Name: triplet fusion upconversion nanocapsule synthesis
Uploaded: 2022-09-07T14:00:00
Duration: 8 min 36 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Triplet Fusion Upconversion Nanocapsule Synthesis at JoVE.com

निधिकरण: यह शोध हार्वर्ड विश्वविद्यालय में रोलैंड इंस्टीट्यूट, हार्वर्ड पीएसई एक्सेलेरेटर फंड और गॉर्डन और बेट्टी मूर फाउंडेशन में रोलैंड फैलोशिप के समर्थन के माध्यम से वित्त पोषित है। इस काम का एक हिस्सा हार्वर्ड सेंटर फॉर नैनोस्केल सिस्टम्स (सीएनएस) में किया गया था, जो राष्ट्रीय नैनो टेक्नोलॉजी समन्वित बुनियादी ढांचा नेटवर्क (एनएनसीआई) का एक सदस्य है, जिसे एनएसएफ, पुरस्कार संख्या 1541959 के तहत राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन द्वारा समर्थित किया गया है। इस काम का एक हिस्सा स्टैनफोर्ड नैनो शेयर्ड फैसिलिटीज (एसएनएसएफ) में किया गया था, जिसे पुरस्कार ईसीसीएस -2026822 के तहत राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन द्वारा समर्थित किया गया था। इस काम का एक हिस्सा स्टैनफोर्ड सीएचईएम-एच मैक्रोमोलेक्यूलर स्ट्रक्चर नॉलेज सेंटर में किया गया था।
अभिस्वीकृति: टीएचएस और एसएनएस अर्नोल्ड ओ बेकमैन पोस्टडॉक्टरल फैलोशिप के समर्थन को स्वीकार करते हैं। एमएस स्विस नेशनल साइंस फाउंडेशन (प्रोजेक्ट नंबर 1) से डॉक मोबिलिटी फैलोशिप के माध्यम से वित्तीय सहायता स्वीकार करता है। पी 1 एसकेपी 2 187676)। पीएन एक गैबिलन फेलो के रूप में विज्ञान और इंजीनियरिंग (एसजीएफ) में स्टैनफोर्ड ग्रेजुएट फैलोशिप के समर्थन को स्वीकार करता है। एमएच को आंशिक रूप से रक्षा उन्नत अनुसंधान परियोजना एजेंसी द्वारा अनुदान संख्या 2010 के तहत समर्थित किया गया था। HR00112220010. एओजी ग्रांट डीजीई -1656518 के तहत नेशनल साइंस फाउंडेशन ग्रेजुएट रिसर्च फैलोशिप और स्कॉट ए और गेराल्डिन डी मैकोम्बर फेलो के रूप में विज्ञान और इंजीनियरिंग (एसजीएफ) में स्टैनफोर्ड ग्रेजुएट फैलोशिप के समर्थन को स्वीकार करता है।

<ol>
	<li>High Resolution SLA and SLS 3D Printers for Professionals. Formlabs Available from: <a target="_blank" href="https://formlabs.com">https://formlabs.com</a> (2022)</li><li>Zhang, D., Liu, X., Qiu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+printing+of+glass+by+additive+manufacturing+techniques:+a+review.">3D printing of glass by additive manufacturing techniques: a review.</a> Frontiers of Optoelectronics. 14 (3), 263-277 (2021).</li><li>Chen, 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=3D+printing+of+ceramics:+A+review.">3D printing of ceramics: A review.</a> Journal of the European Ceramic Society. 39 (4), 661-687 (2019).</li><li>Zhang, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+3D+printed+porous+ceramics.">A review of 3D printed porous ceramics.</a> Journal of the European Ceramic Society. 42 (8), 3351-3373 (2022).</li><li>Frazier, W. 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हार्वर्ड विश्वविद्यालय ने इस काम के आधार पर कई पेटेंट दायर किए हैं। एसएनएस, आरसीएस और डीएनसी द्विघात 3 डी, इंक के सह-संस्थापक हैं।

