Name: versatile technique to produce a hierarchical design in nanoporous gold
Uploaded: 2023-02-10T12:45:00
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1. Aufbau einer Beschichtung aus nanoporösem Gold mit hierarchischer bimodaler Architektur auf Golddrähten - Legieren
<ol><li>Bauen Sie eine elektrochemische Zelle in einem 5-ml-Becherglas zusammen. Verwenden Sie einen Deckel auf Teflonbasis mit drei Löchern, um den Drei-Elektroden-Aufbau aufzunehmen. HINWEIS: Teflon ist ein beliebtes Material für die Herstellung von Deckeln, da es nicht mit anderen Chemikalien reagiert.</li>
	<li>Platzieren Sie eine Gegenelektrode aus Platindraht, eine Referenz...

<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>

Unter Verwendung eines mehrstufigen Verfahrens, das Legieren, partielles Delegieren, thermische Behandlung und Säureätzen umfasst, wird die Herstellung von hierarchisch angeordnetem NPG mit doppelt großen Poren und einer höheren aktiven elektrochemischen Oberfläche demonstriert.
Beim Legieren beeinflusst das Standardpotential von Metallvorstufen, wie reaktiv sie bei der galvanischen Abscheidung sind. Au- und Ag-Ionen aus flüssigen Lösungen werden während der galvanischen Abscheidung re...

