कॉर्क डाट के रूप में सोने के नैनोकणों के साथ नाइट्रोजन डाल दिया गया कार्बन नैनोट्यूब कप के संश्लेषण और functionalization
Summary
हम रासायनिक वाष्प जमाव, एसिड ऑक्सीकरण और जांच की नोक sonication सहित तकनीकों की एक श्रृंखला का उपयोग कर व्यक्ति के graphitic nanocups का संश्लेषण पर चर्चा की. HAuCl की साइट्रेट कमी से<sub> 4</sub>, काले सीसे का nanocups स्वर्ण कप की प्रतिक्रियाशील रासायनिक किनारों के कारण नैनोकणों के साथ प्रभावी ढंग से corked थे.
Abstract
नाइट्रोजन डाल दिया गया कार्बन नैनोट्यूब नाइट्रोजन डाल दिया गया कार्बन नैनोट्यूब कप (NCNCs) के रूप में कहा कि कई कप के आकार के graphitic डिब्बों से मिलकर बनता है. रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) विधि से इन के रूप में संश्लेषित काले सीसे का nanocups noncovalent बातचीत के माध्यम से ही आयोजित एक सिर से पूंछ फैशन में खड़ी कर रहे थे. व्यक्तिगत NCNCs रासायनिक और भौतिक जुदाई प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से अपने स्टैकिंग संरचना के बाहर अलग किया जा सकता है. सबसे पहले, के रूप में संश्लेषित NCNCs काले सीसे का दीवारों पर ऑक्सीजन युक्त दोषों को पेश करने के लिए मजबूत एसिड का एक मिश्रण में ऑक्सीकरण गया. ऑक्सीकरण NCNCs तो प्रभावी ढंग से व्यक्तिगत काले सीसे का nanocups में खड़ी NCNCs अलग जो उच्च तीव्रता जांच की नोक sonication के उपयोग संसाधित किया गया. कारण उनके प्रचुर मात्रा में ऑक्सीजन और नाइट्रोजन सतह functionalities के लिए, परिणामस्वरूप व्यक्ति NCNCs अत्यधिक हाइड्रोफिलिक हैं और प्रभावी ढंग से रियायत के तौर पर उद्घाटन में फिट जो सोने के नैनोकणों (GNPs), के साथ क्रियाशील किया जा सकता हैकाग stoppers के रूप में कप की. GNPs साथ corked ये काले सीसे का nanocups nanoscale के कंटेनर और दवा वाहक के रूप में होनहार आवेदन पत्र प्राप्त कर सकते हैं.
Introduction
अपने निहित आंतरिक cavities और बहुमुखी सतह रसायन शास्त्र, खोखला कार्बन आधारित nanomaterials, जैसे कार्बन नैनोट्यूब (CNTs) के रूप में, साथ ही दवा वितरण अनुप्रयोगों में अच्छा nanocarriers माना जाता है. 1,2 हालांकि, प्राचीन CNTs के महीन रेशा संरचना खोखला बल्कि दुर्गम है अंदरूनी और गंभीर भड़काऊ प्रतिक्रिया और जैविक प्रणालियों में साइटोटोक्सिक प्रभाव के कारण हो सकता है. 3,4 नाइट्रोजन डाल दिया गया CNTs है, दूसरी ओर, undoped multiwalled कार्बन नैनोट्यूब (MWCNTs) 5,6 से अधिक biocompatibility के अधिकारी पाए गए हैं और बेहतर दवा हो सकता है प्रसव प्रदर्शन. 7,8 उनके सुलभ अंदरूनी के साथ. 200 एनएम के तहत विशिष्ट लंबाई के साथ व्यक्तिगत नाइट्रोजन डाल दिया गया कार्बन नैनोट्यूब कप (NCNCs) प्राप्त करने के लिए बाहर अलग किया जा सकता है, जो खड़ी कप जैसी compartmented खोखला संरचना में नैनोट्यूब काले सीसे का lattices के परिणाम में नाइट्रोजन परमाणुओं के डोपिंग और आगे रसायन के लिए अनुमति देते हैं जो नाइट्रोजन कार्यक्षमताओंfunctionalization, ये व्यक्ति के graphitic कप दवा वितरण अनुप्रयोगों के लिए बेहद फायदेमंद हैं.