घटाव विनिर्माण प्रक्रियाओं (यानी, कच्चे माल के नक्काशी द्वारा बनाई गई जटिल आकृतियों) से दूर जाने से अपशिष्ट कम हो सकता है और उत्पादन दर बढ़ सकती है। तदनुसार, कई उद्योग योजक विनिर्माण प्रक्रियाओं की ओर बढ़ रहे हैं, जहां वस्तुओं को त्रि-आयामी (3 डी) प्रिंटिंग के माध्यम से परत-दर-परत1 बनाया जाता है। कई सामग्रियों के कई वर्गों (जैसे, ग्लास2, सिरेमिक3,4, धातु 5, और प्लास्टिक 6,7) के लिए योजक विनिर्माण प्रक्रियाओंको विकसित करने के लिए काम कर रहे हैं।
यह परत-दर-परत इलाज राल चयन को सीमित करता है और प्रिंट के यांत्रिक गुणों 6,7 को प्रभावित करता है। प्लास्टिक बनाने के लिए प्रकाश-आधारित 3 डी प्रिंटिंग को ध्यान में रखते हुए, दो-फोटॉन अवशोषण (2पीए)-आधारित प्रिंटिंग वॉल्यूमेट्रिक रूप से प्रिंट करके परत-दर-परत प्रक्रियाओं से दूर चला जाताहै। पोलीमराइजेशन शुरू करने के लिए 2पीए प्रक्रिया को दो फोटॉनों के एक साथ अवशोषण की आवश्यकता होती है। यह न केवल आवश्यक बिजली इनपुट को बढ़ाता है, बल्कि प्रिंटिंग सिस्टम की जटिलता और लागत को भी बढ़ाता है, प्रिंट आकार को मिमी3 पैमाने या छोटे9 तक सीमित करता है।
हाल ही में, ट्रिपल फ्यूजन अपकन्वर्जन (यूसी) का उपयोग करके एक नई 3 डी प्रिंटिंग पद्धति ने सीएम 3 स्केल10 पर यूसी के साथ वॉल्यूमेट्रिक3 डी प्रिंटिंग को संभव बना दिया है। रोमांचक रूप से, इस प्रक्रिया को 2पीए-आधारित प्रिंटिंग 9,11,12 की तुलना में अपेक्षाकृत कम बिजली घनत्व विकिरण10 की आवश्यकता होती है। अपकन्वर्जन प्रक्रिया दो कम ऊर्जा फोटॉनों को एक उच्च ऊर्जा फोटॉन13 में परिवर्तित करती है, और पोलीमराइजेशन शुरू करने के लिए फोटोइनिटेटर द्वारा अपकनवर्टेड प्रकाश को अवशोषित किया जाता है। ट्रिपल फ्यूजन यूसी सामग्री को तैनात करना पारंपरिक रूप से उच्च सामग्री एकाग्रता आवश्यकताओं, खराब घुलनशीलता और ऑक्सीजन संवेदनशीलता 13,14,15 के कारण चुनौतीपूर्ण रहा है। विभिन्न प्रकार की नैनोपार्टिकल योजनाओं का उपयोग करके यूसी सामग्रियों को एनकैप्सुलेट करना अच्छी तरह से अध्ययन किया गया है, लेकिन कार्बनिक सॉल्वैंट्स में आवश्यक स्थायित्व से कम है। यहां वर्णित सिलिका-लेपित ओलिक एसिड अपकन्वर्जन नैनोकैप्सूल (यूसीएनसी) सिंथेटिक प्रोटोकॉल 3 डी प्रिंटिंग रेजिन10 सहित कार्बनिक सॉल्वैंट्स की एक विस्तृत विविधता में यूसी सामग्री के फैलाव के लिए इस स्थायित्व चुनौती को दूर करता है। नैनोकैप्सूल के अंदर सामग्री से उत्पन्न अपकनवर्टेड प्रकाश को समर्थन संरचना-मुक्त ठोस वस्तुओं को उत्पन्न करने के लिए कई आयामों में पैटर्न किया जाता है, जो 50 μm10 जितने छोटे रिज़ॉल्यूशन के साथ उच्च रिज़ॉल्यूशन संरचनाओं को प्रिंट करने की अनुमति देता है। ऑक्सीजन मुक्त वातावरण में समर्थन संरचनाओं और मुद्रण को हटाकर, नए राल रसायनज्ञ पारंपरिक स्टीरियोलिथोग्राफी के साथ पहुंच योग्य बेहतर और नवीन सामग्री गुणों दोनों को प्राप्त करने के लिए सुलभ हैं।
यहां, यूसीएनसी सिंथेटिक प्रोटोकॉल को संवेदीकरण (पैलेडियम (II) मेसो-टेट्राफिनाइल टेट्राबेंजोपोर्फिन, पीडीटीपीटीबीपी) और एनिहिलेटर (9,10-बीआईएस ((ट्राइसोप्रोपिलसिलिल)एथिनिल) एंथ्रेसीन, टीआईपीएस-एन) को दो अलग-अलग पैमानों पर एनकैप्सुलेट करने के लिए रेखांकित किया गया है। बड़े पैमाने पर संश्लेषण 3 डी प्रिंटिंग रेजिन में उपयोग के लिए ~ 10 ग्राम अपकन्वर्जन नैनोकैप्सूल पेस्ट प्रदान करने के लिए सामग्री प्रदान करता है। ~ 1 ग्राम अपकन्वर्जन नैनोकैप्सूल पेस्ट के लिए एक छोटे पैमाने पर संश्लेषण नई नैनोकैप्सूल सामग्री के अनुकूलन की अनुमति देता है। यह प्रोटोकॉल विभिन्न प्रकार के 3 डी प्रिंटिंग वर्कफ़्लो और अन्य अनुप्रयोगों में ट्रिपल फ्यूजन यूसीएनसी के सफल एकीकरण का समर्थन करेगा।