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

Hierarchische poröse Architekturen, die häufig in der Natur zu sehen sind, wurden auf der Nanoskala nachgeahmt, um die physikalischen Eigenschaften von Materialien zu verändern und so die Leistung zu verbessern1. Miteinander verbundene Strukturelemente unterschiedlicher Längenskalen sind charakteristisch für die hierarchische Architektur poröser Materialien2. Delegierte nanoporöse Metalle weisen typischerweise unimodale Porengrößenverteilungen auf; Daher wurden mehrere Techniken entwickelt, um hierarchisch bimodale poröse Strukturen mit zwei getrennten Porengrößenbereichen herzustellen3. Die beiden grundlegenden Ziele des Materialdesign-Ansatzes, nämlich die große spezifische Oberfläche für die Funktionalisierung und die schnellen Transportwege, die unterschiedlich sind und in inhärent im Konflikt zueinander stehen, werden durch Funktionsmaterialien mit struktureller Hierarchie 4,5 erfüllt.
Die Leistung des elektrochemischen Sensors wird durch die Morphologie der Elektrode bestimmt, da die Porengröße der Nanomatrix entscheidend für den molekularen Transport und die Erfassung ist. Es wurde festgestellt, dass kleine Poren bei der Identifizierung des Zielmoleküls in komplizierten Proben helfen, während größere Poren die Zugänglichkeit des Zielmoleküls verbessern und den Erfassungsbereich des Sensors vergrößern6. Die Template-basierte Herstellung, die Galvanik, die Bottom-up-Synthesechemie, die Dünnschicht-Sputter-Abscheidung7, komplexe flexible Matrizen auf der Basis des Polydimethylsiloxan-Trägers8, das Legieren verschiedener Metalle mit anschließendem selektiven Ätzen des weniger edlen Metalls und die Elektroabscheidung sind einige der Methoden, die häufig verwendet werden, um Nanostrukturen in die Elektrode einzubringen. Eine der besten Methoden zur Erzeugung poröser Strukturen ist das Delegierungsverfahren. Aufgrund der unterschiedlichen Auflösungsraten beeinflusst das Opfermetall, das weniger edle Metall, die endgültige Morphologie der Elektrode erheblich. Ein miteinander verbundenes Netzwerk von Poren und Bändern ergibt sich aus dem effektiven Prozess der Bildung von nanoporösen Goldstrukturen (NPG), bei dem sich die weniger edle Komponente selektiv aus der Ausgangslegierung löst und die verbleibenden Atome sich neu organisieren und verfestigen9. 
Die von Ding und Erlebacher zur Herstellung dieser Nanostrukturen verwendete Methode des Delegierens/Plattierens/Umdelegierens bestand darin, zunächst die aus Gold und Silber bestehende Vorläuferlegierung einer chemischen Delegierung mit Salpetersäure zu unterziehen, gefolgt von einer Erhitzung bei einer höheren Temperatur mit einer einzigen Porengrößenverteilung, um die obere hierarchische Ebene zu erzeugen, und dem Entfernen des verbleibenden Silbers durch eine zweite Delegierung, um die untere hierarchische Ebene zu erzeugen. Dieses Verfahren war auf dünne Schichten10 anwendbar. Die Verwendung ternärer Legierungen, die aus zwei vergleichsweise reaktiveren Edelmetallen bestehen, die nacheinander erodiert werden, wurde von Biener et al. empfohlen; Cu und Ag wurden zunächst aus dem Cu-Ag-Au-Material entfernt, so dass bimodal strukturierte NPG-Proben mit geringer Dichte zurückblieben11. Langreichweitige geordnete Strukturen werden durch die beschriebenen Verfahren unter Verwendung ternärer Legierungen nicht hergestellt. Größere Poren wurden erzeugt, indem eine der Phasen der von Zhang et al. verwendeten Vorlegierung von Al-Au entfernt wurde, wodurch die bimodale Struktur mit einem minimalen Grad der Ordnung12 erzeugt wurde. Berichten zufolge wurde durch die Steuerung mehrerer Längenskalen durch die Verwendung von Verarbeitungspfaden, die die Demontage von Schüttgütern und das Zusammenfügen von Grundkomponenten zu größeren Strukturen umfassen, eine geordnete hierarchische Struktur geschaffen. In diesem Fall wurde eine hierarchische NPG-Struktur durch direktes Tintenschreiben (DIW), Legieren und Delegieren13 hergestellt. 
In dieser Arbeit wird ein zweistufiges Delegierungsverfahren zur Herstellung einer hierarchischen bimodalen nanoporösen Goldstruktur (hb-NPG) unter Verwendung verschiedener Au-Ag-Legierungszusammensetzungen vorgestellt. Die Menge des reaktiven Elements, unterhalb derer die Entlegierung stoppt, ist theoretisch die Trenngrenze. Die Oberflächendiffusionskinetik wird geringfügig durch die Trenngrenze oder die Delegierungsschwelle beeinflusst, die typischerweise zwischen 50 und 60 Atomprozent für die elektrolytische Auflösung der reaktiveren Komponente aus einer binären Legierung liegt. Ein großer atomarer Anteil von Ag in der Au:Ag-Legierung ist für die erfolgreiche Synthese von hb-NPG notwendig, da sowohl die elektrochemischen als auch die chemischen Delegierungsprozesse bei niedrigen Konzentrationen nahe der Trenngrenze14 nicht erfolgreich abgeschlossen werden können.
Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass die Struktur und die Porengröße genau kontrolliert werden können. Jeder Schritt im Protokoll ist entscheidend für die Feinabstimmung der typischen Porositätslängenskala und des typischen Abstands zwischen den Bändern15. Um die Geschwindigkeit der Ionengrenzflächendiffusion und -auflösung zu regulieren, wird die angelegte Spannung sorgfältig kalibriert. Um Rissbildung während der Entlegierung zu vermeiden, wird die Ag-Auflösungsrate kontrolliert.

