Name: versatile technique to produce a hierarchical design in nanoporous gold
Uploaded: 2023-02-10T12:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Versatile Technique to Produce a Hierarchical Design in Nanoporous Gold at JoVE.com

تم دعم هذا العمل بجائزة من NIGMS (GM111835).

1. بناء طلاء من الذهب المسامي النانوي مع بنية ثنائية النمط هرمية على أسلاك الذهب - صناعة السبائك
<ol><li>تجميع خلية كهروكيميائية في كأس زجاجية سعة 5 mL. استخدم غطاء قائم على التفلون بثلاثة ثقوب لاحتواء إعداد الأقطاب الثلاثة. ملاحظة: التفلون مادة شائعة لصنع الأغطية ، لأنها لا تتفاعل م?...

<ol>
	<li>Fang, M., Dong, G., Wei, R., Ho, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hierarchical+nanostructures:+design+for+sustainable+water+splitting.">Hierarchical nanostructures: design for sustainable water splitting.</a> Advanced Energy Materials. 7 (23), 1700559 (2017).</li><li>Inayat, A., Reinhardt, B., Uhlig, H., Einicke, W. -. D., Enke, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silica+monoliths+with+hierarchical+porosity+obtained+from+porous+glasses.">Silica monoliths with hierarchical porosity obtained from porous glasses.</a> Chemical Society Reviews. 42 (9), 3753-3764 (2013).</li><li>Yang, X. -. 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=Hierarchically+porous+materials:+synthesis+strategies+and+structure+design.">Hierarchically porous materials: synthesis strategies and structure design.</a> Chemical Society Reviews. 46 (2), 481-558 (2017).</li><li>Qi, Z., Weissmuller, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hierarchical+nested-network+nanostructure+by+dealloying.">Hierarchical nested-network nanostructure by dealloying.</a> ACS Nano. 7 (7), 5948-5954 (2013).</li><li>Sondhi, P., Stine, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+to+generate+structurally+hierarchical+architectures+in+nanoporous+coinage+metals.">Methods to generate structurally hierarchical architectures in nanoporous coinage metals.</a> Coatings. 11 (12), 1440-1456 (2021).</li><li>Matharu, 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=Nanoporous-gold-based+electrode+morphology+libraries+for+investigating+structure-property+relationships+in+nucleic+acid+based+electrochemical+biosensors.">Nanoporous-gold-based electrode morphology libraries for investigating structure-property relationships in nucleic acid based electrochemical biosensors.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 9 (15), 12959-12966 (2017).</li><li>Bollella, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Porous+gold:+A+new+frontier+for+enzyme-based+electrodes.">Porous gold: A new frontier for enzyme-based electrodes.</a> Nanomaterials. 10 (4), 722-740 (2020).</li><li>Khan, R. K., Yadavalli, V. K., Collinson, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flexible+nanoporous+gold+electrodes+for+electroanalysis+in+complex+matrices.">Flexible nanoporous gold electrodes for electroanalysis in complex matrices.</a> ChemElectroChem. 6 (17), 4660-4665 (2019).</li><li>Sondhi, P., Stine, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrodeposition+of+nanoporous+gold+thin+films.">Electrodeposition of nanoporous gold thin films.</a> in Nanofibers-Synthesis, Properties and Applications. , 1-21 (2020).</li><li>Fujita, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hierarchical+nanoporous+metals+as+a+path+toward+the+ultimate+three-dimensional+functionality.">Hierarchical nanoporous metals as a path toward the ultimate three-dimensional functionality.</a> Science and Technology of Advanced Materials. 18 (1), 724-740 (2017).</li><li>Biener, 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=Nanoporous+plasmonic+metamaterials.">Nanoporous plasmonic metamaterials.</a> Advanced Materials. 20 (6), 1211-1217 (2008).</li><li>Zhang, 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=Fabrication+and+characterization+of+nanoporous+gold+composites+through+chemical+dealloying+of+two+phase+Al-Au+alloys.">Fabrication and characterization of nanoporous gold composites through chemical dealloying of two phase Al-Au alloys.</a> Journal of Materials Chemistry. 19 (33), 6042-6050 (2009).</li><li>Zhu, C., 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=Toward+digitally+controlled+catalyst+architectures:+Hierarchical+nanoporous+gold+via+3D+printing.">Toward digitally controlled catalyst architectures: Hierarchical nanoporous gold via 3D printing.</a> Science Advances. 4 (8), (2018).</li><li>Artymowicz, D. M., Erlebacher, J., Newman, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationship+between+the+parting+limit+for+de-alloying+and+a+particular+geometric+high-density+site+percolation+threshold.">Relationship between the parting limit for de-alloying and a particular geometric high-density site percolation threshold.</a> Philosophical Magazine. 89 (21), 1663-1693 (2009).</li><li>Sondhi, P., Neupane, D., Bhattarai, J. K., Demchenko, A. V., Stine, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facile+fabrication+of+hierarchically+nanostructured+gold+electrode+for+bio-electrochemical+applications.">Facile fabrication of hierarchically nanostructured gold electrode for bio-electrochemical applications.</a> Journal of Electroanalytical Chemistry. 924, 116865 (2022).</li><li>Cerovic, K., Hutchison, H., Sandenbergh, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics+of+gold+and+a+gold-10%+silver+alloy+dissolution+in+aqueous+cyanide+in+the+presence+of+lead.">Kinetics of gold and a gold-10% silver alloy dissolution in aqueous cyanide in the presence of lead.</a> Minerals Engineering. 18 (6), 585-590 (2005).</li><li>Ciabatti, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gold+part-ing+with+nitric+acid+in+gold-silver+alloys.">Gold part-ing with nitric acid in gold-silver alloys.</a> Substantia. 3 (1), 53-60 (2019).</li><li>Reyes-Cruz, V., Ponce-de-Le&#243;n, C., Gonz&#225;lez, I., Oropeza, 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=Electrochemical+deposition+of+silver+and+gold+from+cyanide+leaching+solutions.">Electrochemical deposition of silver and gold from cyanide leaching solutions.</a> Hydrometallurgy. 65 (2-3), 187-203 (2002).</li></ol>