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Chemicals</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(3-aminopropyl)triethoxysilane, anhydrous</td>
			<td>Acros Organic/Fisher Scientific&#160;</td>
			<td>AC430941000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10K MPEG-Silane</td>
			<td>Nanosoft Polymers</td>
			<td>2526</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oleic acid (99%)</td>
			<td>Beantown Chemical</td>
			<td>126125</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pd (II) meso-tetraphenyl tetrabenzoporphine (PdTBTP)</td>
			<td>Frontier Scientific&#160;</td>
			<td>41217</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tetraethyl orthosilicate, anhydrous</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td>86578</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TIPS-Anthracene</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td>731439</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Representative Ultracentrifuge for Nanocapsule Purification</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>While a smaller centrifuge can be used, the ultracentrifuge is convenient for the 12-14 h centrifugation to isolate upconversion nanocapsule paste.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>500 mL, Polycarbonate Bottle with Cap Assembly, 69 x 160 mm - 6Pk</td>
			<td>Beckman-Coulter</td>
			<td>355605</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Avanti J-26S XP High-Performance Centrifuge</td>
			<td>Beckman-Coulter</td>
			<td>Avanti J-26S XP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>JA-10 Fixed-Angle Aluminum Rotor- 6 x 500 mL; 10,000 rpm; 17,700 x g</td>
			<td>Beckman-Coulter</td>
			<td>369687</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Specialized Fabrication Equipment and Consumable Materials</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3M 03429NA 051131034297 Scotch Electrical Tape, 3/4-in by 66-ft, Black, 1-Roll, 3/4 Foot</td>
			<td>Amazon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>40 mL scintillation vials (28 mm OD x 95 mm Height, 24-400 thread size)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>CG490006</td>
			<td>Small-scale synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>500 mL Single Neck RBF, 24/40 Outer Joint</td>
			<td>Chemglass</td>
			<td>CG-1506-20</td>
			<td>Large-scale synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Egg-shaped stir bar for use in a 500 mL round bottom flask (6.35 mm diameter, 16 mm length)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>14-512-122</td>
			<td>Large-scale synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glovebox</td>
			<td>Mbraun</td>
			<td>LabStar Pro</td>
			<td>This is the glovebox used by the authors. However, as long as the oxygen can be maintained at levels below ~10 ppm, any model is acceptable.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic stir plate - inside of glovebox</td>
			<td>Any brand</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic stir plate with temperature control (oil bath or heating blocks) - outside of glovebox</td>
			<td>Any brand</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Octagon-shaped stir bar for use in a 40 mL scintillation vial (3 mm diameter, 12 mm length)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>58947-140</td>
			<td>Small-scale synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Parafilm M Wrapping Film</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>&#160;S37440</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Precision Seal rubber septa</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td>Z554103-10EA</td>
			<td>Large-scale synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vitamix Blender</td>
			<td>Vitamix.com</td>
			<td>E310</td>
			<td>Large-scale synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vortex Genie 2</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td>Z258415</td>
			<td>Small-scale synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Representative Characterization Instrumentation and Accessories</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brookhaven Instruments 90Plus Nanoparticle Size Analyzer</td>
			<td>Brookhaven Instruments</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M Series 635nm Laser 300-500mW</td>
			<td>Dragon Lasers</td>
			<td></td>
			<td>Incident wavelength for upconversion photoluminescence characterization. The laser should only be used by trained researchers in a dedicated optics space with appropriate safety protocols. The laser should be focused using a lens to increase the incident power density.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>P50-1-UV-VIS</td>
			<td>Ocean Insight</td>
			<td>P50-1-UV-VIS</td>
			<td>Patch cord for QE Pro</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>QE Pro Spectrometer</td>
			<td>Ocean Insight</td>
			<td>QEPRO-VIS-NIR</td>
			<td>Spectrometer for collecting upconversion photoluminescence.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Supra55VP Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM)</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

triplet fusion upconversion nanocapsule synthesis

ट्रिपल फ्यूजन अपकन्वर्जन (यूसी) दो कम ऊर्जा इनपुट फोटॉनों से एक उच्च ऊर्जा फोटॉन की पीढ़ी के लिए अनुमति देता है। इस अच्छी तरह से अध्ययन की गई प्रक्रिया में सामग्री की सतह से परे उच्च ऊर्जा प्रकाश के उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण निहितार्थ हैं। हालांकि, यूसी सामग्री की तैनाती खराब सामग्री घुलनशीलता, उच्च एकाग्रता आवश्यकताओं और ऑक्सीजन संवेदनशीलता के कारण बाधित हुई है, जिसके परिणामस्वरूप अंततः प्रकाश उत्पादन कम हो गया है। इस अंत की ओर, नैनोएनकैप्सुलेशन इन चुनौतियों को दरकिनार करने के लिए एक लोकप्रिय आकृति रही है, लेकिन कार्बनिक सॉल्वैंट्स में स्थायित्व मायावी बना हुआ है। हाल ही में, इन चुनौतियों में से प्रत्येक से निपटने के लिए एक नैनोएनकैप्सुलेशन तकनीक इंजीनियर की गई थी, जिसके बाद एक ओलिक एसिड नैनोड्रॉपलेट जिसमें अपकन्वर्जन सामग्री होती है, को सिलिका शेल के साथ समझाया गया था। अंततः, ये नैनोकैप्सूल (एनसी) ट्रिपल फ्यूजन अपकन्वर्जन-सुविधाजनक वॉल्यूमेट्रिक त्रि-आयामी (3 डी) प्रिंटिंग को सक्षम करने के लिए पर्याप्त टिकाऊ थे। सिलिका के साथ अपकन्वर्जन सामग्री को एनकैप्सुलेट करके और उन्हें 3 डी प्रिंटिंग राल में फैलाकर, प्रिंटिंग वैट की सतह से परे फोटोपैटर्निंग संभव हो गई थी। यहां, अपकन्वर्जन एनसी के संश्लेषण के लिए वीडियो प्रोटोकॉल छोटे पैमाने पर और बड़े पैमाने पर बैचों दोनों के लिए प्रस्तुत किए जाते हैं। उल्लिखित प्रोटोकॉल वॉल्यूमेट्रिक 3 डी प्रिंटिंग अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए इस एनकैप्सुलेशन योजना को कई अपकन्वर्जन योजनाओं के अनुकूल बनाने के लिए एक प्रारंभिक बिंदु के रूप में काम करते हैं।

