टेम्पलेट मुक्त substrates पर Macroscopic nanoparticle-ligand Monolayer फिल्म्स functionalize और स्वयं को इकट्ठा करने के लिए एक तकनीक
Summary
टेम्पलेट मुक्त substrates पर macroscopic nanoparticle-ligand monolayer फिल्मों functionalize और स्वयं को इकट्ठा करने के लिए एक सरल, मजबूत और स्केलेबल तकनीक इस प्रोटोकॉल में वर्णित है.
Abstract
इस प्रोटोकॉल ligand में लिपटे नैनोकणों 1, 2 से बना macroscopic monolayer फिल्मों को बनाने के लिए एक आत्म विधानसभा तकनीक का वर्णन है. सरल, मजबूत और स्केलेबल तकनीक कुशलता से सोने nanoparticle सतह पर thiol समूहों का तेजी से ग्राफ्टिंग की अनुमति के लिए एक विलेयशील पानी / कार्बनिक विलायक मिश्रण में thiol-ligands के साथ धातु नैनोकणों functionalizes. नैनोकणों पर हाइड्रोफोबिक ligands तो जल्दी चरण जलीय आधारित निलंबन से नैनोकणों अलग और एयर द्रव इंटरफ़ेस के लिए उन्हें सीमित. इस हवाई द्रव इंटरफेस में monolayer डोमेन के लिए फार्म ligand से ढकी नैनोकणों ड्राइव. यह टेम्पलेट मुक्त substrates पर इंटरफ़ेस से नैनोकणों के परिवहन में सक्षम बनाता है के रूप में पानी विलेयशील कार्बनिक विलायकों का उपयोग महत्वपूर्ण है. प्रवाह एक सतह तनाव ढाल 3, 4 द्वारा मध्यस्थता और स्थूल, उच्च घनत्व, monolayer nanop बनाता हैलेख ligand फिल्मों. विधानसभा स्वयं इस तकनीक विभिन्न रचनाओं, आकार के कणों का उपयोग शामिल है, और आकार और व्यापक प्रसार अनुप्रयोगों के लिए कम लागत, macroscopic, उच्च घनत्व, monolayer nanoparticle फिल्मों का निर्माण करने के लिए एक कुशल विधानसभा विधि को जन्म दे सकती करने के सामान्यीकरण नहीं किया जा सकता है .
Introduction
macroscopic nanoparticle फिल्मों की आत्म विधानसभा तत्वों 5 की ज्यामिति और संरचना से निर्धारित उनके अद्वितीय गुण के लिए काफी ध्यान आकर्षित किया है और ऑप्टिकल, इलेक्ट्रॉनिक और रासायनिक अनुप्रयोगों 6-14 की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए नेतृत्व कर सकते हैं. स्वयं को इकट्ठा ऐसी फिल्मों के लिए ligands के साथ छाया हुआ धातु नैनोकणों उच्च घनत्व, monolayers में पैक किया जाना चाहिए. हालांकि कई विधानसभा मुद्दों ऐसी सामग्री के विकास के लिए अग्रिम संबोधित किया जाना चाहिए.
सबसे पहले, surfactant धातु नैनोकणों आम तौर पर कमजोर निलंबन 15 में गीला रसायन विज्ञान के तरीकों से संश्लेषित कर रहे हैं स्थिर हो. एकत्रीकरण को रोकने के लिए और फिल्मों में नैनोकणों के interparticle रिक्ति को नियंत्रित करने के लिए, नैनोकणों ligand गोले के साथ छाया की जरूरत है. नैनोकणों ligands के साथ क्रियाशील किए जाने के बाद नैनोकणों आम तौर पर अपेक्षाकृत पतला निलंबन में रहते हैं. एक तकनीक तो NE हैeded को macroscopic, उच्च घनत्व, monolayer फिल्मों 16, 17 में नैनोकणों स्वयं को इकट्ठा.