باستخدام إجراء متعدد الخطوات يتضمن صناعة السبائك ، وإزالة السبائك الجزئية ، والمعالجة الحرارية ، وحفر الأحماض ، يتم تصنيع NPG بشكل هرمي مع مسام مزدوجة الحجم ومساحة سطح كهروكيميائية نشطة أعلى.
في صناعة السبائك ، تؤثر الإمكانات القياسية للسلائف المعدنية على مدى تفاعلها أثناء...

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www.jove.com/t/65065">Versatile Technique to Produce a Hierarchical Design in Nanoporous Gold</a>. The Authors section was updated from:
Palak Sondhi1 
Dharmendra Neupane2 
Jay K. Bhattarai3 
Hafsah Ali1 
Alexei V. Demchenko4 
Keith J. Stine1 
1Department of Chemistry and Biochemistry, University of Missouri-Saint Louis 
2Food and Drug Administration 
3Mallinckrodt Pharmaceuticals Company 
4Department of Chemistry, Saint Louis University
to:
Palak Sondhi1 
Dharmendra Neupane1 
Jay K. Bhattarai2 
Hafsah Ali1 
Alexei V. Demchenko3 
Keith J. Stine1 
1Department of Chemistry and Biochemistry, University of Missouri-Saint Louis 
2Mallinckrodt Pharmaceuticals Company 
3Department of Chemistry, Saint Louis University

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www.jove.com/t/65065">Versatile Technique to Produce a Hierarchical Design in Nanoporous Gold</a>. The Authors section was updated.