चित्रा 1 अपकन्वर्जन नैनोकैप्सूल संश्लेषण प्रोटोकॉल का एक कार्टून चित्रण दिखाता है। छोटे पैमाने और बड़े पैमाने पर यूसीएनसी तैयारी के बीच समानताओं पर जोर दिया जाता है, जैसे कि पानी के इमल्शन उत्पादन में तेल और सिलिका शेल को संश्लेषित करने के लिए रसायनों को जोड़ना। छोटे पैमाने पर संश्लेषण से, 700-1000 मिलीग्राम यूसीएनसी पेस्ट आमतौर पर एकत्र किया जाता है, जबकि यूसीएनसी का 7-10 ग्राम आमतौर पर बड़े पैमाने पर संश्लेषण से एकत्र किया जाता है।
नैनोकैप्सूल को स्पेक्ट्रोस्कोपिक और माइक्रोस्कोपी तकनीक10 के संयोजन का उपयोग करके विशेषता दी गई थी। एसईएम के लिए नमूने तैयार करने के लिए, एक फिल्म को 100 मिलीग्राम एमएल -1 नैनोकैप्सूल पेस्ट के घोल से एक उपयुक्त प्रवाहकीय एसईएम सब्सट्रेट पर पानी में फैलाया गया और सूखने की अनुमति दी गई। नैनोकैप्सूल की चालकता स्वाभाविक रूप से कम है, लेकिन फिर भी एक और प्रवाहकीय सामग्री के अतिरिक्त लक्षण वर्णन के लिए पर्याप्त है। एक प्रतिनिधि एसईएम छवि (चित्रा 2 ए) इस प्रोटोकॉल के साथ प्राप्त ~ 50 एनएम के व्यास के साथ अपेक्षाकृत मोनोस्प्रेट नैनोकैप्सूल दिखाती है। यूसीएनसी की आकृति विज्ञान को चिह्नित करने के लिए एसईएम का उपयोग करने की एक सीमा यह है कि वे लंबे समय तक अल्ट्राहाई वैक्यूम के तहत अस्थिर हैं। एसईएम माप के लिए आवश्यक अल्ट्राहाई वैक्यूम के तहत, यूसीएनसी को कुशलतापूर्वक काम करते समय सफलतापूर्वक चित्रित किया जा सकता है, आमतौर पर 30 मिनट के भीतर। इस प्रोटोकॉल में उल्लिखित प्रक्रिया के बाद परिवेश की स्थितियों के तहत यह संलयन नहीं देखा जाता है (विडे इंफ्रा)। वैक्यूम के तहत स्थिरता विचारों के प्रकाश में भी, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी अभी भी यूसीएनसी की विशिष्ट आकृति विज्ञान का आकलन करने के लिए एक लाभकारी तरीका है।
गतिशील प्रकाश प्रकीर्णन (डीएलएस) समाधान में औसत नैनोकैप्सूल हाइड्रोडायनामिक व्यास को चिह्नित करने के लिए एक और उपयोगी तकनीक है। डीएलएस के लिए नमूने आसानी से पतला यूसीएनसी के नमूने के साथ तैयार किए जा सकते हैं। यहां, पहले सेंट्रीफ्यूज (चरण 1.23 या 2.17) के बाद बरामद सुपरनैटेंट का एक नमूना डीएलएस की विशेषता थी। सुपरनैटेंट को अल्ट्राप्योर डिआयनाइज्ड पानी के साथ 10x के कारक से पतला किया गया था और बड़े कणों और धूल को हटाने के लिए 0.2 μm PVDF फ़िल्टर के साथ फ़िल्टर किया गया था। वैकल्पिक रूप से, कोई भी 10x को पतला और 0.2 μm PVDF फ़िल्टर के साथ फ़िल्टर किए गए अल्ट्राप्योर विआयनीकृत पानी में 100 मिलीग्राम mL-1 की एकाग्रता पर यूसीएनसी पेस्ट को चिह्नित कर सकता है। हाइड्रोडायनामिक व्यास को डीएलएस का उपयोग करके बैच से बैच तक <100 एनएम मापा गया था, आमतौर पर 65-90 एनएम10 की सीमा में। नैनोपार्टिकल एकत्रीकरण इन लक्षण वर्णन स्थितियों के तहत नहीं देखा जाता है, जिससे अतिरिक्त इलेक्ट्रोलाइट 10 की आवश्यकता को हटादिया जाता है। इसी तरह के यूसीएनसी व्यास बड़े पैमाने पर या छोटे पैमाने पर प्रोटोकॉल से उत्पन्न किए जा सकते हैं; एक स्कैन से प्रतिनिधि