Синтез нанопроволоки Au субстрата прыгните через механизм активного роста поверхности
Summary
Мы приводим синтезировать субстрат прыгните Au нанопроволоки метод, основанный на решение. Путем настройки молекулярных лигандов, используемый во время синтеза, нанопроволоки АС может быть выращен из различных субстратов с различными свойствами поверхности. Au на основе нанопроволоки наноструктур также могут быть синтезированы путем корректировки параметров реакции.
Abstract
Продвижение синтетические возможности имеет важное значение для развития нанонауки и нанотехнологии. Синтез нанопроволоки всегда была сложной задачей, как он требует асимметричный рост симметричных кристаллов. Здесь мы приводим отличительные синтез субстрата прыгните Au нанопроволоки. Этот бесплатный шаблон синтез использует thiolated лигандами и адсорбции субстрат для достижения непрерывного асимметричной осаждения Au в растворе в условиях окружающей среды. Thiolated лигандом помешали Au отложение на поверхности подвергаются семян, поэтому Au осаждения происходит только на стыке между АС семена и субстрата. Сторона недавно депонированных нанопроволоки Au немедленно покрыта thiolated лигандом, в то время как перед субстрат нижней остается лиганд свободной и активной для следующего раунда Au осаждения. Мы далее продемонстрировать, что этот рост нанопроволоки Au может быть наведено на различных подложках, и различные thiolated лигандами может использоваться для регулирования химии поверхности нанопроволоки. Диаметр нанопроволоки может также управляться с смешанными лигандами, в которых другой «плохих» лиганд может Включите боковые роста. С понимания механизма, можно разработаны и синтезированных наноструктур на основе нанопроволоки Au.
Introduction
Типичный одной мерной наноматериалов, нанопроволоки обладают как свойства, связанные с массовой, так и уникальные свойства, возникла из квантовые эффекты наноразмерные структуры. Как мост между наноразмерных и сыпучих материалов масштаба они широко применяются в различных областях катализа, зондирования и наноэлектронные приборы и т.д. 1 , 2 , 3.
Однако синтез нанопроволоки уже давно большой проблемой, как это обычно требует нарушения внутренней симметрии в кристаллах. Традиционно шаблон используется для регулирования осаждения материалов. Например шаблон Электроосаждение был использован для формирования различных типов нанопроволоки как нанопроволоки Ag и компакт-диски нанопроволоки4,5,6,,78,9 ,10. Другой распространенный подход — пар жидкость твердое (VLS) рост, который использует расплавленного катализатора побудить анизотропной роста на подложке повышенной температуре11. Общие стратегии для синтеза металла нанопроволоки являются полиол методы нанопроволоки Ag и при содействии oleylamine ультратонких Au нанопроволоки12,13,14,15. Оба подхода являются материал специфически, и нанопроволоки параметры не настроены легко во время синтеза. Кроме того металлические нанопроволоки, также может быть сформирован методом управляемого давления, где собрал металлические наночастицы механически сжимаются и слились в нанопроволоки16,17,18.
Недавно мы сообщили отличительной метод синтеза Au нанопроволоки19. С помощь thiolated малые молекулы лиганда нанопроволоки может расти и образуют вертикальной соответствие массив на основную Si пластин субстрата в условиях окружающей среды. Было установлено, что лигандами играть важную роль в росте нарушение симметрии. Он привязывается к поверхности субстрата адсорбированные Au семян сильно, заставляя АС выборочно депозита на стыке лиганд недостаточным семена и субстрата. Интерфейс между недавно депонированных АС и субстрат остается лигандом несовершенным, таким образом, активная поверхность существует на протяжении всего роста. Путем настройки лигандом концентрации, тип семян и концентрации, а также несколько других параметров, могут быть синтезированы серии АС на основе нанопроволоки наноструктур.
В этой работе мы предоставим подробный протокол для этот удобной Au нанопроволоки синтеза. Синтез производных также представлены, включая синтез нанопроволоки АС с поверхности гидрофобные свойства, нанопроволоки Au на других субстратов, коническая Au нанопроволоки, смешивая две лигандов и формируется тюнинг рост наноструктур АС на основе нанопроволоки условий.
Protocol
Representative Results
Discussion
Механизм этой активной поверхности роста регулируется нанопроволоки синтеза всесторонне обсуждался в предыдущей работе19. Кроме того последствия семян размеров и типов, а также влияние лигандом типов и размеров также были исследованы в20,21. …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы с благодарностью признаем финансовую поддержку из национального фонда естественных наук Китая (21703104), Цзянсу науки и технологии план (SBK2017041514) университета Нанкин Tech (39837131) и SICAM стипендий от Цзянсу национальные синергетических Инновационный центр передовых материалов.
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).