चाप निर्वहन 9 और डीसी magnetron sputtering, 10 रासायनिक वाष्प जमाव सहित नाइट्रोजन डाल दिया गया CNTs के लिए विभिन्न कृत्रिम तरीकों में (सीवीडी) में इस तरह के उच्च उपज और नैनोट्यूब विकास शर्तों पर आसान नियंत्रण के रूप में कई फायदे की वजह से सबसे अधिक प्रचलित विधि से किया गया है. वाष्प तरल ठोस (वीएलएस) विकास तंत्र आमतौर पर नाइट्रोजन डाल दिया गया CNTs की सीवीडी विकास की प्रक्रिया को समझने के लिए कार्यरत है. आम तौर पर 11 विकास में धातु उत्प्रेरक बीज का उपयोग करने के लिए दो अलग अलग योजनाएं हैं. "निश्चित बिस्तर" योजना में परिभाषित आकार के साथ लोहे के नैनोकणों पहले लोहे pentacarbonyl की थर्मल अपघटन द्वारा संश्लेषित कर रहे थे और फिर बाद में सीवीडी विकास के लिए स्पिन कोटिंग द्वारा क्वार्ट्ज स्लाइड पर चढ़ाया. "चल उत्प्रेरक" योजना, लोहा उत्प्रेरक (आमतौर में 12 ferrocene) मिलाया जाता है और कार्बन और n इंजेक्शन के साथ किया गया थाitrogen व्यापारियों, और कार्बन और नाइट्रोजन व्यापारियों को जमा किया गया है जिस पर लोहा उत्प्रेरक नैनोकणों सीटू पीढ़ी में प्रदान ferrocene की थर्मल अपघटन. फिक्स्ड बिस्तर उत्प्रेरक परिणामी NCNCs पर बेहतर आकार नियंत्रण प्रदान करता है, उत्पाद की उपज ही अग्रदूत राशि और विकास समय के लिए <(5 मिलीग्राम) चल उत्प्रेरक योजना की तुलना में (1 मिलीग्राम)> आम तौर पर कम है. अस्थायी उत्प्रेरक योजना भी NCNCs के काफी समान आकार के वितरण प्रदान करता है, यह NCNCs की सीवीडी संश्लेषण के लिए इस पेपर में अपनाया गया था.
सीवीडी विधि कई खड़ी कप के शामिल महीन रेशा आकारिकी जो प्रदर्शन के रूप में संश्लेषित NCNCs देता है. आसन्न कप के बीच कोई रासायनिक संबंध नहीं है हालांकि वे दृढ़ता से एक दूसरे की गुहाओं में डाला और कई noncovalent बातचीत और अनाकार कार्बन के एक बाहरी परत द्वारा आयोजित कर रहे हैं क्योंकि, 8 चुनौतियों व्यक्तिगत कप के प्रभावी अलगाव में रहते हैं. 8 Atteखड़ी कप को अलग करने के MPTS रासायनिक और भौतिक दृष्टिकोण दोनों शामिल हैं. मजबूत एसिड का एक मिश्रण में ऑक्सीकरण उपचार CNTs की कटौती की है और यह भी कम वर्गों में NCNCs कटौती करने के लिए लागू किया जा सकता ऑक्सीजन कार्यशीलता के साथ, 13,14 लागू करने के लिए एक विशिष्ट प्रक्रिया है. माइक्रोवेव प्लाज्मा नक़्क़ाशी प्रक्रिया भी NCNCs अलग करने के लिए दिखाया गया है. 15 रासायनिक दृष्टिकोण की तुलना में, शारीरिक जुदाई और अधिक सरल है. हमारे पिछले अध्ययन बस एक मोर्टार और मूसल व्यक्ति NCNCs साथ पीस द्वारा आंशिक रूप से उनकी खड़ी संरचना से अलग किया जा सकता है कि पता चला है. 7 अलावा, प्रभावी रूप से एकल दीवारों कार्बन नैनोट्यूब में कटौती करने के लिए सूचित किया गया था, जो उच्च तीव्रता जांच की नोक sonication के, (SWCNTs) , 16 भी NCNCs की जुदाई पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव को दिखाया गया था. 8 जांच की नोक sonication के अनिवार्य रूप से खड़ी कप "हिलाता है" कि NCNC समाधान के लिए उच्च तीव्रता अल्ट्रासोनिक शक्ति देता है और कमजोर intera बाधितएक साथ कप पकड़ कि ctions. अन्य संभावित जुदाई तरीकों या तो अक्षम या कप संरचना करने के लिए विनाशकारी हो रहे हैं, जांच की नोक sonication के व्यक्तिगत काले सीसे का कप प्राप्त करने के लिए एक लागत प्रभावी और कम विनाशकारी, अत्यधिक प्रभावी शारीरिक जुदाई तरीका प्रदान करता है.
