סינתזה של המצע מכורך Au Nanowires באמצעות מנגנון הצמיחה הפעילה משטח
Summary
. מדווחים שיטה המבוססת על פתרון לסנתז nanowires Au המצע מאוגד. על ידי כוונון של ליגנדים מולקולרית בשימוש במהלך הסינתזה, ניתן לגדל את nanowires Au של סובסטרטים שונים עם מאפייני משטח שונים. Au מבוססי ננו-חוט nanostructures יכול גם להיות מסונתז על ידי התאמת הפרמטרים התגובה.
Abstract
קידום יכולות סינתטי חשוב להתפתחות של וננו -טכנולוגיה. הסינתזה של nanowires מאז ומתמיד אתגר, כפי שהוא דורש התפתחות הגבישים סימטרי אסימטרי. כאן, אנו מדווחים סינתזה ייחודית של המצע מכורך Au nanowires. זו סינתזה ללא תבנית מעסיקה ליגנדים thiolated, המצע ספיחה להשגת בתצהיר אסימטרי רציפה של Au בפתרון-תנאי הסביבה. ליגנד thiolated מנעו בתצהיר Au על פני השטח החשוף של הזרעים, אז העדות Au מתרחשת רק על הממשק בין הזרעים Au המצע. לצד nanowires Au החדש הפקיד מכוסה באופן מיידי ליגנד thiolated, בעוד החלק התחתון מול המצע נשאר ליגנד חופשי ופעיל לסיבוב הבא של התצהיר Au. נדגים בהמשך כי הגידול ננו-חוט הזה Au יכולה להיגרם על מצעים שונים, thiolated שונים ליגנדים יכול לשמש כדי לווסת את הכימיה. משטח של nanowires. הקוטר של nanowires יכולים גם להיות נשלט עם ליגנדים מעורבת, שבה ליגנד “רע” אחר יכול להדליק את הצמיחה לרוחב. עם ההבנה של המנגנון, Au מבוססי ננו-חוט nanostructures יכול להיות מתוכנן, מסונתז.
Introduction
Nanowires אופייני של ננו מימד אחד, בעלי תכונות הקשורות בתפזורת והן תכונותיו הייחודיות שמקורם ההשפעות קוונטית של המבנה ננו. כגשר בין ננו את החומרים סולם בתפזורת, הם נרחב הוחלו בתחומים שונים של התקני זרז חישה, nanoelectronic, וכו ‘. 1 , 2 , 3.
עם זאת, הסינתזה של nanowires כבר זמן רב אתגר גדול, כפי שהוא דורש בדרך כלל שבירת הסימטריה מהותי בגבישים. באופן מסורתי, תבנית הוא מועסק כדי לווסת את התצהיר של חומרים. לדוגמה, תבנית-electrodeposition שימש במשך היווצרות של סוגים שונים של nanowires Ag nanowires, תקליטורים nanowires4,5,6,7,8,9 ,10. גישה נפוצה אחרת היא צמיחה (VLS) אדי-נוזל נוזל מוצק, אשר מעסיקה זרז מותכת לזירוז הגידול אניסוטרופי על המצע-טמפרטורה גבוהות11. אסטרטגיות נפוצות לסינתזה של מתכת nanowires הן שיטות polyol Ag nanowires בסיוע oleylamine זגוגית Au nanowires12,13,14,15. שתי הגישות הן חומר ספציפי, הפרמטרים nanowire לא מכוונים בקלות במהלך הסינתזה. בנוסף, nanowires מתכת יכול להיווצר גם לפי השיטה מבוססת על הלחץ, בהם חלקיקי מתכת מורכבים באופן מכני דחוס, התמזגו לתוך nanowires16,17,18.