<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

Das Potenzial, variable Porengrößen zu erzeugen, vereinfachte Oberflächenmodifikationen und eine breite Palette kommerzieller Anwendungen in den Bereichen Biosensoren, Aktuatoren, Wirkstoffbeladung und -freisetzung sowie die Entwicklung von Katalysatoren haben zweifellos die Verwendung von nanoporösen Gold- (NPG) basierten Nanomaterialien in Forschung und Entwicklung beschleunigt. Dieser Artikel beschreibt den Prozess der Erzeugung von hierarchischem bimodalem nanoporösem Gold (hb-NPG) unter Anwendung eines schrittweisen Verfahrens, das elektrochemisches Legieren, chemische Delegierungstechniken und Glühen umfasst, um sowohl Makro- als auch Mesoporen zu erzeugen. Dies geschieht, um den Nutzen von NPG zu verbessern, indem eine bikontinuierliche Festkörper-/Hohlraummorphologie erstellt wird. Die für die Oberflächenmodifikation zur Verfügung stehende Fläche wird durch kleinere Poren vergrößert, während der molekulare Transport von dem Netzwerk größerer Poren profitiert. Die bimodale Architektur, die das Ergebnis einer Reihe von Herstellungsschritten ist, wird mit Hilfe der Rasterelektronenmikroskopie (REM) als ein Netzwerk von Poren visualisiert, die weniger als 100 nm groß sind und durch Bänder mit größeren Poren verbunden sind, die mehrere hundert Nanometer groß sind. Die elektrochemisch aktive Oberfläche des hb-NPG wird mittels zyklischer Voltammetrie (CV) bewertet, wobei der Schwerpunkt auf der kritischen Rolle liegt, die sowohl das Entlegieren als auch das Glühen bei der Schaffung der erforderlichen Struktur spielen. Die Adsorption verschiedener Proteine wird mit Hilfe der Lösungsverarmungstechnik gemessen, was die bessere Leistung von hb-NPG in Bezug auf die Proteinbeladung zeigt. Durch die Veränderung des Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen bietet die erzeugte hb-NPG-Elektrode ein enormes Potenzial für die Entwicklung von Biosensoren. Das Manuskript diskutiert eine skalierbare Methode zur Erzeugung von hb-NPG-Oberflächenstrukturen, da sie eine große Oberfläche für die Immobilisierung kleiner Moleküle und verbesserte Transportwege für schnellere Reaktionen bieten.

Die Anpassung der Bandgröße und des Bandabstandes ist für die hergestellte Elektrode von größter Bedeutung. Die Schaffung einer Struktur mit doppelt großen Poren durch Optimierung des Au/Ag-Verhältnisses ist der erste Schritt in dieser Studie, zusammen mit der Charakterisierung unter Verwendung der Oberflächenmorphologie, des Rauheitsfaktors und der Belastbarkeit. Im Vergleich zu herkömmlichem NPG hat die bimodale Porenstruktur eine höhere elektrochemische Oberfläche, einen höheren Rauheitsfaktor und eine hö...

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Versatile Technique to Produce a Hierarchical Design in Nanoporous Gold

Nanoporöses Gold mit einer hierarchischen und bimodalen Porengrößenverteilung kann durch die Kombination von elektrochemischer und chemischer Delegierung hergestellt werden. Die Zusammensetzung der Legierung kann im Verlauf des Delegierungsprozesses durch eine EDS-REM-Untersuchung überwacht werden. Die Beladungskapazität des Materials kann bestimmt werden, indem die Proteinadsorption auf dem Material untersucht wird.

Vielseitige Technik zur Herstellung eines hierarchischen Designs aus nanoporösem Gold

