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

עבודה זו נתמכה על ידי פרס של NIGMS (GM111835).

1. בניית ציפוי של זהב ננו-נקבובי עם ארכיטקטורה בימודאלית היררכית על חוטי זהב - סגסוגת
<ol><li>להרכיב תא אלקטרוכימי בכד 5 מ"ל. השתמשו במכסה על בסיס טפלון עם שלושה חורים כדי להכיל את מערך שלוש האלקטרודות. הערה: טפלון הוא חומר פופולרי להכנת מכסים, מכיוון שהוא אינו מגיב עם כימיקלים אחרים.<...

<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>

באמצעות הליך רב-שלבי הכולל סגסוגת, סגסוגת חלקית, טיפול תרמי וחריטה חומצית, מודגם ייצור NPG היררכי עם נקבוביות בגודל כפול ושטח פנים אלקטרוכימי פעיל גבוה יותר.
בסגסוגת, הפוטנציאל הסטנדרטי של מבשרי מתכת משפיע על מידת התגובה שלהם במהלך אלקטרודפוזיציה. יוני Au ו- Ag מתמיסות נוזליות ?...

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

לעתים קרובות נראה בטבע, ארכיטקטורות נקבוביות היררכיות חיקו בקנה מידה ננומטרי כדי לשנות את המאפיינים הפיזיים של חומרים לשיפור הביצועים1. אלמנטים מבניים מחוברים זה לזה בקני מידה שונים של אורך הם מאפיין של הארכיטקטורה ההיררכית של חומרים נקבוביים2. למתכות ננו-נקבוביות מסגסוגות יש בדרך כלל התפלגות גודל נקבוביות חד-מודאלית; לפיכך, פותחו טכניקות רבות ליצירת מבנים נקבוביים בימודאליים היררכיים עם שני טווחי גודל נפרדים של נקבוביות3. שתי המטרות הבסיסיות של גישת תכנון החומרים, כלומר שטח הפנים הספציפי הגדול לפונקציונליזציה ונתיבי הובלה מהירים, שהם מובחנים ומטבעם סותרים זה את זה, ממומשות על ידי חומרים פונקציונליים בעלי היררכיה מבנית 4,5.
ביצועי החיישן האלקטרוכימי נקבעים על ידי המורפולוגיה של האלקטרודה, שכן גודל הנקבוביות של הננומטריצה חיוני להובלה מולקולרית ולכידה. נקבוביות קטנות נמצאו כמסייעות בזיהוי המטרה בדגימות מורכבות, בעוד נקבוביות גדולות יותר משפרות את נגישות מולקולת המטרה, ומגדילות את טווח הזיהוי של החיישן6. ייצור מבוסס תבנית, ציפוי אלקטרוליטי, כימיה סינתטית מלמטה למעלה, תצהיר מקרטע דק7, מטריצות גמישות מורכבות המבוססות על תמיכה פולידימתילסילוקסאן8, סגסוגת של מתכות שונות ואחריה חריטה סלקטיבית של המתכת הפחות אצילה, ואלקטרודפוזיציה הן חלק מהשיטות המשמשות לעתים קרובות להחדרת ננו-מבנים לאלקטרודה. אחת השיטות הטובות ביותר ליצירת מבנים נקבוביים היא הליך dealloying. בשל הפער בשיעורי ההתמוססות, מתכת ההקרבה, שהיא המתכת הפחות אצילה, משפיעה באופן משמעותי על המורפולוגיה הסופית של האלקטרודה. רשת מקושרת של נקבוביות ורצועות נובעת מתהליך יעיל של יצירת מבני זהב ננו-נקבוביים (NPG), שבו הרכיב הפחות אצילי מתמוסס באופן סלקטיבי מתוך סגסוגת ההתחלה, והאטומים הנותרים מתארגנים מחדש ומתאחדים9. 
השיטה של dealloying/ציפוי/dealloying מחדש בשימוש על ידי דינג וארלבאכר כדי ליצור ננו-מבנים אלה כללה תחילה חשיפת סגסוגת קודמן המורכבת זהב וכסף לסגסוגת כימית באמצעות חומצה חנקתית, ולאחר מכן חימום בטמפרטורה גבוהה יותר עם התפלגות גודל נקבוביות אחת כדי ליצור את הרמה ההיררכית העליונה, והסרת הכסף שנותר באמצעות סגסוגת שנייה כדי לייצר את הרמה ההיררכית הנמוכה יותר. שיטה זו הייתה ישימה לסרטים דקים10. שימוש בסגסוגות טרינריות, המורכבות משתי מתכות אצילות תגובתיות יותר באופן יחסי, שנשחקות בזו אחר זו, הומלץ על ידי Biener ואחרים; Cu ו-Ag הוסרו בתחילה מהחומר Cu-Ag-Au, והותירו אחריהם דגימות NPG בעלות מבנה דו-מודאלי וצפיפות נמוכה11. מבנים מסודרים לטווח ארוך אינם מיוצרים על ידי ההליכים המתוארים באמצעות סגסוגות טרינריות. נקבוביות גדולות יותר נוצרו על ידי חילוץ אחד השלבים של סגסוגת האב של אל-או שהועסק על ידי Zhang et al., אשר ייצר את המבנה הבימודאלי עם מידה מינימלית של סדר12. על פי הדיווחים, מבנה היררכי מסודר נוצר על ידי שליטה בכמה סקאלות אורך, באמצעות שימוש במסלולי עיבוד הכוללים פירוק חומרים בתפזורת וחיבור רכיבים בסיסיים למבנים גדולים יותר. במקרה זה, מבנה NPG היררכי נוצר באמצעות כתיבת דיו ישירה (DIW), סגסוגת וסגסוגת13. 
כאן מוצגת שיטת סגסוגת דו-שלבית לייצור מבנה היררכי של זהב ננו-נקבובי בימודאלי (hb-NPG) תוך שימוש בהרכבי סגסוגת Au-Ag שונים. כמות האלמנט הריאקטיבי שמתחתיו נעצרת הסגסוגת היא, בתיאוריה, גבול הפרידה. קינטיקה של דיפוזיית פני השטח מושפעת מעט מגבול הפרידה או סף הסגסוגת, שהוא בדרך כלל בין 50 ל -60 אחוז אטומי לפירוק אלקטרוליטי של הרכיב הריאקטיבי יותר מסגסוגת בינארית. חלק אטומי גדול של Ag בסגסוגת Au:Ag הכרחי לסינתזה מוצלחת של hb-NPG, מכיוון שלא ניתן להשלים בהצלחה את תהליכי הסגסוגת האלקטרוכימית והכימית בריכוזים נמוכים הקרובים לגבול הפרידה14.
היתרון של שיטה זו הוא שניתן לשלוט היטב במבנה ובגודל הנקבוביות. כל שלב בפרוטוקול חיוני לכוונון עדין של סולם אורך הנקבוביות האופייני והמרחק האופייני בין רצועות15. כדי לווסת את קצב הדיפוזיה וההמסה של יונים, המתח המופעל מכויל בקפידה. כדי למנוע סדקים במהלך dealloying, קצב המסת Ag נשלט.

