ile Kimyasal Reaksiyonların tarafından Evolved Hidrojen Sesi Tedbir

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.

XPS ile Korozyon Önleyici / Metal Arayüz Kimyasal Bileşimi Belirlenmesi: En Aza İndirme Mesaj Daldırma oksidasyonu

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.

Mangan oksit katalizörler fotoğraf aktivasyonu için fotoğraf duyarlı membranlar Polyoxometalate tabanlı hazırlanması

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.

Pul pul dökülme ve geniş alanlara, analizini hava duyarlı iki boyutlu malzemeleri

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.

37P20(O2CR)51 kümeler ve inp kuantum noktalarına dönüşümlerinin sentezini

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.

Ab initio Termochemistry'den Moleküler Kümelerin Atmosferik Konsantrasyonlarının Hesaplanması

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.

Genişletilmiş Kitin Köpüklerinin Hazırlanması ve Sulu Bakırın Çıkarılmasında Kullanımı

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