के रूप में संश्लेषित महीन रेशा NCNCs पहले केंद्रित एच 2 एसओ से पहले जांच की नोक sonication के साथ उनके अलगाव को 4 / HNO 3 एसिड मिश्रण में इलाज किया गया. परिणामी अलग NCNCs अत्यधिक हाइड्रोफिलिक थे और प्रभावी रूप से पानी में छितरी हुई है. हम पहले से NCNCs पर ऐसे amine समूहों के रूप में नाइट्रोजन कार्यक्षमताओं पहचान और NCNCs functionalization के लिए उनकी रासायनिक जेट का उपयोग किया है. 7,8,17 इस काम में, वाणिज्यिक नैनोकणों के साथ 8 NCNCs corking के हमारे पहले की रिपोर्ट विधि की तुलना में, सोने के नैनोकणों (GNPs) थे प्रभावी ढंग से chloroauric एसिड से साइट्रेट कमी से कप की सतह पर लंगर डाले. के कारणखुले पर नाइट्रोजन functionalities के तरजीही वितरण NCNCs के रिम्स, सोना व्यापारियों से बगल में संश्लेषित GNPs कप पर रिम्स खुला और फार्म जीएनपी "काग stoppers" के साथ बेहतर संपर्क हो जाती थी. इस तरह के संश्लेषण और functionalization के तरीकों दवा वितरण के वाहक के रूप में संभावित अनुप्रयोगों के लिए एक उपन्यास जीएनपी-NCNC संकर nanomaterial में हुई है.
Protocol
Representative Results
Discussion
हमारे प्रयोगों का प्राथमिक लक्ष्य के लिए प्रभावी रूप से नाइट्रोजन डाल दिया गया CNTs से काले सीसे का nanocups उत्पादन किया गया था. हालांकि, सीवीडी संश्लेषण में नाइट्रोजन डोपिंग खड़ी कप के आकार का संरचना के गठन ?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह काम एक NSF कैरियर पुरस्कार नहीं 0954345 द्वारा समर्थित किया गया था.
Materials
| Reagent Name | Company | Catalogue Number | Comment |
| Reagents | |||
| H2 | Valley National Gases | Grade 5.0 | |
| Ar | Valley National Gases | Grade 5.0 | |
| Ferrocene | Sigma-Aldrich | F408-500G | |
| Xylenes | Fisher Scientific | X5-500 | |
| Acetonitrile | EMD | AXO149-6 | |
| H2SO4 | Fisher Scientific | A300-500 | |
| HNO3 | EMD | NX0409-2 | |
| DMF | Fisher Scientific | D119-500 | |
| Ethanol | Decon | 2716 | |
| Phenol | Sigma-Aldrich | P1037-100G | |
| Pyridine | EMD | PX2020-6 | |
| Hydridantin | Sigma-Aldrich | H2003-10G | |
| Ninhydrin | Alfa Aesar | 43846 | |
| HAuCl4 | Sigma-Aldrich | 52918-1G | |
| Sodium Citrate | SAFC | W302600 | |
| Equipment | |||
| CVD Furnace | Lindberg/Blue | ||
| TEM (low-resolution) | FEI Morgagni | ||
| TEM (high-resolution) | JOEL | 2100F | |
| Probe-tip Sonicator | Qsonica | XL-2000 | |
| UV-Vis Spectrometer | Perkin-Elmer | Lambda 900 | |
| Zeta Potential Analyzer | Brookheaven | ZetaPlus | |
| EDX spectroscopy | Phillips | XL30 FEG |
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