לאחרונה, אנחנו דיווח שיטה ייחודית סינתזה Au nanowires19. עם הסיוע של ליגנד מולקולה קטנה thiolated, nanowires יכול לגדול, יוצרים מערך מיושר אנכית על עיקר סי מצע וופל-תנאי הסביבה. התברר כי ליגנדים לשחק תפקיד חשוב בהתפתחות שבירת סימטריה. הוא נקשר אל פני השטח של הזרעים Au המצע-הספוחה חריפה, מכריח את Au להפקיד באופן סלקטיבי על הממשק ליגנד לקויה בין זרעים, המצע. הממשק בין האיחוד האפריקני החדש הפקיד את המצע נותר ליגנד לקויה, לכן, פני השטח פעילה קיימת לאורך הגידול כולו. על-ידי כיוונון הריכוז ליגנד, הסוג זרע, ריכוז, כמו גם מספר פרמטרים אחרים, סדרה של Au מבוססי ננו-חוט nanostructures יכול להיות מסונתז.
בעבודה זו, אנו נספק פרוטוקול מפורט של סינתזה nanowires נוח הזה Au. הסינתזה נגזר מוצג גם, כולל הסינתזה של Au nanowires עם רכוש משטח הידרופוביות, Au nanowires על מצעים אחרים, מחודדות Au nanowires על ידי ערבוב של nanostructures Au מבוססי ננו-חוט הנוצרת על-ידי כוונון הגידול של ליגנדים שני תנאים.
Protocol
Representative Results
Discussion
המנגנון של סינתזה nanowire הצמיחה הפעילה השטח נשלט הזה נדון באופן מקיף עבודה קודמות19. בנוסף, את ההשפעות של סוגים וגדלים של זרע, כמו גם את ההשפעה של ליגנד סוגים וגדלים היו גם ובדוקים20,21. בדרך כלל. הגידול ננו-חוט שונה מאוד מן הקודם שדווחה הכבישים. אין ת?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו להכיר בהכרת תודה התמיכה הכלכלית הלאומי מדעי הטבע קרן של סין (21703104), ג’יאנגסו מדע, טכנולוגיה תוכנית (SBK2017041514) אוניברסיטת Tech נאנג’ינג (39837131), SICAM אחוות של ג’יאנגסו הלאומית סינרגטית מרכז חדשנות חומרים מתקדמים.
Materials
| Trisodium citrate dihydrate | Alfa Aesar | LoT: 5008F14U | |
| Sodium borohydride | Fluka | LoT: STBG0330V | NaBH4 |
| Hydrogen tetrachloroaurate(III) trihydrate | Alfa Aesar | LoT: T19C006 | HAuCl4 |
| 3-aminopropyltriethoxysilane | J&K Scientific | LoT: LT20Q102 | APTES |
| L-ascorbic acid | Sigma-Aldrich | LoT: SLBL9227V | |
| 4-mercaptobenzoic acid | Sigma-Aldrich | LoT: MKBV5048V | 4-MBA |
| 2-Naphthalenethiol | Sigma-Aldrich | LoT: BCBP4238V | 2-NpSH |
| 4-Mercaptophenylacetic acid | Alfa Aesar | LoT: 10199160 | 4-MPAA |
| 3-mercaptobenzoic acid | Aladdin | LoT: G1213027 | 3-MBA |
| 3-Mercaptopropionic acid | Aladdin | LoT: E1618095 | 3-MPA |
| absolute ethanol | Sinopharm chemical Reagent | 20170802 | |
| Silicon wafer | Zhe Jiang lijing | P | Si |
| Scanning Electron Microscope | Quanta FEG 250 | SEM | |
| Centrifuge | Eppendorf | 5424 | |
| Ultrasonic cleaner | Kun Shan hechuang | ||
| Ultra-pure water system | NanJing qianyan | UP6682-10-11 | for deionized water |
| Plasma cleaner | Harrick Plasma | PDC-002 | for oxygen plasma |
Riferimenti
- Yao, S. Z., et al. A Compartment-less Nonenzymatic Glucose-air Fuel Cell with Nitrogen-doped Mesoporous Carbons and Au Nanowires as Catalysts. Energy & Environmental Science. 6, 3600-3604 (2013).
- Gu, H. W., et al. Highly Efficient Synthesis of N-Substituted Isoindolinones and Phthalazinones Using Pt Nanowires as Catalysts. Organic Letters. 14, 1876-1879 (2012).