Erratum: Versatile Technique to Produce a Hierarchical Design in Nanoporous Gold

غالبا ما ينظر إليها في الطبيعة ، تم تقليد البنى المسامية الهرمية على المستوى النانوي لتغيير الخصائص الفيزيائية للمواد لتحسين الأداء1. العناصر الهيكلية المترابطة بمقاييس الطول المختلفة هي سمة من سمات العمارة الهرمية للمواد المسامية2. عادة ما يكون للمعادن المسامية النانوية المنزوعة السبائك توزيعات حجم المسام أحادية الوسائط. ومن ثم ، تم ابتكار تقنيات متعددة لإنتاج هياكل مسامية ثنائية النمط هرميا مع نطاقين منفصلين لحجم المسام3. يتم تحقيق الهدفين الأساسيين لنهج تصميم المواد ، وهما مساحة السطح المحددة الكبيرة للتشغيل ومسارات النقل السريع ، والتي تتميز وتتعارض بطبيعتها مع بعضها البعض ، من خلال المواد الوظيفية التي تمتلك التسلسل الهرمي الهيكلي 4,5.
يتم تحديد أداء المستشعر الكهروكيميائي من خلال مورفولوجيا القطب ، نظرا لأن حجم مسام المصفوفة النانوية أمر بالغ الأهمية للنقل الجزيئي والتقاطه. تم العثور على المسام الصغيرة للمساعدة في تحديد الهدف في العينات المعقدة ، في حين أن المسام الأكبر تعزز إمكانية الوصول إلى الجزيء المستهدف ، مما يزيد من نطاق اكتشاف المستشعر6. التصنيع القائم على القالب ، والطلاء الكهربائي ، والكيمياء الاصطناعية من أسفل إلى أعلى ، وترسيب الاخرق الرقيق 7 ، والمصفوفاتالمرنة المعقدة القائمة على دعم polydimethylsiloxane8 ، وسبائك المعادن المختلفة متبوعة بالنقش الانتقائي للمعدن الأقل نبلا ، والترسيب الكهربائي هي بعض الطرق التي تستخدم بشكل متكرر لإدخال الهياكل النانوية في القطب. واحدة من أفضل الطرق لإنشاء هياكل مسامية هي إجراء إزالة السبائك. بسبب التباين في معدلات الذوبان ، يؤثر المعدن القرباني ، وهو المعدن الأقل نبلا ، بشكل كبير على التشكل النهائي للقطب الكهربائي. تنتج شبكة مترابطة من المسام والأربطة عن العملية الفعالة لإنشاء هياكل الذهب المسامية النانوية (NPG) ، حيث يذوب المكون الأقل نبلا بشكل انتقائي من سبيكة البداية ، وتعيد الذرات المتبقية تنظيم وتوحيد9. 
تضمنت طريقة إزالة السبائك / الطلاء / إعادة إزالة السبائك التي استخدمها Ding و Erlebacher لصنع هذه الهياكل النانوية أولا إخضاع سبيكة السلائف المكونة من الذهب والفضة لإزالة السبائك الكيميائية باستخدام حمض النيتريك ، تليها التسخين عند درجة حرارة أعلى مع توزيع حجم مسام واحد لإنشاء المستوى الهرمي العلوي ، وإزالة الفضة المتبقية باستخدام صناعة السبائك الثانية لإنتاج المستوى الهرمي السفلي. كانت هذه الطريقة قابلة للتطبيق على الأغشية الرقيقة10. وقد نصح بينر وآخرون باستخدام السبائك الثلاثية ، التي تتكون من اثنين من المعادن النبيلة الأكثر تفاعلا نسبيا والتي تتآكل واحدة تلو الأخرى. تمت إزالة Cu و Ag في البداية من مادة Cu-Ag-Au ، تاركين وراءهما عينات NPG ثنائية النمط ومنخفضة الكثافة11. لا يتم إنتاج الهياكل المرتبة طويلة المدى من خلال الإجراءات الموضحة باستخدام السبائك الثلاثية. تم إنتاج مسام أكبر عن طريق استخراج إحدى مراحل السبيكة الرئيسية ل Al-Au التي استخدمها Zhang et al. ، والتي أنتجت الهيكل ثنائي النمط بدرجة دنيا من الترتيب12. وبحسب ما ورد تم إنشاء هيكل هرمي مرتب من خلال التحكم في العديد من مقاييس الطول ، من خلال استخدام مسارات المعالجة التي تشمل تفكيك المواد السائبة ووضع المكونات الأساسية معا في هياكل أكبر. في هذه الحالة ، تم إنشاء هيكل NPG هرمي عبر الكتابة بالحبر المباشر (DIW) ، والسبائك ، وإزالة السبائك13. 
هنا ، يتم تقديم طريقة إزالة السبائك المكونة من خطوتين لتصنيع هيكل هرمي ثنائي النمط من الذهب النانوي المسامي (hb-NPG) يستخدم تركيبات سبائك Au-Ag المختلفة. كمية العنصر التفاعلي الذي يتوقف تحته إزالة السبائك هو ، من الناحية النظرية ، حد الفراق. تتأثر حركية الانتشار السطحي قليلا بحد الفراق أو عتبة إزالة السبائك ، والتي تتراوح عادة بين 50 و 60 نسبة ذرية للذوبان الإلكتروليتي للمكون الأكثر تفاعلا من سبيكة ثنائية. يعد الجزء الذري الكبير من Ag في سبيكة Au: Ag ضروريا للتوليف الناجح ل hb-NPG ، حيث لا يمكن إكمال كل من عمليات إزالة السبائك الكهروكيميائية والكيميائية بنجاح بتركيزات منخفضة بالقرب من حد الفراق14.
فائدة هذه الطريقة هي أنه يمكن التحكم بإحكام في الهيكل وحجم المسام. كل خطوة في البروتوكول ضرورية لضبط مقياس طول المسامية النموذجي والمسافة النموذجية بين الأربطة15. لتنظيم معدل الانتشار والذوبان البيني الأيوني ، يتم معايرة الجهد المطبق بعناية. لمنع التشقق أثناء إزالة السبائك ، يتم التحكم في معدل ذوبان Ag.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Argon gas compressed</td>
			<td>Fisher Scientific Compay</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine serum albumin (BSA)</td>
			<td>Sigma-Aldrich (St.Louis, MO)</td>
			<td>A9418</td>
			<td>&#62; 98% purity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Counter electrode (Platinum wire)</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>43288-BU</td>