निशान चित्रा 2 सी में प्रस्तुत किए गए हैं। ब्राउनियन गति और स्टोक्स-आइंस्टीन समीकरण के लिए गणितीय फिटिंग प्रक्रिया के कारण, औसत हाइड्रोडायनामिक व्यास17 निर्धारित करने के लिए कई स्कैन एक साथ औसत किए जाते हैं। चित्रा 2 सी में दिखाए गए नमूनों के लिए औसत हाइड्रोडायनामिक व्यास प्रस्तुत छोटे बैच के लिए बड़े बैच (पॉलीडिस्ट्रसिटी, पीडीआई: 0.21) और ~ 66 एनएम (पीडीआई: 0.15) के लिए ~ 75 एनएम हैं। हाइड्रोडायनामिक व्यास में यह भिन्नता प्रतिक्रिया पैमाने के बावजूद बैच से बैच तक विशिष्ट है।
अंत में, सिलिका शेल एनकैप्सुलेशन (चित्रा 2 डी) की अखंडता का आकलन करने के लिए ऑप्टिकल लक्षण वर्णन महत्वपूर्ण है। यहां, पहले सेंट्रीफ्यूज को ग्लवबॉक्स में डीऑक्सीजनेटेड एसीटोन में 10 गुना तक पतला करने के बाद सुपरनैटेंट का एक नमूना बरामद हुआ। यूसीएनसी की संरचनात्मक अखंडता का परीक्षण करने के लिए नमूने को एसीटोन में पतला किया गया था। चित्रा 2 डी में, एंथ्रेसीन अपकन्वर्जन उत्सर्जन स्पष्ट रूप से 635 एनएम लेजर के साथ विकिरण पर मौजूद है, जो दर्शाता है कि औसत सिलिका शेल बरकरार रहता है। यदि सिलिका के गोले बहुत पतले हैं, तो 635 एनएम लेजर के साथ विकिरण पर उज्ज्वल अपकन्वर्जन बेहद कम है। यह एसीटोन में अपकन्वर्जन सामग्री को भंग और पतला करने के कारण होता है जो उज्ज्वल अपकनवर्टेड उत्सर्जन10 उत्पन्न करने के लिए बहुत कम सांद्रता तक होता है।
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64374/64374fig01.jpg"> चित्रा 1: छोटे और बड़े पैमाने पर अपकन्वर्जन नैनोकैप्सूल सिंथेटिक प्रक्रिया का एक कार्टून चित्रण। यह आंकड़ा Biorender.com के साथ बनाया गया था। <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64374/64374fig01large.jpg" target="_blank">कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64374/64374fig02v2.jpg"> चित्र 2: माइक्रोस्कोपी और स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके प्रतिनिधि नैनोकैप्सूल लक्षण वर्णन। (ए) यूसीएनसी का एसईएम अपकन्वर्जन नैनोकैप्सूल संश्लेषण के पैमाने और एकरूपता को दर्शाता है। स्केल बार = 200 एनएम। (ख) 30 मिनट के दौरान अल्ट्रा-हाई वैक्यूम के तहत जुड़ने वाले यूसीएनसी के एसईएम नमूने विआयनीकृत अल्ट्राप्योर पानी में यूसीएनसी के ड्रॉप-कास्टिंग समाधानों द्वारा तैयार किए गए थे। स्केल बार = 20 μm। (सी) छोटे पैमाने और बड़े पैमाने पर तैयार किए गए अपकन्वर्जन नैनोकैप्सूल के प्रतिनिधि डीएलएस निशान। यूसीएनसी को विआयनीकृत अल्ट्राप्योर पानी में पतला किया गया था। (घ) एसीटोन में पतला यूसीएनसी में टीआईपीएस-ए का अपकन्वर्जन उत्सर्जन ~ 65 डब्ल्यू सेमी -2 पर 635 एनएम लेजर के साथ विकिरण पर उत्पन्न हुआ था। यह उज्ज्वल अपकन्वर्जन दर्शाता है कि सिलिका के गोले नैनोकैप्सूल सामग्री को बाहर फैलने से रोकने के लिए पर्याप्त मोटे हैं। <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64374/64374fig02largev2.jpg" target="_blank">कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।</a>