- Patolsky, F., et al. Nanowire-based Nanoelectronic Devices in the Life sciences. MRS Bulletin. 32, 142-149 (2007).
- Schwarzacher, W., et al. Templated Electrodeposition of Silver Nanowires in a Nanoporous Polycarbonate Membrane from a Nonaqueous Ionic Liquid Electrolyte. Applied Physics A-Mater. 86, 373-375 (2007).
- Song, L. X., et al. Template-Electrodeposition Preparation and Structural Properties of CdS Nanowire Arrays. Microelectronic Engineering. 83, 1971-1974 (2006).
- Song, J., et al. A New Twist on Nanowire Formation: Screw-Dislocation-Driven Growth of Nanowires and Nanotubes. Journal of Physical Chemistry Letters. 1, 1472-1480 (2010).
- Lim, S. K., et al. Controlled Modulation of Diameter and Composition along Individual III-V Nitride Nanowires. Nano Letters. 13, 331-336 (2012).
- Xu, J. M., et al. Electrochemical Fabrication of CdS Nanowire Arrays in Porous Anodic Aluminum Oxide Templates. Journal of Physical Chemistry. 33, 14037-14047 (1996).
- Lee, S. T., et al. High-density, Ordered Ultraviolet Light-emitting ZnO Nanowire Arrays. Advanced Materials. 15, 838-841 (2003).
- Tang, Y. Q., et al. Electrochemically Induced Sol-Gel Preparation of Single-Crystalline TiO2 Nanowires. Nano Letters. 2, 717-720 (2002).
- Yang, H. J., et al. Vapor-liquid-solid Growth of Silicon Nanowires Using Organosilane as Precursor. Chemical Communications. 46, 6105-6107 (2010).
- Xia, Y. N., et al. Ultrathin Gold Nanowires Can Be Obtained by Reducing Polymeric Strands of Oleylamine−AuCl Complexes Formed via Aurophilic Interaction. Journal of the American Chemical Society. 130, 8900-8901 (2008).
- Miguel, J. Y., et al. Helical Growth of Ultrathin Gold-Copper Nanowires. Nano Letters. 16, 1568-1573 (2016).
- Sun, S. H., et al. Ultrathin Au Nanowires and Their Transport Properties. Journal of the American Chemical Society. 130, 8902-8903 (2008).
- Sun, S. H., et al. Growth of Au Nanowires at the Interface of Air/Water. Journal of Physical Chemistry. C. 113, 15196-15200 (2009).
- Wu, H. M., et al. Nanostructured Gold Architectures Formed through High Pressure-Driven Sintering of Spherical Nanoparticle Arrays. Journal of the American Chemical Society. 132, 12826-12828 (2010).
- Wu, H. M., et al. Pressure-Driven Assembly of Spherical Nanoparticles and Formation of 1D-Nanostructure Arrays. Angewandte Chemie International Edition. 7, 8431-8434 (2010).
- Li, B. S., et al. Stress-induced Phase Transformation and Optical Coupling of Silver Nanoparticle Superlattices into Mechanically Stable Nanowires. Nature Communications. 5, 4179 (2014).
- Chen, H. Y., et al. Forest of Gold Nanowires: A New Type of Nanocrystal Growth. ACS Nano. 7, 2733-2740 (2013).
- Wang, Y. W., et al. Exploiting Rayleigh Instability in Creating Parallel Au Nanowires with Exotic Arrangements. Small. 12, 930-938 (2016).
- Wang, Y. W., et al. Effect of Thiolated Ligands in Au Nanowires Synthesis. Small. 13, 1702121 (2017).
- Gedanken, A., et al. The surface chemistry of Au colloids and their interactions with functional amino acids. Journal of Physical Chemistry B. 108, 4046-4052 (2004).
- Xia, Y. N., et al. Shape-Controlled Synthesis of Pd Nanocrystals in Aqueous Solutions. Advanced Functional Materials. 19, 189-200 (2009).