			<td>0.5 mm diameter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital Lab furnace</td>
			<td>Barnstead Thermolyne 47,900</td>
			<td>F47915</td>
			<td>used for annealing at high temperatures</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital Potentiostat/galvanostat</td>
			<td>EG&#38;G Princeton Applied Research</td>
			<td>273A</td>
			<td>PowerPULSE software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich (St.Louis, MO)</td>
			<td>CAS-64-17-5</td>
			<td>HPLC/spectrophotometric grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetuin from fetal calf serum</td>
			<td>Sigma-Aldrich (St.Louis, MO)</td>
			<td>F2379</td>
			<td>lyophilized powder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold wire roll</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences (Fort Washington, PA)</td>
			<td>73100</td>
			<td>0.2 mm diameter, 10 ft, 99.9%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>A144C-212</td>
			<td>36.5-38%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen peroxide</td>
			<td>Fisher Scientific (Pittsburg, PA)</td>
			<td>CAS-7732-18-5</td>
			<td>30%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kimwipes</td>
			<td>KIMTECH Science brand, Kimberly-Clark professional</td>
			<td>34120</td>
			<td>4.4 x 8.2 in</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitric acid</td>
			<td>Fisher Scientific (Pittsburg, PA)</td>
			<td>A2008-212</td>
			<td>trace metal grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Parafilm</td>
			<td>Bemis PM996</td>
			<td>13-374-10</td>
			<td>4 IN. x 125 FT.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Peroxidase from horseradish (HRP)</td>
			<td>Sigma-Aldrich (St.Louis, MO)</td>
			<td>9003-99-0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PharMed silicone tubing</td>
			<td>Norton</td>
			<td>AY242606&#160;</td>
			<td>1/32&#34; Inner Diameter, 5/32&#34; Outer Diameter, 1/16&#34; Wall Thickness, 25&#39; Length</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium dicyanoargentate</td>
			<td>Sigma-Aldrich (St.Louis, MO)</td>
			<td>379166</td>
			<td>99.96%, 10 G</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium dicyanoaurate</td>
			<td>Sigma-Aldrich (St.Louis, MO)</td>
			<td>389867</td>
			<td>99.98%, 1 G</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PowerSuite software</td>
			<td>EG&#38;G Princeton Applied Research</td>
			<td></td>
			<td>comes with the instrument</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PTFE tape</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>15-078-261</td>
			<td>1&#34; wide 600&#34; long</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reference electrode (Ag/AgCl)</td>
			<td>Princeton Applied Research&#160;</td>
			<td>K0265</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scanning Electron Microscopy (SEM) Apreo 2C</td>
			<td>ThermoFisher scientific</td>
			<td>APREO 2 SEM</td>
			<td>equipped with Color SEM technology</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Simplicity UV system</td>
			<td>Millipore corporation, Boston, MA, USA</td>
			<td>SIMSV00WW</td>
			<td>for generating Milli-Q water(18.2 M&#937; cm at 25 &#176;C)&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Borohydride</td>
			<td>Sigma-Aldrich (St.Louis, MO)</td>
			<td>213462</td>
			<td>100 G</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Carbonate</td>
			<td>Sigma-Aldrich (St.Louis, MO)</td>
			<td>452882</td>
			<td>enzyme grade, &#62;99%, 100 G</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stir bar</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>14-512-153</td>
			<td>5 x 2 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sulphuric acid</td>
			<td>Fisher Scientific (Pittsburg, PA)</td>
			<td>A300C-212</td>
			<td>certified ACS plus</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Supracil quartz cuvette</td>
			<td>Fisher Scientific (Pittsburg, PA)</td>
			<td>14-385-902C</td>
			<td>10 mm light path, volume capacity 1 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-Visible Spectrophotometer</td>
			<td>Varian Cary 50</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

