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

Dette arbeidet ble støttet av en pris fra NIGMS (GM111835).

1. Konstruksjon av et belegg av nanoporøst gull med hierarkisk bimodal arkitektur på gulltråder - Alloying
<ol><li>Monter en elektrokjemisk celle i et 5 ml beger. Bruk et teflonbasert lokk med tre hull for å inneholde treelektrodeoppsettet. MERK: Teflon er et populært materiale for å lage lokk, da det ikke reagerer med andre kjemikalier.</li>
	<li>Plasser en platinatråd-motelektrode, en Ag / AgCl (mettet KCl) referanseelektrode og en gulltråd med en diameter på 0,2 mm og en lengde på 5,0 m...

<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>

Ved hjelp av en flertrinnsprosedyre som involverer legering, delvis delegering, termisk behandling og syreetsing, demonstreres fremstilling hierarkisk NPG med porer i to størrelser og et høyere aktivt elektrokjemisk overflateareal.
Ved legering påvirker standardpotensialet til metallforløpere hvor reaktive de er under elektrodeponering. Au- og Ag-ioner fra flytende løsninger reduseres under elektrodeponering16,17.
<p class="jo...

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

Ofte sett i naturen, har hierarkiske porøse arkitekturer blitt imitert på nanoskala for å endre de fysiske egenskapene til materialer for forbedret ytelse1. Sammenkoblede strukturelle elementer av forskjellige lengdeskalaer er karakteristisk for den hierarkiske arkitekturen av porøse materialer2. Delegerte nanoporøse metaller har vanligvis unimodale porestørrelsesfordelinger; Derfor har flere teknikker blitt utviklet for å produsere hierarkisk bimodale porøse strukturer med to separate porestørrelsesområder3. De to grunnleggende målene for materialdesigntilnærmingen, nemlig det store spesifikke overflatearealet for funksjonalisering og raske transportveier, som er distinkte og iboende i konflikt med hverandre, oppfylles av funksjonelle materialer som har strukturelt hierarki 4,5.
Ytelsen til den elektrokjemiske sensoren bestemmes av elektrodemorfologien, siden nanomatrisens porestørrelse er avgjørende for molekylær transport og fangst. Små porer har blitt funnet å hjelpe til med målidentifikasjon i kompliserte prøver, mens større porer forbedrer målmolekylets tilgjengelighet, og øker sensorens deteksjonsområde6. Den malbaserte fabrikasjonen, galvanisering, syntetisk kjemi nedenfra og opp, tynnfilmsputteringavsetning 7, komplekse fleksible matriser basert på polydimetylsiloksanstøtte8, legering av forskjellige metaller etterfulgt av selektiv etsing av det mindre edle metallet og elektrodeponering er noen av metodene som ofte brukes til å introdusere nanostrukturer i elektroden. En av de beste metodene for å skape porøse strukturer er delegeringsprosedyren. På grunn av ulikheten i oppløsningshastigheter, påvirker offermetallet, som er det mindre edle metallet, signifikant elektrodens endelige morfologi. Et sammenkoblet nettverk av porer og leddbånd skyldes den effektive prosessen med å skape nanoporøse gullstrukturer (NPG), hvor den mindre edle komponenten selektivt oppløses ut av startlegeringen, og de gjenværende atomer omorganiserer og konsoliderer9. 
Metoden for delegering / plating / re-delegering brukt av Ding og Erlebacher for å lage disse nanostrukturene involverte først å utsette forløperlegeringen sammensatt av gull og sølv til kjemisk delegering ved bruk av salpetersyre, etterfulgt av oppvarming ved høyere temperatur med en enkelt porestørrelsesfordeling for å skape det øvre hierarkiske nivået, og fjerne det gjenværende sølvet ved hjelp av en andre delegering for å produsere det nedre hierarkiske nivået. Denne metoden var anvendelig for tynne filmer10. Bruk av ternære legeringer, som består av to forholdsvis mer reaktive edelmetaller som eroderes bort en om gangen, ble anbefalt av Biener et al; Cu og Ag ble opprinnelig fjernet fra Cu-Ag-Au-materialet, og etterlot bimodalt strukturerte, NPG-prøver med lav tetthet11. Langtransporterte bestilte strukturer produseres ikke av prosedyrene som er skissert ved bruk av ternære legeringer. Større porer ble produsert ved å trekke ut en av fasene i masterlegeringen av Al-Au ansatt av Zhang et al., som produserte den bimodale strukturen med en minimal grad av orden12. En ordnet hierarkisk struktur har angivelig blitt opprettet ved å kontrollere flere lengdeskalaer, gjennom bruk av behandlingsveier som inkluderer demontering av bulkmaterialer og sette grunnleggende komponenter sammen til større strukturer. I dette tilfellet ble en hierarkisk NPG-struktur laget via direkte blekkskriving (DIW), legering og delegering13. 
Her presenteres en to-trinns delegeringsmetode for fremstilling av en hierarkisk bimodal nanoporøs gullstruktur (hb-NPG) ved bruk av forskjellige Au-Ag-legeringssammensetninger. Mengden reaktivt element under hvilket delegering stopper er i teorien partegrensen. Overflatediffusjonskinetikken påvirkes litt av delegrensen eller delegeringsgrensen, som typisk er mellom 50 og 60 atomprosent for elektrolytisk oppløsning av den mer reaktive komponenten fra en binær legering. En stor atomfraksjon av Ag i Au:Ag-legeringen er nødvendig for vellykket syntese av hb-NPG, siden både de elektrokjemiske og kjemiske delegeringsprosessene ikke kan fullføres ved lave konsentrasjoner nær delegrensen14.
Fordelen med denne metoden er at strukturen og porestørrelsen kan kontrolleres tett. Hvert trinn i protokollen er avgjørende for finjustering av den typiske porøsitetslengdeskalaen og den typiske avstanden mellom leddbånd15. For å regulere frekvensen av iongrensesnittdiffusjon og oppløsning, kalibreres den påførte spenningen nøye. For å forhindre sprekkdannelse under delegering, kontrolleres Ag-oppløsningshastigheten.

