Here we present a reliable method to monitor the incorporation of nanoparticles into a polymer host matrix via swell encapsulation. We show that the surface concentration of cadmium selenide quantum dots can be accurately visualized through cross-sectional fluorescence imaging.
The fabrication of polymer-nanoparticle composites is extremely important in the development of many functional materials. Identifying the precise composition of these materials is essential, especially in the design of surface catalysts, where the surface concentration of the active component determines the activity of the material. Antimicrobial materials which utilize nanoparticles are a particular focus of this technology. Recently swell encapsulation has emerged as a technique for inserting antimicrobial nanoparticles into a host polymer matrix. Swell encapsulation provides the advantage of localizing the incorporation to the external surfaces of materials, which act as the active sites of these materials. However, quantification of this nanoparticle uptake is challenging. Previous studies explore the link between antimicrobial activity and surface concentration of the active component, but this is not directly visualized. Here we show a reliable method to monitor the incorporation of nanoparticles into a polymer host matrix via swell encapsulation. We show that the surface concentration of CdSe/ZnS nanoparticles can be accurately visualized through cross-sectional fluorescence imaging. Using this method, we can quantify the uptake of nanoparticles via swell encapsulation and measure the surface concentration of encapsulated particles, which is key in optimizing the activity of functional materials.
Nanomaterials के आवेदन लंबे उपन्यास प्रौद्योगिकियों के लिए ब्याज में वृद्धि का एक क्षेत्र के रूप में कार्य किया है। यह 1-3 सौंदर्य प्रसाधन, कपड़े, पैकेजिंग और इलेक्ट्रॉनिक्स सहित रोजमर्रा की वस्तुओं में नैनोकणों के बढ़ते उपयोग को शामिल किया है। 4-6 नैनोकणों का उपयोग कर की ओर एक बड़ा ड्राइव कार्यात्मक सामग्री में सामग्री के लिए अपनी उच्च जेट रिश्तेदार से उपजा है, कण आकार में भिन्नता से धुन गुण करने की क्षमता के अलावा। 7 एक और लाभ, क्षमता आसानी से मिश्रित सामग्री के रूप में है इस तरह के रूप में मेजबान मैट्रिक्स के लिए महत्वपूर्ण गुण शुरू करने, उत्प्रेरक कार्यक्षमता, सामग्री को मजबूत बनाने और बिजली के गुणों की ट्यूनिंग। 8-12
Nanoparticle बहुलक मिश्रित सामग्री तकनीकों की एक श्रृंखला के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है, जिनमें से सबसे सरल मेजबान मैट्रिक्स के निर्माण के दौरान वांछित नैनोकणों के प्रत्यक्ष एकीकरण इस आर है। 13,14एक भी भर nanoparticulate सामग्री के अंतर के साथ एक समरूप सामग्री में esults। हालांकि, कई आवेदन केवल सक्रिय सामग्री की आवश्यकता होती है nanocomposites के बाहरी इंटरफेस में उपस्थित होने के लिए। नतीजतन, प्रत्यक्ष समावेश कभी कभी महंगा nanoparticle सामग्री के कुशल उपयोग में परिणाम नहीं है वहाँ के रूप में सामग्री के थोक के माध्यम से ज्यादा nanoparticle बर्बादी। 15,16 प्रत्यक्ष समावेश को प्राप्त करने के लिए, नैनोकणों भी मेजबान मैट्रिक्स गठन के साथ संगत होना चाहिए। इस चुनौतीपूर्ण हो सकता है, विशेष रूप से syntheses कि इस तरह के thermosetting पॉलिमर के मामले में कहा कि आम तौर पर धातु जटिल उत्प्रेरक तंत्र है कि अत्यधिक सक्रिय नैनोकणों से प्रभावित हो सकता से मदद कर रहे हैं के रूप में बहुमुखी प्रतिक्रियाओं की आवश्यकता है। 14