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

Unser Protokoll bietet eine Methode zur Herstellung nanoporöser Goldelektroden mit hierarchischer Porengrößenverteilung von größeren Poren für einen verbesserten Transport von Molekülen und kleineren Poren für eine größere Oberfläche. Der Hauptvorteil des schrittweisen Protokolls liegt in der strengen Kontrolle der Silberlösungsrate während der Delegierung, die die endgültige Morphologie der Elektrode bestimmt. Das Gesundheitssystem kann von dem hergestellten Elektrodendesign profitieren.Eine schnellere und präzisere Diagnose wird möglich sein, da die bimodale poröse Struktur eine große Oberfläche und eine einfache Bewegung der Moleküle ermöglicht. Montieren Sie zunächst eine elektrochemische Zelle in einem Fünf-Milliliter-Becherglas. Verwenden Sie einen Deckel auf Teflonbasis mit drei Löchern, um den Drei-Elektroden-Aufbau aufzunehmen.Legen Sie einen Platindraht als Gegenelektrode, Silberchlorid als Referenzelektrode und einen Golddraht als Arbeitselektrode in jedes Deckelloch und halten Sie dabei einen Abstand von 0,7 Zentimetern zwischen Arbeits- und Gegenelektrode ein. Bereiten Sie 50 millimolare Lösungen von jedem Kaliumsilbercyanid und Kaliumgoldcyanid in Wasser vor. 0,5 Milliliter Kalium-Goldcyanid-Lösung und 4,5 Milliliter Kalium-Silbercyanid-Salzlösung in das Fünf-Milliliter-Becherglas geben.Setzen Sie den magnetischen Rührstab in die elektrochemische Zelle ein und mischen Sie die Lösung mit einer Rührgeschwindigkeit von 300 U/min, bis das Sprudeln von Argongas beobachtet wird. Zirkulieren Sie Argongas mit einem Silikonschlauch durch die Elektrolytlösung, um gelösten Sauerstoff zu entfernen. Sobald die elektrochemische Zelle zusammengebaut ist, verbinden Sie den Potentiostaten mit Krokodilklemmen, die an den entsprechenden Elektroden befestigt sind.Verwenden Sie nach dem Einschalten des Potentiostaten die Software, um die Elektrodenabscheidung mithilfe der Chronoamperometrie durchzuführen. Konfigurieren Sie die Software mit den gewünschten Parametern. Stellen Sie das Potential für 600 Sekunden auf einen festen Wert von minus einer Volt ein.Drücken Sie Run, um die Legierungsabscheidung auf der Arbeitselektrode abzuschließen. Für die Delegierung konfigurieren Sie die elektrochemische Zelle wie zuvor gezeigt und verwenden Sie vier Milliliter einer normalen Salpetersäure als Elektrolytlösung für die partielle Delegierung. Sobald die Lösung gleichmäßig umgewälzt ist und der Potentiostaten an der richtigen Elektrode angebracht ist, stellen Sie in der Chronoamperometrie-Software 600 Sekunden lang ein Potential von 0,6 Volt ein.Drücken Sie Run, um die Delegierung der abgeschiedenen Legierung auf der Arbeitselektrode abzuschließen. Bewahren Sie für den Glühprozess die entlegierten Drähte in einem Glasfläschchen auf. Schalten Sie den Ofen ein, stellen Sie die Glasflasche in den Ofen und stellen Sie die Temperatur drei Stunden lang auf 600 Grad Celsius ein.Sobald der Vorgang abgeschlossen ist, schalten Sie den Ofen aus, entfernen Sie die Durchstechflasche und lassen Sie sie auf Raumtemperatur abkühlen. Für eine vollständige Entlegierung tauchen Sie den teilweise entlegierten geglühten Draht in vier Milliliter konzentrierte Salpetersäure und lassen Sie ihn über Nacht im Abzug. Entfernen Sie am nächsten Tag die Salpetersäure aus der Durchstechflasche.Bereiten Sie dann die hierarchischen bimodalen nanoporösen Golddrähte oder die hierarchischen bimodalen MPG-beschichteten Drähte vor, indem Sie sie mit deionisiertem Wasser und anschließendem Ethanol abspülen. Nach dem Trocknen wird der Draht mit Hilfe der Rasterelektronenmikroskopie visualisiert. Die rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen hierarchischer bimodaler MPG zeigten ein offenes, verknüpftes Netzwerk von Bändern und Poren nach chemischer Delegierung.Die größeren Löcher waren durch eine obere Hierarchie gekennzeichnet und die untere Hierarchie durch kleinere Poren. Eine farbkodierte Elementkartierung für jeden Schritt der Erstellung eines hierarchischen bimodalen MPG ergab das Vorhandensein von Silber und Gold. Das zyklische Voltammogramm, das als Einschub dargestellt ist, zeigt die Legierung 10 % Gold in 90 % Silber.Die durch chemische Delegierung erzeugte Struktur zeigte eine geringe Goldoxidreduktion. Die bimodale Struktur mit chemischer und elektrochemischer Delegierung zeigte einen ausgeprägteren Goldoxid-Reduktionspeak, was auf eine Vergrößerung der Oberfläche hindeutet. Es ist wichtig, die sequenzielle Reihenfolge des Protokolls zu befolgen, beginnend mit dem Legieren, Delegieren, Glühen, chemischen Delegieren, und eine strenge Kontrolle über die Zeit und das Potenzial während des Legierens und Delegierungs ist ebenso wichtig.Diese Methode hat es ermöglicht, elektrochemisch hierarchische Designs zu erstellen, und sie kann in Zukunft zu einem Monolithen für den industriellen Einsatz erweitert werden und elektrochemische Biosensoren für Glykoproteine herstellen.

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Chemie

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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

Synthese und Charakterisierung von amphiphilen Gold-Nanopartikeln

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

Hierarchische und programmierbare Ein-Topf-Oligosaccharid-Synthese

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

Vielseitige CO 2-Transformationen in komplexe Produkte: Eine Zwei-Schritte-Strategie

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 ...