<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

הפוטנציאל ליצור גדלי נקבוביות משתנים, שינוי פני שטח פשטני ומגוון שימושים מסחריים בתחומי ביוסנסורים, מפעילים, העמסה ושחרור תרופות ופיתוח זרזים האיצו ללא ספק את השימוש בננו-חומרים מבוססי זהב ננו-נקבובי (NPG) במחקר ופיתוח. מאמר זה מתאר את תהליך הייצור של זהב ננו-נקבובי בימודאלי היררכי (hb-NPG) על ידי שימוש בהליך חכם שלב הכולל סגסוגת אלקטרוכימית, טכניקות סגסוגת כימית וחישול ליצירת מאקרו ומזופורים. זה נעשה כדי לשפר את התועלת של NPG על ידי יצירת מורפולוגיה מוצק / ריק דו רציף. השטח הזמין לשינוי פני השטח משופר על ידי נקבוביות קטנות יותר, בעוד שההובלה המולקולרית נהנית מרשת של נקבוביות גדולות יותר. הארכיטקטורה הבימודאלית, שהיא תוצאה של סדרה של שלבי ייצור, מומחשת באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) כרשת של נקבוביות שגודלן פחות מ-100 ננומטר והן מחוברות באמצעות רצועות לנקבוביות גדולות יותר שגודלן כמה מאות ננומטרים. שטח הפנים הפעיל אלקטרוכימית של hb-NPG מוערך באמצעות וולטמטריה מחזורית (CV), תוך התמקדות בתפקידים הקריטיים שגם סגסוגת וגם חישול ממלאים ביצירת המבנה הדרוש. ספיחה של חלבונים שונים נמדדת על ידי טכניקת דלדול תמיסה, חושפת את הביצועים הטובים יותר של hb-NPG במונחים של העמסת חלבון. על ידי שינוי יחס שטח הפנים לנפח, אלקטרודת hb-NPG שנוצרה מציעה פוטנציאל עצום לפיתוח biosensor. כתב היד דן בשיטה ניתנת להרחבה ליצירת מבני שטח hb-NPG, שכן הם מציעים שטח פנים גדול לאימוביליזציה של מולקולות קטנות ומסלולי הובלה משופרים לתגובות מהירות יותר.