चेंग एट अल. 18 चरण एक पानी tetrahydrofuran निलंबन में thiolated polystyrene का उपयोग कर सोने nanorods स्थानांतरित कर दिया. फिर क्लोरोफॉर्म में फिर से निलंबित कर दिया और एक बूंद एक हवा पानी अंतरफलक पर रखा गया था और जहां nanorods monolayer फिल्मों के गठन, धीरे धीरे हवा हो गया. Bigioni एट अल. 17 अतिरिक्त ligand और तेजी से वाष्पीकरण विलायक का उपयोग dodecanethiol छाया हुआ सोना nanospheres के macroscopic monolayers बनाया, लेकिन nanospheres स्वयं कोडांतरण करने से पहले तबादला चरण होने की जरूरत है.
Monolayer फिल्मों का गठन हो जाने के बाद वे आम तौर पर एक सब्सट्रेट पर ले जाया जाना चाहिए. Mayya एट अल. 3 एक पानी टोल्यूनि इंटरफेस में nanospheres ही सीमित है और सतह के तनाव को ढ़ाल का उपयोग कर टेम्पलेट मुक्त substrates पर उन्हें स्थानांतरित कर दिया. इसी तरह, जॉनसन <eएम> एट अल. तो 4 निलंबित चांदी अतिरिक्त ligand में nanospheres और दो अमिश्रणीय तरल पदार्थ से सतह तनाव ढ़ाल का उपयोग शीशी की दीवारों नैनोकणों अनुवादित. विधानसभा तकनीक और अधिक कुशल तकनीक के लिए की जरूरत बड़े पैमाने पर nanoparticle फिल्म उत्पादन के विकास में सहायता करने की जरूरत है इन मुद्दों में से प्रत्येक को संबोधित करने के लिए मौजूद हैं.
यहाँ हम चित्रा 1 में दिखाया गया एक 'एक पॉट' तकनीक, करने में ऊपर वर्णित तीन विधानसभा स्वयं मुद्दों को जोड़ती है एक सरल और मजबूत तकनीक का प्रदर्शन. एक पानी विलेयशील कार्बनिक विलायक (जैसे tetrahydrofuran, dimeythl sulfoxide), के लिए प्रयोग किया जाता है पहले जल्दी से और कुशलता से नैनोकणों (जैसे सोना nanospheres, nanorods, आदि) पर thiol-ligands (जैसे thiol-एल्केन, thiol-ene, thiol-फिनोल) functionalize. मिश्रण फिर macroscopic, उच्च घनत्व, monola में नैनोकणों के विधानसभा स्वयं ड्राइवएयर द्रव इंटरफेस में yer फिल्मों चरण जुदाई का उपयोग कर. अंत में, नैनोकणों के monolayer फिल्मों पानी / कार्बनिक विलायक मिश्रण, चित्रा 2 और चित्रा 3 से सतह तनाव ढ़ाल का उपयोग कर टेम्पलेट मुक्त substrates पर फार्म.
Protocol
Representative Results
Discussion
इस प्रोटोकॉल चरण स्थानांतरण, चरण जुदाई और सतह तनाव ढ़ाल का उपयोग macroscopic nanoparticle-ligand monolayer फिल्मों को बनाने के लिए एक 'एक पॉट' आत्म विधानसभा तकनीक का वर्णन है. इस तकनीक का लाभ यह एक एकल, कम लागत वाली प्रक्रिया मे?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम के नौसेना अनुसंधान के कार्यालय से उपलब्ध कराए गए धन के साथ समर्थन किया था. जे फोंटाना एक postdoctoral एसोसिएटशिप के लिए राष्ट्रीय अनुसंधान परिषद मानता है.
Materials
| 1-6 hexanedithiol | Sigma | H12005-5G | |
| 1-dodecanethiol | Sigma | 471364-100ML | |
| 20 ml liquid scintillation vials | Sigma | Z253081-1PAK | |
| acetone | Sigma | 650501-1L | |
| amicon ultra-15 centrifugal filter | Millipore | 100K | |
| centrifuge | Sorvall | RC5B | |
| centrifuge | Eppendorf | 5810R | |
| deionized water | in-house' | N/A | |
| glass slides | Sigma | CLS294875X25-72EA | |
| 15 nm gold nanospheres | Ted Pella, Inc | 15703-1 | |
| hexamethyldisilazane | Sigma | 52619-50ML | |
| hydrogen peroxide (30%) | Sigma | 216763-100ML | |
| scanning electron microscope | Carl Zeiss | Model 55 | |
| polished silicon wafer | Sun Edison | N/A | |
| spectrometer | OceanOptics | USB4000-VIS-NIR | |
| sulfuric acid | Fisher | A300-212 | |
| tetrahydrofuran | Sigma | 401757-100ML |
Riferimenti
- Fontana, J., Naciri, J., Rendell, R., Ratna, B. R. Macroscopic self-assembly and optical characterization of nanoparticle–ligand metamaterials. Advanced Optical Materials. 1, 100-106 (2013).