<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

Potensialet til å generere variable porestørrelser, forenklet overflatemodifisering og en bredde av kommersiell bruk innen biosensorer, aktuatorer, legemiddelbelastning og frigjøring, og utvikling av katalysatorer har utvilsomt akselerert bruken av nanoporøst gull (NPG) -baserte nanomaterialer i forskning og utvikling. Denne artikkelen beskriver prosessen med generering av hierarkisk bimodalt nanoporøst gull (hb-NPG) ved å benytte en trinnvis prosedyre som involverer elektrokjemisk legering, kjemiske delegeringsteknikker og glødning for å lage både makro- og mesoporer. Dette gjøres for å forbedre nytten av NPG ved å skape en bikontinuerlig solid / void morfologi. Området som er tilgjengelig for overflatemodifisering forsterkes av mindre porer, mens molekylær transport drar nytte av nettverket av større porer. Den bimodale arkitekturen, som er resultatet av en rekke fabrikasjonstrinn, visualiseres ved hjelp av skanningelektronmikroskopi (SEM) som et nettverk av porer som er mindre enn 100 nm i størrelse og forbundet med leddbånd til større porer som er flere hundre nanometer i størrelse. Det elektrokjemisk aktive overflatearealet av hb-NPG vurderes ved hjelp av syklisk voltammetri (CV), med fokus på de kritiske rollene som både delegering og glødning spiller for å skape den nødvendige strukturen. Adsorbsjonen av forskjellige proteiner måles ved løsningsuttømmingsteknikk, og avslører bedre ytelse av hb-NPG når det gjelder proteinbelastning. Ved å endre forholdet mellom overflateareal og volum, gir den opprettede hb-NPG-elektroden et enormt potensial for biosensorutvikling. Manuskriptet diskuterer en skalerbar metode for å lage hb-NPG overflatestrukturer, da de tilbyr et stort overflateareal for immobilisering av små molekyler og forbedrede transportveier for raskere reaksjoner.

Ligamentstørrelsen og interligamentgapjusteringene er av største betydning for den produserte elektroden. Å skape en struktur med porer i to størrelser ved å optimalisere Au / Ag-forholdene er det første trinnet i denne studien, sammen med karakteriseringen ved hjelp av overflatemorfologi, ruhetsfaktor og lastekapasitet. Sammenlignet med konvensjonell NPG har den bimodale porestrukturen vist et høyere elektrokjemisk overflateareal, ruhetsfaktor og proteinbelastningskapasitet15.
<p class...

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

Nanoporøst gull med hierarkisk og bimodal porestørrelsesfordeling kan produseres ved å kombinere elektrokjemisk og kjemisk avlegering. Sammensetningen av legeringen kan overvåkes via EDS-SEM undersøkelse etter hvert som avlegeringsprosessen går fremover. Materialets lasteevne kan bestemmes ved å studere proteinadsorpsjon på materialet.