versatile technique to produce a hierarchical design in nanoporous gold

إن القدرة على توليد أحجام مسامية متغيرة ، وتعديل مبسط للسطح ، واتساع نطاق الاستخدامات التجارية في مجالات أجهزة الاستشعار الحيوية ، والمحركات ، وتحميل الأدوية وإطلاقها ، وتطوير المحفزات قد سرعت بلا شك من استخدام المواد النانوية القائمة على الذهب المسامي (NPG) في البحث والتطوير. توضح هذه المقالة عملية توليد الذهب المسامي النانوي ثنائي النمط الهرمي (hb-NPG) من خلال استخدام إجراء تدريجي يتضمن صناعة السبائك الكهروكيميائية ، وتقنيات إزالة السبائك الكيميائية ، والتلدين لإنشاء كل من المسام الكبيرة والمتوسطة. يتم ذلك لتحسين فائدة NPG عن طريق إنشاء مورفولوجيا صلبة / فراغ ثنائية الاستمرار. يتم تعزيز المساحة المتاحة لتعديل السطح من خلال المسام الأصغر ، بينما يستفيد النقل الجزيئي من شبكة المسام الأكبر. يتم تصور البنية ثنائية النمط ، التي هي نتيجة لسلسلة من خطوات التصنيع ، باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) كشبكة من المسام التي يقل حجمها عن 100 نانومتر ومتصلة بواسطة الأربطة بمسام أكبر يبلغ حجمها عدة مئات من النانومترات. يتم تقييم مساحة السطح النشطة كهروكيميائيا ل hb-NPG باستخدام قياس الفولتامتر الدوري (CV) ، مع التركيز على الأدوار الحاسمة التي يلعبها كل من إزالة السبائك والتلدين في إنشاء الهيكل اللازم. يتم قياس امتزاز البروتينات المختلفة بتقنية استنفاد المحلول ، مما يكشف عن الأداء الأفضل ل hb-NPG من حيث تحميل البروتين. من خلال تغيير مساحة السطح إلى نسبة الحجم ، يوفر قطب hb-NPG الذي تم إنشاؤه إمكانات هائلة لتطوير أجهزة الاستشعار الحيوية. تناقش المخطوطة طريقة قابلة للتطوير لإنشاء هياكل سطحية hb-NPG ، لأنها توفر مساحة سطح كبيرة لتجميد الجزيئات الصغيرة وتحسين مسارات النقل لتفاعلات أسرع.

يعد حجم الرباط وتعديلات الفجوة بين الأربطة ذات أهمية قصوى للقطب الكهربائي المصنع. إن إنشاء بنية ذات مسام مزدوجة الحجم عن طريق تحسين نسب Au / Ag هو الخطوة الأولى في هذه الدراسة ، إلى جانب التوصيف باستخدام مورفولوجيا السطح وعامل الخشونة وقدرة التحميل. بالمقارنة مع NPG التقليدية ، أظهر هيكل المس?...

Watch this Scientific Journal Video about Versatile Technique to Produce a Hierarchical Design in Nanoporous Gold at JoVE.com

Versatile Technique to Produce a Hierarchical Design in Nanoporous Gold

يمكن إنتاج الذهب المسامي النانوي مع توزيع حجم المسام الهرمي وثنائي النمط من خلال الجمع بين إزالة السبائك الكهروكيميائية والكيميائية. يمكن مراقبة تكوين السبيكة عن طريق فحص EDS-SEM مع تقدم عملية إزالة السبائك. يمكن تحديد قدرة تحميل المادة من خلال دراسة امتصاص البروتين على المادة.