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Triplet Fusion Upconversion Nanocapsule Synthesis

यह प्रोटोकॉल ट्रिपल फ्यूजन अपकन्वर्जन-सुविधाजनक वॉल्यूमेट्रिक 3 डी प्रिंटिंग के लिए फोटोपॉलीमरेबल रेजिन में बाद में उपयोग के लिए अपकन्वर्जन नैनोकैप्सूल के संश्लेषण का विवरण देता है।

ट्रिपल फ्यूजन अपकन्वर्जन नैनोकैप्सूल संश्लेषण

Triplet fusion upconversion (UC) allows for the generation of one high energy photon from two low energy input photons. This well-studied process has ...

अप रूपांतरण नैनो कैप्सूल कम ऊर्जा फोटॉनों से उच्च ऊर्जा फोटॉनों की सटीक स्थानिक पीढ़ी की अनुमति देते हैं। उनकी तैनाती वॉल्यूमेट्रिक 3 डी प्रिंटिंग जैसी प्रौद्योगिकियों में नवाचारों को सक्षम बनाती है। यह प्रोटोकॉल टिकाऊ सिलिकॉन एनकैप्सुलेटेड नैनोकैप्सूल के निर्माण को दर्शाता है।हमारी प्रक्रिया बहुत स्केलेबल है और हम दो अलग-अलग पैमानों पर संश्लेषण के लिए प्रोटोकॉल को उजागर करते हैं। लाल प्रकाश व्यवस्था के तहत एक निष्क्रिय वातावरण के साथ एक दस्ताने बॉक्स स्थापित करके शुरू करें। इस सेंसिटाइज़र का संतृप्त घोल तैयार करने के लिए, एक हलचल पट्टी के साथ एक शीशी में 20 मिलीग्राम सेंसिटाइज़र में 99% ओलिक एसिड के दो मिलीलीटर जोड़ें।परिवेश प्रकाश से बचाने के लिए शीशी को पन्नी से कवर करें। फिर एक हिलाने वाली पट्टी के साथ एक शीशी में एनिहिलेटर के 25 मिलीग्राम में 99% ओलिक एसिड के दो मिलीलीटर जोड़ें। मिश्रण को कमरे के तापमान में 600 आरपीएम पर कम से कम चार घंटे तक हिलाएं।फिर, 0.45 माइक्रोमीटर पीटीएफई सिरिंज फ़िल्टर के साथ दोनों समाधानों को फ़िल्टर करें। एक सिरिंज का उपयोग करके, फ़िल्टर इनकारकर्ता समाधान के 0.7 मिलीलीटर मिलाएं। फ़िल्टर किए गए संवेदी समाधान के 0.35 मिलीलीटर।और अप रूपांतरण सामग्री स्टॉक समाधान तैयार करने के लिए ओलिक एसिड के 0.7 मिलीलीटर। इसके बाद, परिवेश प्रकाश व्यवस्था के तहत, सेप्टम के साथ सील किए गए 250 मिलीलीटर एर्लेनमेयर फ्लास्क में 200 मिलीलीटर अल्ट्राप्योर डिआयनाइज्ड पानी जोड़ें। फ्लास्क को बर्फ स्नान में कम से कम एक घंटे के लिए ठंडा करें ताकि लगभग पांच डिग्री सेल्सियस तक पहुंच सकें।और सीलिंग फिल्म का उपयोग करके सेप्टम को सुरक्षित करें। नैनोकैप्सूल तैयार करने से तुरंत पहले, ठंडा पानी दस्ताने बॉक्स में लाएं। एंटीचैंबर प्रेशर गेज के माप के आधार पर 20% वैक्यूम खींचकर पानी लाते समय एंटीचैंबर पर केवल एक हल्का वैक्यूम खींचना सुनिश्चित करें।दस्ताने बॉक्स में पानी लाने के बाद, कॉलम को बायपास करने के लिए तुरंत ग्लव बॉक्स प्यूर्ज फीचर चालू करें। ऑप्टस और टेट्राइथाइल ऑर्थोसिलिकेट के वितरण के लिए सिरिंज और सुइयों सहित पहुंच के भीतर सभी रसायनों और उपभोग्य सामग्रियों को सुनिश्चित करें। सफाई के लिए 10k mPEG-खारा और नायलॉन कपड़ा।ब्लेंडर में प्लग करें और प्लास्टिक बिन या नायलॉन कपड़े के साथ विद्युत सॉकेट को कवर करें। ब्लेंडर में सावधानी से पानी डालें। ब्लेंडर के पानी के केंद्र में सिरिंज के साथ एक भाग में अपकन्वर्जन सामग्री स्टॉक समाधान के 1.45 मिलीलीटर जोड़ें।ढक्कन चिपकाएं और इसे नायलॉन पोंछे से कवर करें। छोटे रिसाव को रोकने के लिए ब्लेंडर ढक्कन को पकड़ते हुए ठीक 60 सेकंड के लिए 22, 600 आरपीएम पर ब्लेंड करें। इमल्शन को 500 मिलीलीटर गोल निचले फ्लास्क में स्थानांतरित करें।फ्लास्क को क्लैंप के साथ एक हलचल प्लेट में सुरक्षित करें। एक अंडे के आकार की हलचल पट्टी जोड़ें और इमल्शन को 1200 आरपीएम पर जोर से मिलाएं। सिरिंज का उपयोग करके, मिसेल का स्पष्ट समाधान उत्पन्न करने के लिए इमल्शन में 0.75 मिलीलीटर ऑप्टस जोड़ें।कैप्सूल एकत्रीकरण को रोकने के लिए 10k mPEG-सिलेन के चार ग्राम जोड़ें। फ्लास्क को हिलाएं ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि यह तितर-बितर हो गया है। और लगभग 10 मिनट के लिए 1200 आरपीएम पर हिलाएं।हिलाने के बाद, 20 मिलीलीटर सिरिंज का उपयोग करके एक भाग में 15 मिलीलीटर टेट्राइथाइल ऑर्थोसिलिकेट जोड़ें। एक भाग में 15 मिलीलीटर और जोड़ें। फ्लास्क पर सेप्टम चिपकाएं और 30 मिनट के लिए 1200 आरपीएम पर हिलाएं।