גודל הרצועה והתאמות המרווח בין הרצועות הם בעלי משמעות עליונה עבור האלקטרודה המיוצרת. יצירת מבנה עם נקבוביות בגודל כפול על ידי אופטימיזציה של יחסי Au/Ag היא הצעד הראשון במחקר זה, יחד עם האפיון תוך שימוש במורפולוגיה של פני השטח, גורם החספוס ויכולת ההעמסה. בהשוואה ל- NPG קונבנציונלי, מבנה הנקבובי...

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

ניתן לייצר זהב ננו-נקבובי עם התפלגות גודל נקבוביות היררכית ובימודאלית על ידי שילוב של סגסוגת אלקטרוכימית וכימית. ניתן לעקוב אחר הרכב הסגסוגת באמצעות בדיקת EDS-SEM ככל שתהליך הסגסוגת מתקדם. ניתן לקבוע את כושר ההעמסה של החומר על ידי לימוד ספיחת חלבונים על החומר.

טכניקה רב-תכליתית לייצור עיצוב היררכי בזהב ננו-נקבובי

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

הפרוטוקול שלנו מספק שיטה לייצור אלקטרודות זהב ננו-נקבוביות עם פיזור גודל נקבוביות היררכי של נקבוביות גדולות יותר להובלה משופרת של מולקולות ונקבוביות קטנות יותר להגדלת שטח הפנים. היתרון העיקרי של פרוטוקול ה- stepwise טמון בשליטה קפדנית על קצב המסת הכסף במהלך de-alloying, אשר קובע את המורפולוגיה הסופית של האלקטרודה. מערכת הבריאות עשויה להפיק תועלת מתכנון האלקטרודות המיוצרות.אבחון מהיר ומדויק יותר יתאפשר מכיוון שהמבנה הנקבובי הבימודאלי מספק שטח פנים גדול ותנועה קלה של מולקולות. כדי להתחיל, להרכיב תא אלקטרוכימי בכד חמישה מיליליטר. השתמשו במכסה על בסיס טפלון עם שלושה חורים כדי להכיל את מערך שלוש האלקטרודות.הניחו חוט פלטינה כאלקטרודה נגדית, כלוריד כסף כאלקטרודת ייחוס וחוט זהב כאלקטרודה עובדת בכל חור מכסה תוך שמירה על מרחק של 0.7 סנטימטרים בין האלקטרודה העובדת לאלקטרודה הנגדית. הכינו 50 מילימולרים של כל אשלגן, כסף, ציאניד ואשלגן זהב, ציאניד במים. הוסף 0.5 מיליליטר של תמיסת אשלגן זהב ציאניד ו 4.5 מיליליטר של אשלגן כסף ציאניד תמיסת מלח במיכל חמישה מיליליטר.הכניסו את מוט הערבוב המגנטי לתא האלקטרוכימי וערבבו את התמיסה במהירות ערבוב של 300 סל"ד עד לרתיעה של גז ארגון. הזרים גז ארגון דרך תמיסת האלקטרוליטים כדי להסיר חמצן מומס באמצעות צינור סיליקון. לאחר הרכבת התא האלקטרוכימי, חבר את הפוטנציוסטט עם קליפסי תנין המחוברים לאלקטרודות המתאימות.לאחר הפעלת הפוטנציוסטט, השתמש בתוכנה כדי לבצע שיקוע אלקטרודות באמצעות כרונואמפרומטריה. הגדר את התוכנה עם הפרמטרים הרצויים. הגדר את הפוטנציאל בערך קבוע של מינוס וולט אחד למשך 600 שניות.לחץ על Run כדי להשלים את שקיעת הסגסוגת באלקטרודה העובדת. עבור de-alloying, להגדיר את התא האלקטרוכימי כפי שהודגם בעבר ולהשתמש ארבעה מיליליטר של חומצה חנקתית רגילה אחת כתמיסת אלקטרוליטים עבור de-alloying חלקי. ברגע שהתמיסה מופצת באופן שווה והפוטנציוסטט מחובר לאלקטרודה הנכונה, בתוכנת הכרונואמפרומטריה, הגדר פוטנציאל של 0.6 וולט למשך 600 שניות.