- Fontana, J., et al. Large surface-enhanced Raman scattering from self-assembled gold nanosphere monolayers. Applied Physics Letters. 102, (2013).
- Mayya, K. S., Sastry, M. A new technique for the spontaneous growth of colloidal nanoparticle superlattices. Langmuir. 15, 1902-1904 (1999).
- Spain, E. M., Johnson, D. D., Kang, B., Vigorita, J. L., Amram, A. Marangoni flow of Ag nanoparticles from the fluid-fluid interface. J Phys Chem A. 112, 9318-9323 (2008).
- Sihvola, A. Metamaterials: A Personal View. Radioengineering. 18, 90-94 (2009).
- Valentine, J., Li, J. S., Zentgraf, T., Bartal, G., Zhang, X. An optical cloak made of dielectrics. Nature Materials. 8, 568-571 (2009).
- Seo, E., et al. Double hydrophilic block copolymer templated Au nanoparticles with enhanced catalytic activity toward nitroarene reduction. The Journal of Physical Chemistry C. , (2013).
- Ward, D. R., et al. Simultaneous measurements of electronic conduction and Raman response in molecular junctions. Nano Letters. 8, 919-924 (2008).
- Perez-Gonzalez, O., et al. Optical Spectroscopy of Conductive Junctions in Plasmonic Cavities. Nano Letters. 10, 3090-3095 (2010).
- Xiao, S. M., Chettiar, U. K., Kildishev, A. V., Drachev, V. P., Shalaev, V. M. Yellow-light negative-index metamaterials. Optics Letters. 34, 3478-3480 (2009).
- Fang, N., Lee, H., Sun, C., Zhang, X. Sub-diffraction-limited optical imaging with a silver superlens. Science. 308, (2005).
- Liu, Z. W., Lee, H., Xiong, Y., Sun, C., Zhang, X. Far-field optical hyperlens magnifying sub-diffraction-limited objects. Science. 315, 1686-1686 (2007).
- Valentine, J., et al. Three-dimensional optical metamaterial with a negative refractive index. Nature. 455, (2008).
- Law, M., Greene, L. E., Johnson, J. C., Saykally, R., Yang, P. D. Nanowire dye-sensitized solar cells. Nature Materials. 4, 455-459 (2005).
- Frens, G. Controlled Nucleation for Regulation of Particle-Size in Monodisperse Gold Suspensions. Nature-Phys Sci. 241, 20-22 (1973).
- Ye, X., Chen, J., Diroll, B. T., Murray, C. B. Tunable Plasmonic Coupling in Self-Assembled Binary Nanocrystal Superlattices Studied by Correlated Optical Microspectrophotometry and Electron Microscopy. Nano Letters. 13, 1291-1297 (2013).
- Bigioni, T. P., et al. Kinetically driven self-assembly of highly ordered nanoparticle monolayers. Nature Materials. 5, (2006).
- Ng, K. C., et al. Free-Standing Plasmonic-Nanorod Super lattice Sheets. Acs Nano. 6, 925-934 (2012).
- Romero, I., Aizpurua, J., Bryant, G. W., de Abajo, F. J. G. Plasmons in nearly touching metallic nanoparticles: singular response in the limit of touching dimers. Optics Express. 14, 9988-9999 (2006).
- Caragheorgheopol, A., Chechik, V. Mechanistic aspects of ligand exchange in Au nanoparticles. Physical Chemistry Chemical Physics. 10, 5029-5041 (2008).