दस्ताने बॉक्स से फ्लास्क और अपशिष्ट निकालें। फ्लास्क को एक हीटिंग तत्व के साथ एक हलचल प्लेट से चिपकाएं और एक अक्रिय गैस के तहत निरंतर दबाव पर प्रतिक्रिया को पकड़ने के लिए फ्लास्क को एक श्लेंक लाइन से कनेक्ट करें। 1200 आरपीएम पर प्रतिक्रिया को 65 डिग्री सेल्सियस पर 40 घंटे के लिए हिलाएं और गर्म करें।फिर, श्लेंक लाइन से प्रतिक्रिया को डिस्कनेक्ट करें और 10k mPEG-Silane के चार ग्राम जोड़ें। प्रतिक्रिया को श्लेंक लाइन से पुन: कनेक्ट करें। आठ घंटे के लिए प्रतिक्रिया को हिलाएं और गर्म करें।आठ घंटे के बाद, गर्मी बंद कर दें और प्रतिक्रिया को 1200 आरपीएम पर हिलाते हुए कमरे के तापमान पर ठंडा होने दें। फिर, सेंट्रीफ्यूज ट्यूबों में निलंबन को 22 डिग्री सेल्सियस पर एक घंटे के लिए 8,670 ग्राम पर सेंट्रीफ्यूज करें। गोली को छोड़ दें और नैनो कैप्सूल युक्त सतह पर तैरने वाले को बनाए रखें।फिर, 14 से 16 घंटे के लिए सतह पर तैरने वाले को सेंट्रीफ्यूज करें। सतह पर तैरने वाले को त्याग दें और अपकन्वर्जन नैनोकैप्सूल युक्त गोली एकत्र करें। पिपेट का उपयोग करके, नैनो कैप्सूल गोली की शीर्ष सतह को 10 मिलीलीटर अल्ट्राप्योर विआयनीकृत पानी के साथ दो बार सावधानीपूर्वक कुल्ला करें।स्पैटुला के साथ, नैनोकैप्सूल पेस्ट को अलग-अलग 20 मिलीलीटर सिंटिलेशन शीशियों में स्थानांतरित करें। और तुरंत शीशियों को दस्ताने बॉक्स में लाएं और नैनो कैप्सूल तैयार करने की विशेषता बताएं। भंवर मिक्सर में प्लग करें और गति को 3, 200 आरपीएम पर उच्चतम सेटिंग पर सेट करें।एक माइक्रोपिपेट का उपयोग करके, 20 मिलीलीटर स्परग्ड पानी में 145 माइक्रोलीटर सेंसिटाइज़र एनिहिलेटर स्टॉक समाधान जोड़ें। ढक्कन को विद्युत टेप या छत फिल्म के साथ चिपकाएं। शीशी को आधार के करीब पकड़कर सात मिनट के लिए भंवर समाधान।शीशी को एक हलचल प्लेट पर चिपकाएं और एक अष्टकोणीय आकार की हलचल पट्टी के साथ 1,200 आरपीएम पर इमल्शन हिलाएं। एक माइक्रोपिपेट का उपयोग करके, मिसेल का स्पष्ट समाधान उत्पन्न करने के लिए ऑप्टस के 75 माइक्रोलीटर जोड़ें। और फिर, तुरंत 10k mPEG-Silane के 400 मिलीग्राम जोड़ें।प्रतिक्रिया को आधिकारिक तौर पर मिलाने के लिए शीशी को हिलाएं और शीशी को हलचल प्लेट में वापस कर दें। एक सिरिंज का उपयोग करके, टेट्राइथाइल ऑर्थोसिलिकेट के तीन मिलीलीटर जोड़ें, जबकि प्रतिक्रिया को 1200 आरपीएम पर हिलाया जा रहा है। शीशी को हिलाएं और फिर प्रतिक्रिया को 1200 आरपीएम पर हिलाएं जब तक कि इसे दस्ताने बॉक्स से हटा न दिया जाए।शीशी को विद्युत टेप या सीलिंग फिल्म के साथ सील करें और शीशी को दस्ताने बॉक्स से हटा दें। घोल को 65 डिग्री सेल्सियस पर गर्म करें और इसे 40 घंटे के लिए 1200 आरपीएम पर हिलाएं। फिर, 10k mPEG-Silane के 400 मिलीग्राम जोड़ें और आठ घंटे के लिए प्रतिक्रिया को हिलाएं।इस प्रोटोकॉल का उपयोग करके प्राप्त अपकन्वर्जन नैनोकैप्सूल की एक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी छवि ने लगभग 50 नैनोमीटर के व्यास के साथ मोनोस्प्रेटेड नैनोकैप्सूल दिखाया। इस माप के लिए आवश्यक अल्ट्रा हाई वैक्यूम के तहत, नैनोकैप्सूल लगभग 30 मिनट के बाद फ्यूज होते हैं। जैसा कि गतिशील प्रकाश प्रकीर्णन निशान द्वारा देखा गया है, बड़े पैमाने या छोटे पैमाने के प्रोटोकॉल से समान अपकन्वर्जन नैनोकैप्सूल व्यास उत्पन्न किए जा सकते हैं।बड़े बैच के लिए 75 नैनोमीटर और छोटे बैच के लिए 66 नैनोमीटर के औसत हाइड्रोडायनामिक व्यास के साथ। ऑप्टिकल लक्षण वर्णन से पता चला कि 635 नैनोमीटर लेजर के साथ विकिरण पर एंथ्रोसिन अपकन्वर्जन उत्सर्जन मौजूद था। यह दर्शाता है कि नैनो कैप्सूल में सिलिका शेल बरकरार रहा।छोटे विवरण हैं जो नैनोकैप्सूल प्रदर्शन में बड़ा अंतर ला सकते हैं। परिवेश ऑक्सीजन से प्रतिक्रिया की रक्षा करने और ऐप परीक्षण की उचित मात्रा जोड़ने का ध्यान रखें। शोधकर्ता अनुरूप नैनोकैप्सूल में इनका उपयोग करके अपकन्वर्जन प्रदर्शन को अधिकतम करने में सक्षम हैं।इसके अतिरिक्त, इस तकनीक का उपयोग करके शोधकर्ता प्रकाश संचालित 3 डी प्रिंटिंग राल में शामिल करने के लिए नैनोकैप्सूल बना सकते हैं।

