Facet-naar-facet koppelen van Shape-anisotrope colloïdale Cadmium Chalcogenide nanostructuren
Summary
Een protocol detailleren hoe vorm-anisotrope colloïdale cadmium Chalcogeniden nanokristallen covalent kan worden gekoppeld via hun einde facetten wordt hier gepresenteerd.
Abstract
Hier beschrijven we een protocol waarmee covalent en site-specifically gekoppeld via hun einde facetten, voor vorm-anisotrope cadmium Chalcogeniden nanokristallen (NCs), zoals nanostaafjes (NRs) en tetrapods (TPs), wat resulteert in polymeer-achtige lineair of vertakte kettingen. De koppeling procedure begint met een catie-uitwisselingsproces waarin de facetten van de einde van de Chalcogeniden van de cadmium NCs worden eerst geconverteerd naar zilveren Chalcogeniden. Dit wordt gevolgd door de selectieve opheffing van liganden aan hun oppervlak. Dit resulteert in cadmium Chalcogeniden NCs met zeer reactieve zilveren Chalcogeniden einde facetten die spontaan zekering bij met elkaar contact, aldus een interparticle facet-naar-facet-bijlage. Door de verstandige keuze van voorloper concentraties, kan een uitgebreid netwerk van gekoppelde NCs worden geproduceerd. Structurele karakterisering van de gekoppelde NCs wordt uitgevoerd via de lage – en hoge resolutie Transmissie Electronenmicroscopie (TEM), evenals energie-dispersive X-ray spectroscopie, die de aanwezigheid van zilveren Chalcogeniden domeinen tussen de ketens van bevestigen cadmium Chalcogeniden NCs.
Introduction
De gestuurde vergadering van colloïdale halfgeleider NCs biedt een synthetische weg om de fabricage van nanostructuren waarvan de fysisch-chemische eigenschappen ofwel zijn de collectieve som van dan wel radicaal verschillend van hun individuele NC bouwstenen1 , 2 , 3 , 4. onder de verschillende benaderingen van de vergadering van de nanoparticle, de methode van georiënteerde bijlage – in welke NCs zijn in wezen gesmolten met elkaar – opvalt als een waarmee interparticle elektronische koppeling. Conventionele georiënteerde bijlage vereist echter meestal het delicate evenwicht deeltje dipool – ligand- en op basis van oplosmiddel interacties die over het algemeen moeilijk uit te voeren en te maken die van toepassing zijn naar andere systemen voor NC.
We hebben onlangs een NAT-chemische methode covalent vorm-anisotrope cadmium Chalcogeniden NCs toetreding door de invoering van een reactieve anorganische intermediair door een site-selectieve nucleatie proces ontwikkeld. De deeltjes worden vervolgens verbonden door de spontane fusie van de reactieve anorganische tussenliggende domeinen5. Hoewel de techniek is nog steeds gebaseerd op een mechanisme georiënteerde bijlage, is er veel minder nodig te overwegen van zwakke interparticle interacties, waardoor meer flexibiliteit en controle. De koppeling van vorm-anisotrope cadmium Chalcogeniden NCs wordt uitgevoerd door eerste het omzetten van hun tip facetten naar zilveren Chalcogeniden via een proces van gedeeltelijke cation exchange (in oplossing); Dit wordt gevolgd door de selectieve opheffing van liganden passiveren van het oppervlak. De NCs kom dan samen via de fusie van de facetten van de blootgestelde zilveren Chalcogeniden, resulterend in vergaderingen van cadmium Chalcogeniden NCs die zijn gekoppeld end-to-end.
In dit protocol, we laten zien dat de koppeling techniek kan worden toegepast op een scala aan vorm-anisotrope cadmium Chalcogeniden NCs (dat wil zeggen, CdSe-geplaatste cd’s NRs en CdSe-geplaatste CdSe NRs of TPs), opbrengst lang lineaire NR ketens of zeer vertakte TP netwerken. Deze resultaten suggereren dat de techniek kan worden uitgebreid naar een grote verscheidenheid van NC vormen en metalen chalcogenides vatbaar voor Zilveren cation exchange.
Protocol
Representative Results
Discussion
De koppeling techniek beschreven in dit werk zorgt voor vorm-anisotrope cadmium Chalcogeniden nanodeeltjes die kan ondergaan cation exchange met Ag+ te worden samengevoegd, facet-naar-facet, in assemblages zoals lineaire ketens of vertakte netwerken. Gebrek aan goed verspreide, uitgebreide verzamelingen van gekoppelde nanodeeltjes facet-naar-facet vormen is vaak vanwege twee redenen: (i) de ODPA is niet goed in het NR-bevattende oplossing, die kan worden aangepakt door het mengsel voor de voorgeschreven sonica…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd gesteund door JCO A * STAR Investigatorship verlenen (Project nr. 1437C 00135), A * STAR Science & Engineering Raad overheidssector onderzoeksfinanciering (Project nr. 1421200076), en een gezamenlijke onderzoeksprojecten van JSPS-NUS verlenen (WBS R143-000-611-133).