Allsidig teknikk for å produsere en hierarkisk design i nanoporøst gull

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

Vår protokoll gir en metode for å produsere nanoporøse gullelektroder med hierarkisk porestørrelsesfordeling av større porer for forbedret transport av molekyler og mindre porer for økt overflateareal. Den største fordelen med trinnvis protokoll ligger i den strenge kontrollen over sølvoppløsningshastigheten under delegering, som bestemmer elektrodens endelige morfologi. Helsevesenet kan dra nytte av den produserte elektrodedesignen.En raskere og mer presis diagnose vil være mulig da den bimodale porøse strukturen gir stort overflateareal og enkel bevegelse av molekyler. For å begynne, monter en elektrokjemisk celle i et fem milliliter beger. Bruk et teflonbasert lokk med tre hull for å inneholde treelektrodeoppsettet.Plasser en platinatråd som en motelektrode, sølvklorid som referanseelektrode og en gulltråd som en arbeidselektrode i hvert lokkhull, og hold en avstand på 0,7 centimeter mellom arbeids- og motelektroden. Tilbered 50 millimolære løsninger av hver kalium, sølvcyanid og kalium, gullcyanid i vann. Tilsett 0,5 ml kaliumgullcyanidoppløsning og 4,5 ml kaliumcyanidsaltoppløsning i fem milliliter beger.Sett den magnetiske rørestangen inn i den elektrokjemiske cellen og bland løsningen ved 300 o / min omrøringshastighet til boblende argongass blir observert. Sirkuler argongass gjennom elektrolyttløsningen for å fjerne oppløst oksygen ved hjelp av et silikonrør. Når den elektrokjemiske cellen er montert, kobler du potensiostaten med alligatorklips festet til de aktuelle elektrodene.Etter å ha slått på potensiostaten, bruk programvaren til å utføre elektrodeavsetning ved hjelp av kronoamperometri. Konfigurer programvaren med de ønskede parametrene. Sett potensialet til en fast verdi på minus en volt i 600 sekunder.Trykk på Kjør for å fullføre legeringsavsetningen på arbeidselektroden. For avlegering, konfigurer den elektrokjemiske cellen som tidligere demonstrert og bruk fire milliliter av en normal salpetersyre som elektrolyttoppløsning for delvis avlegering. Når løsningen er jevnt sirkulert og potensiostaten er festet til riktig elektrode, i kronoamperometriprogramvaren, sett et potensial på 0,6 volt i 600 sekunder.Trykk på Kjør for å fullføre avlegeringen av den avsatte legeringen på arbeidselektroden. For glødningsprosessen, hold de ulegerte ledningene i et hetteglass. Slå på ovnen, plasser glassflasken inne i ovnen, og sett temperaturen på 600 grader Celsius i tre timer.Når prosessen er ferdig, slå av ovnen, fjern hetteglasset, og la det avkjøles til romtemperatur. For fullstendig avlegering, senk den delvis ulegerte annealed ledningen i fire milliliter konsentrert salpetersyre og la den ligge i avtrekkshetten over natten. Neste dag, fjern salpetersyren fra hetteglasset.Forbered deretter de hierarkiske bimodale nanoporøse gull eller hierarkiske bimodale MPG-belagte ledningene ved å skylle dem med avionisert vann, etterfulgt av etanol. Etter tørking, visualiser ledningen ved hjelp av skanning elektronmikroskopi. Skanningselektronmikrografene av hierarkisk bimodal MPG viste et åpent koblet nettverk av leddbånd og porer etter kjemisk delegering.De større hullene ble indikert av et øvre hierarki og det nedre hierarkiet indikerte mindre porer. Fargekodet elementær kartlegging for hvert trinn i etableringen av hierarkisk bimodal MPG avslørte tilstedeværelsen av sølv og gull. Det sykliske voltammogrammet vist som et innfelt viser 10% gull i 90% sølvlegering.Strukturen opprettet via kjemisk delegering viste en liten gulloksidreduksjon. Den bimodale strukturen som inneholder kjemisk og elektrokjemisk delegering viste en mer uttalt gulloksidreduksjonstopp, noe som indikerer en økning i overflaten. Det er viktig å følge protokollens sekvensielle rekkefølge fra legering, delegering, glødning, kjemisk avlegering, og streng kontroll over tid og potensial under legering og delegering er like viktig.Denne metoden har gjort det mulig å lage elektrokjemisk hierarkiske design, og den kan utvides i fremtiden for å bli en monolitt for industriell bruk og skape elektrokjemiske biosensorer for glykoproteiner.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

Syntese og Peeling av Discotic Zirkonium Fosfater henter Kolloidalt Liquid Crystals

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

Hydrokinon Basert Syntese av gull nanorods

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

Syntese av hierarkisk ZnO / CdSSe hetrostruktur 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

Rask Nanoprobe Signal forsterkning av i Situ gull hydrogenion syntese

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

Overflateegenskaper av syntetisk Nanoporous karbon og Silica matriser

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

Syntese og karakterisering av Amfifile Gold nanopartikler

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

Hierarkisk og programmerbar One-Pot Oligosaccharide syntese

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

Allsidig CO2 transformasjoner i komplekse produkter: A One-Pot to-trinns strategi

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 ...