تقنية متعددة الاستخدامات لإنتاج تصميم هرمي من الذهب المسامي النانوي

The potential to generate variable pore sizes, simplistic surface modification, and a breadth of commercial uses in the fields of biosensors, actuators, ...

يوفر بروتوكولنا طريقة لإنتاج أقطاب ذهبية نانوية مسامية مع توزيع هرمي لحجم المسام للمسام الأكبر لتعزيز نقل الجزيئات والمسام الأصغر لزيادة مساحة السطح. تكمن الميزة الرئيسية للبروتوكول التدريجي في التحكم الصارم في معدل إذابة الفضة أثناء إزالة السبائك ، والذي يحدد التشكل النهائي للقطب الكهربائي. قد يستفيد نظام الرعاية الصحية من تصميم القطب المنتج.سيكون التشخيص أسرع وأكثر دقة ممكنا لأن البنية المسامية ثنائية النمط توفر مساحة سطح كبيرة وحركة سهلة للجزيئات. للبدء، اجمع خلية كهروكيميائية في كأس زجاجية سعة خمسة ملليلترات. استخدم غطاء قائم على التفلون بثلاثة ثقوب لاحتواء إعداد الأقطاب الثلاثة.ضع سلكا بلاتينيا كقطب كهربائي مضاد ، وكلوريد الفضة كقطب كهربائي مرجعي ، وسلك ذهبي كقطب عمل في كل فتحة غطاء مع الحفاظ على مسافة 0.7 سم بين قطب العمل والعداد. تحضير 50 مليمولار محاليل من كل سيانيد الفضة البوتاسيوم وسيانيد الذهب البوتاسيوم في الماء. أضف 0.5 ملليلتر من محلول سيانيد الذهب البوتاسيوم و4.5 ملليلتر من محلول ملح سيانيد الفضة البوتاسيوم في الكأس الزجاجية سعة خمسة ملليلترات.أدخل شريط التحريك المغناطيسي في الخلية الكهروكيميائية واخلط المحلول بسرعة تحريك 300 دورة في الدقيقة حتى يتم ملاحظة فقاعات غاز الأرجون. قم بتدوير غاز الأرجون عبر محلول الإلكتروليت لإزالة الأكسجين المذاب باستخدام أنبوب سيليكون. بمجرد تجميع الخلية الكهروكيميائية ، قم بتوصيل potentiostat بمشابك التمساح المرفقة بالأقطاب الكهربائية المناسبة.بعد تشغيل الجهد ، استخدم البرنامج لإجراء ترسيب القطب باستخدام قياس الكرونوأمبيرومتر. تكوين البرنامج مع المعلمات المطلوبة. اضبط الجهد عند قيمة ثابتة تساوي سالب فولت واحد لمدة 600 ثانية.اضغط على تشغيل لإكمال ترسيب السبيكة على قطب العمل. لإزالة السبائك ، قم بتكوين الخلية الكهروكيميائية كما هو موضح سابقا واستخدم أربعة ملليلتر من حمض النيتريك العادي كمحلول إلكتروليت لإزالة السبائك الجزئية. بمجرد توزيع المحلول بالتساوي وتوصيل الجهد بالقطب الصحيح ، في برنامج قياس الكرونوأمبيرومتر ، اضبط إمكانات 0.6 فولت لمدة 600 ثانية.اضغط على Run لإنهاء إزالة سبائك السبيكة المودعة على قطب العمل. لعملية التلدين ، احتفظ بالأسلاك المنزوعة السبائك في قنينة زجاجية. قم بتشغيل الفرن ، ضع القارورة الزجاجية داخل الفرن ، واضبط درجة الحرارة على 600 درجة مئوية لمدة ثلاث ساعات.بمجرد الانتهاء من العملية ، قم بإيقاف تشغيل الفرن وإزالة القارورة واتركها تبرد إلى درجة حرارة الغرفة. لإزالة السبائك بالكامل ، اغمر السلك الملدن المنزوع السبائك جزئيا في أربعة ملليلتر من حمض النيتريك المركز واتركه في غطاء الدخان طوال الليل. في اليوم التالي ، قم بإزالة حمض النيتريك من القارورة.ثم قم بإعداد الذهب النانوي ثنائي النمط الهرمي أو الأسلاك الهرمية ثنائية النمط المطلية ب MPG عن طريق شطفها بالماء منزوع الأيونات ، متبوعا بالإيثانول. بعد التجفيف ، تصور السلك باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح. أظهرت الصور المجهرية الإلكترونية الماسحة ل MPG الهرمي ثنائي النمط شبكة مفتوحة من الأربطة والمسام بعد إزالة السبائك الكيميائية.تمت الإشارة إلى الثقوب الأكبر بواسطة تسلسل هرمي علوي وأشار التسلسل الهرمي السفلي إلى مسام أصغر. كشف رسم الخرائط الأولية المرمزة بالألوان لكل خطوة من خطوات إنشاء MPG الهرمي ثنائي النمط عن وجود الفضة والذهب. يصور مخطط الفولتاميوجرام الدوري الموضح كملحق داخلي 10٪ من الذهب في سبيكة الفضة بنسبة 90٪.أظهر الهيكل الذي تم إنشاؤه عن طريق إزالة السبائك الكيميائية انخفاضا صغيرا في أكسيد الذهب. أظهر الهيكل ثنائي النمط الذي يتضمن إزالة السبائك الكيميائية والكهروكيميائية ذروة أكثر وضوحا لتخفيض أكسيد الذهب ، مما يشير إلى زيادة في مساحة السطح. من المهم اتباع الترتيب التسلسلي للبروتوكول بدءا من صناعة السبائك ، وإزالة السبائك ، والتلدين ، وإزالة السبائك الكيميائية ، والتحكم الصارم في الوقت والإمكانات أثناء صناعة السبائك وإزالة السبائك أمر مهم بنفس القدر.جعلت هذه الطريقة من الممكن إنشاء تصميمات هرمية كهروكيميائية ويمكن توسيعها في المستقبل لتتحول إلى متراصة للاستخدام الصناعي وإنشاء مستشعرات حيوية كهروكيميائية للبروتينات السكرية.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