לחץ על Run כדי לסיים את ביטול הסגסוגת שהושקעה באלקטרודה העובדת. עבור תהליך החישול, לשמור את החוטים de-alloyed בבקבוקון זכוכית. הפעל את הכבשן, הנח את בקבוקון הזכוכית בתוך הכבשן, וקבע את הטמפרטורה על 600 מעלות צלזיוס למשך שלוש שעות.לאחר סיום התהליך, כבו את הכבשן, הסירו את הבקבוקון ותנו לו להתקרר לטמפרטורת החדר. לביטול סגסוגת מלא, טבלו את החוט המחושל שעבר דה-סגסוגת חלקית בארבעה מיליליטר של חומצה חנקתית מרוכזת והשאירו אותו במכסה האדים למשך הלילה. למחרת, להסיר את חומצה חנקתית מן הבקבוקון.לאחר מכן הכינו את הזהב הננו-נקבובי ההיררכי הדו-מודאלי או החוטים המצופים MPG בימודאלי היררכי על ידי שטיפתם במים נטולי יונים, ולאחר מכן אתנול. לאחר הייבוש, דמיינו את החוט באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק. מיקרוגרפים אלקטרונים סורקים של MPG בימודאלי היררכי הדגימו רשת מקושרת פתוחה של רצועות ונקבוביות לאחר דה-סגסוגת כימית.החורים הגדולים יותר סומנו על ידי היררכיה עליונה וההיררכיה התחתונה הצביעה על נקבוביות קטנות יותר. מיפוי יסודי מקודד בצבע עבור כל שלב ביצירת MPG בימודאלי היררכי חשף את נוכחותם של כסף וזהב. הוולטמוגרפיה המחזורית המוצגת כשיבוץ מתארת את 10% הזהב בסגסוגת כסף 90%.המבנה שנוצר באמצעות סגסוגת כימית הראה הפחתה קטנה של תחמוצת הזהב. המבנה הבימודאלי המשלב סגסוגת כימית ואלקטרוכימית הראה שיא הפחתה בולט יותר של תחמוצת הזהב, מה שמצביע על עלייה בשטח הפנים. חשוב לעקוב אחר הסדר הרציף של הפרוטוקול החל מסגסוגת, de-alloying, חישול, de-alloying כימי, ושליטה קפדנית על הזמן והפוטנציאל במהלך סגסוגת ו de-alloying חשוב באותה מידה.שיטה זו אפשרה ליצור עיצובים אלקטרוכימיים היררכיים וניתן להרחיב אותה בעתיד כדי להפוך למונולית לשימוש תעשייתי וליצור ביו-חיישנים אלקטרוכימיים לגליקופרוטאינים.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

סינתזת קילוף של פוספטים זירקוניום Discotic להשיג קריסטלים קולואיד נוזלים

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

סינתזה הידרוקינון המבוססת של Nanorods הזהב

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

סינתזה של המבנה ההיררכי ZnO / 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

שיפור האות Nanoprobe מהירה על ידי באתרו בתוך Nanoparticle זהב סינתזה

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

מאפייני משטח של פחמן Nanoporous מסונתז סיליקה מטריצות

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

סינתזה ואפיון חלקיקי זהב אמפיפילי

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

הירארכי וניתן לתיכנות Oligosaccharide סינתזה של סיר אחד

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

CO רב-תכליתי2 העתקות לתוך מוצרים מורכבים: אחד-סיר 2-צעד אסטרטגיה

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 ...