Materials
| Cadmium oxide (CdO), 99.5% | Sigma Aldrich | Highly toxic | |
| Tri-n-octylphosphine oxide (TOPO), 90 % and 99% | Sigma Aldrich | Technical and analytical grade | |
| Cadmium acetylacetonate (Cd(acac)2), 99.9% | Sigma Aldrich | Highly toxic | |
| Hexadecanediol (HDDO), 90% | Sigma Aldrich | Technical grade | |
| 1-octadecene (ODE), 90% | Sigma Aldrich | Technical grade | |
| Dodecylamine (DDA), 98% | Sigma Aldrich | Toxic | |
| Cadmium nitrate tetrahydrate ((CdNO3)2.4H2O), 98% | Sigma Aldrich | Highly toxic | |
| Myristic acid (MA), 99% | Sigma Aldrich | Analytical grade | |
| Octyl phosphonic acid (OPA), 97% | Sigma Aldrich | Analytical grade | |
| Oleylamine (Oly), 70% | Sigma Aldrich | Technical grade | |
| Hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB), 95% | Sigma Aldrich | Toxic | |
| Selenium pellets (Se, 5 mm), 99.99% | Sigma Aldrich | Analytical grade | |
| Hexadecylamine (HDA), 90% | Alfa Aesar | Technical grade, toxic | |
| n-tetradecylphosphonic acid (TDPA), 98% | Alfa Aesar | Analytical grade | |
| Silver nitrate (AgNO3), 99.9% | Alfa Aesar | Analytical grade | |
| Oleic acid (OA), 90% | Alfa Aesar | Technical grade | |
| Tri-n-octylphosphine (TOP), 97% | Strem | Analytical grade, toxic, air sensitive | |
| n-hexylphosphonic acid (HPA), 97% | Strem | Analytical grade | |
| n-octadecylphosphonic acid (ODPA), 97% | Strem | Analytical grade | |
| Tellurium powder (Te), 99.9% | Strem | Air sensitive | |
| Tri-n-butylphosphine (TBP), 99% | Strem | Analytical grade, highly toxic, air sensitive | |
| Diisooctylphosphonic acid (DIPA), 90% | Fluka | Technical grade, toxic |
References
- Figuerola, A., et al. End-to-End Assembly of Shape-Controlled Nanocrystals via a Nanowelding Approach Mediated by Gold Domains. Adv. Mat. 21, 550-554 (2009).
- Tang, Z., Kotov, N. A., Giersig, M. Spontaneous Organization of Single CdTe Nanoparticles into Luminescent Nanowires. Science. 297, 237-240 (2002).
- Kim, D., Kim, W. D., Kang, M. S., Kim, S. -. H., Lee, D. C. Self-Organization of Nanorods into Ultra-Long Range Two-Dimensional Monolayer End-to-End Network. Nano Lett. 15, 714-720 (2015).
- Schliehe, C., et al. Ultrathin PbS Sheets by Two-Dimensional Oriented Attachment. Science. 329, 550-553 (2010).
- Chakrabortty, S., et al. Facet to facet Linking of Shape Anisotropic Inorganic Nanocrystals with Site Specific and Stoichiometric Control. Nano Lett. 16, 6431-6436 (2016).
- Leatherdale, C. A., Woo, W. K., Mikulec, F. V., Bawendi, M. G. On the Absorption Cross Section of CdSe Nanocrystal Quantum Dots. J Phys Chem B. 106, 7619-7622 (2002).
- Dabbousi, B. O., et al. (CdSe)ZnS Core-Shell Quantum Dots: Synthesis and Characterization of a Size Series of Highly Luminescent Nanocrystallites. J Phys Chem B. 101, 9463-9475 (1997).
- Carbone, L., et al. Synthesis and Micrometer-Scale Assembly of Coilloidal CdSe/CdS Nanorods Prepared by Seeded Grwoth Approach. Nano Lett. 7, 2942-2950 (2007).
- Shaviv, E., et al. Absorption properties of Metal-Semiconductor Hybrid Nanoparticles. ACS Nano. 5, 4712-4719 (2011).
- Lim, J., et al. Controlled Synthesis of CdSe Tetrapods with High Morphological Uniformity by the Persistent Kinetic Growth and the Halide-Mediated Phase Transformation. Chem Mat. 25, 1443-1449 (2013).