काफी बहुलक संश्लेषण के दौरान प्रत्यक्ष nanoparticle समावेश के साथ जुड़े नुकसान, nanoparticle incorporati सीमित करने के उद्देश्य से तकनीक के विकास के लिए नेतृत्व किया गया हैसतह पर परत। 17-21 पक्की encapsulation, बहुलक थोक में सीमित अपव्यय के साथ उच्च सतह nanoparticle सांद्रता को प्राप्त करने के लिए, सबसे सफल रणनीतियों साहित्य में रिपोर्ट में से एक है। 17-19 तकनीक बहुलक का विलायक संचालित सूजन का इस्तेमाल matrices, आणविक प्रजातियों और नैनोकणों के आक्रमण के लिए अनुमति देता है। सूजन विलायक को हटाने पर, मैट्रिक्स के भीतर प्रजातियों सतह पर स्थानीय प्रजातियों के सर्वोच्च एकाग्रता के साथ जगह में तय हो जाते हैं। तिथि करने के लिए, प्रफुल्लित encapsulation की सूचना उपयोग करता है की सबसे रोगाणुरोधी पॉलिमर के निर्माण, जहां यह महत्वपूर्ण है कि सक्रिय एजेंटों सामग्री की सतह पर कर रहे हैं की ओर निर्देशित कर रहे हैं। इन रिपोर्टों के कई बढ़ाया रोगाणुरोधी गतिविधि दिखाता है, लेकिन सटीक सतह nanoparticle रचना शायद ही कभी विस्तार से जांच की जाती है। क्रिक एट अल। हाल ही में nanoparticle आक्रमण के प्रत्यक्ष दृश्य के लिए एक विधि का प्रदर्शन किया, महत्वपूर्ण insi उपलब्ध करानेकैनेटीक्स और सतह nanoparticle सांद्रता प्रफुल्लित encapsulation के द्वारा प्राप्त में GHT। 22
इस काम कैडमियम selenide क्वांटम डॉट्स (G), polydimethylsiloxane (PDMS) और उनके समावेश प्रतिदीप्ति इमेजिंग का उपयोग के प्रत्यक्ष दृश्य में उनके प्रफुल्लित encapsulation के संश्लेषण का विवरण। सूजन समाधान में प्रफुल्लित encapsulation समय और nanoparticle एकाग्रता बदलती के प्रभाव का पता लगाया है। प्रतिदीप्ति दृश्य तकनीक PDMS में nanoparticle आक्रमण के प्रत्यक्ष इमेजिंग के लिए अनुमति देता है और यह दर्शाता है कि QDs के सर्वोच्च एकाग्रता सामग्री की सतह पर है।
Cross-sectional fluorescence imaging allows for direct visualization of nanoparticles during swell encapsulation. The kinetics of encapsulation has been shown, with the drive toward a high nanoparticle surface concentration demonstrated. The extent of nanoparticle incorporation is shown to vary with swell encapsulation time (described in section 2.3), with the total amount of incorporated nanoparticles increasing as this time is extended, with the particle concentration localized at the surface if the polymer samples are…
The authors have nothing to disclose.
C.R.C. would like to acknowledge the Ramsay Memorial Trust for funding.
Polydimethylsiloxane sheets | NuSil | – | Medical Grade |
Oleylamine | Sigma Aldrich | O7805 | Technical Grade |
Trioctylphosphine | Sigma Aldrich | 117854 | Technical Grade |
Trioctylphosphine oxide | Sigma Aldrich | 346187 | Technical Grade |
1-Octadecene | Sigma Aldrich | O806 | Technical Grade |
Zinc diethyldithiocarbamate | Sigma Aldrich | 329703 | – |
Oleic acid | Sigma Aldrich | 364525 | Technical Grade |
Triethylamine | Sigma Aldrich | 471283 | – |
Cadmium oxide | Alfa Aesar | 33235 | – |
Hexadecylamine | Alfa Aesar | B22459 | Technical Grade |
1-Dodecylphosphonic acid | Alfa Aesar | H26259 | – |
Selenium powder | Acros | 19807 | – |
Chloroform | Sigma Aldrich | 366919 | – |
n-Hexane | Sigma Aldrich | 208752 | – |
Microscope slides | VWR | 631-0137 | Thickness No. 1 |