التوليف وتقشير من Discotic الزركونيوم الفوسفات للحصول على بلورات الغروية السائل

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

Hydroquinone Based Synthesis of Gold Nanorods

الهيدروكينون القائم على توليف نانواعواد الذهب

Gold nanorods are an important kind of nanoparticles characterized by peculiar plasmonic properties. Despite their widespread use in nanotechnology, the ...

Synthesis of Hierarchical ZnO/CdSSe Heterostructure Nanotrees

توليف الهرمي أكسيد الزنك / CdSSe Heterostructure Nanotrees

A two-step chemical vapor deposition procedure is here employed to prepare tree-like hierarchical ZnO/CdSSe hetero-nanostructures. The structures are ...

Rapid Nanoprobe Signal Enhancement by In Situ Gold Nanoparticle Synthesis

Rapid Nanoprobe Signal Enhancement by In Situ Gold Nanoparticle Synthesis

تعزيز السريع نانوبروبي إشارة بتوليف نانوحبيبات الذهب في الموقع

The use of nanoprobes such as gold, silver, silica or iron-oxide nanoparticles as detection reagents in bioanalytical assays can enable high sensitivity ...

Surface Properties of Synthesized Nanoporous Carbon and Silica Matrices

خصائص سطح المركبة نانوبوروس الكربون ومصفوفات السليكا

In this work, we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon material (also called ordered mesoporous carbon material [OMC]) ...

Synthesis and Characterization of Amphiphilic Gold Nanoparticles

تركيب وتوصيف جسيمات نانوية الذهب أمفيفيليك

Gold nanoparticles covered with a mixture of 1-octanethiol (OT) and 11-mercapto-1-undecane sulfonic acid (MUS) have been extensively studied because of ...

Hierarchical and Programmable One-Pot Oligosaccharide Synthesis

توليف أوليغوساكاريد ذو الوعاء الواحد الهرمي والقابل للبرمجة

This article presents a general experimental protocol for programmable one-pot oligosaccharide synthesis and demonstrates how to use Auto-CHO software for ...

Versatile CO2 Transformations into Complex Products: A One-pot Two-step Strategy

Versatile CO2 Transformations into Complex Products: A One-pot Two-step Strategy

التحولات متعددة الاستعمالات CO2 في المنتجات المعقدة: استراتيجية ذات خطوتين واحده

CO2 transformations using a one-pot two-step method are presented herein. The purpose of the method is to give access to a variety of value-added products ...