Research

JoVE Journal

Engineering

Synthesis and Operation of Fluorescent-core Microcavities for Refractometric Sensing

संश्लेषण और Refractometric सेंसिंग के लिए फ्लोरोसेंट कोर microcavities के ऑपरेशन

This paper discusses  fluorescent core microcavity-based sensors that can operate in a microfluidic  analysis setup. These structures are based on the ...

Synthesis and Functionalization of Nitrogen-doped Carbon Nanotube Cups with Gold Nanoparticles as Cork Stoppers

कॉर्क डाट के रूप में सोने के नैनोकणों के साथ नाइट्रोजन डाल दिया गया कार्बन नैनोट्यूब कप के संश्लेषण और functionalization

Nitrogen-doped carbon  nanotubes consist of many cup-shaped graphitic compartments termed as  nitrogen-doped carbon nanotube cups (NCNCs).  These ...

Synthesis and Microdiffraction at Extreme Pressures and Temperatures

अत्यधिक दबाव और तापमान में संश्लेषण और Microdiffraction

High pressure compounds and polymorphs are investigated for a broad range of purposes such as determine structures and processes of deep planetary ...

Integrating a Triplet-triplet Annihilation Up-conversion System to Enhance Dye-sensitized Solar Cell Response to Sub-bandgap Light

एक triplet-triplet विनाश अप रूपांतरण प्रणाली को एकीकृत उप bandgap लाइट के लिए डाई अवगत सौर सेल प्रतिक्रिया बढ़ाने के लिए

The poor response of dye-sensitized solar cells (DSCs) to red and infrared light is a significant impediment to the realization of higher photocurrents ...

Visible-light Induced Reduction of Graphene Oxide Using Plasmonic Nanoparticle

Plasmonic Nanoparticle का उपयोग ग्राफीन ऑक्साइड का दृश्य प्रकाश प्रेरित कमी

Present work demonstrates the simple, chemical free, fast, and energy efficient method to produce reduced graphene oxide (r-GO) solution at RT using ...

Synthesis and Functionalization of 3D Nano-graphene Materials: Graphene Aerogels and Graphene Macro Assemblies

संश्लेषण और 3 डी नैनो के graphene सामग्री की functionalization: ग्राफीन Aerogels और ग्राफीन मैक्रो विधानसभाओं

Efforts to assemble graphene into three-dimensional monolithic structures have been hampered by the high cost and poor processability of graphene. ...

Colloidal Synthesis of Nanopatch Antennas for Applications in Plasmonics and Nanophotonics

Plasmonics और Nanophotonics में अनुप्रयोगों के लिए Nanopatch एंटेना की कोलाइडयन संश्लेषण

We present a method for colloidal synthesis of silver nanocubes and the use of these in combination with a smooth gold film, to fabricate plasmonic ...

Applying X-ray Imaging Crystal Spectroscopy for Use as a High Temperature Plasma Diagnostic

एक उच्च तापमान प्लाज्मा निदान के रूप में उपयोग के लिए आवेदन एक्स-रे इमेजिंग क्रिस्टल स्पेक्ट्रोस्कोपी

X-ray spectra provide a wealth of information on high temperature plasmas; for example electron temperature and density can be inferred from line ...

Two-way Valorization of Blast Furnace Slag: Synthesis of Precipitated Calcium Carbonate and Zeolitic Heavy Metal Adsorbent

ब्लास्ट फर्नेस लावा की दो-तरफा मूल्यसिथरीकरण: उपजी कैल्शियम कार्बोनेट और zeolitic भारी धातु Adsorbent के संश्लेषण

The aim of this work is to present a zero-waste process for storing CO2 in a stable and benign mineral form while producing zeolitic minerals with ...

In Situ Synthesis of Gold Nanoparticles without Aggregation in the Interlayer Space of Layered Titanate Transparent Films

In Situ Synthesis of Gold Nanoparticles without Aggregation in the Interlayer Space of Layered Titanate Transparent Films

बहुस्तरीय Titanate पारदर्शी फिल्मों के interlayer अंतरिक्ष में एकत्रीकरण के बिना सोने के नैनोकणों सीटू संश्लेषण में

Combinations of metal oxide semiconductors and gold nanoparticles (AuNPs) have been investigated as new types of materials. The in situ synthesis of AuNPs ...