Sintesi della nanoparticella d'oro

Summary

Viene presentato un protocollo per sintetizzare nanoparticelle d'oro di ~12 nm di diametro (nanoparticelle Au) in un solvente organico. Le nanoparticelle d'oro sono sormontate da ligandi di orelammina per prevenire l'agglomerazione. Le nanoparticelle d'oro sono solubili in solventi organici come il toluene.

Abstract

Le nanoparticelle d'oro (nanoparticelle au) di circa 12 nm di diametro sono state sintetizzati iniettando rapidamente una soluzione di 150 mg (0,15 mmol) di acido tetracloroaurico in 3,0 g (3,7 mmol, 3,6 mL) di oleylamina (grado tecnico) e 3,0 mL di toluene in una soluzione bollente di 5,1 g (6,4 mmol, 8,7 mL) di orelammina in 147 mL di toluene. Durante l'ebollizione e la miscelazione della soluzione di reazione per 2 ore, il colore della miscela di reazione è cambiato da chiaro, a giallo chiaro, a rosa chiaro e quindi lentamente a rosso scuro. Il calore è stato quindi spento e la soluzione è stata autorizzata a raffreddarsi gradualmente a temperatura ambiente per 1 ora. Le nanoparticelle d'oro furono quindi raccolte e separate dalla soluzione usando una centrifuga e lavate tre volte; facendo vortici e disperdendo le nanoparticelle d'oro in porzioni di toluene da 10 mL, e poi precipitando le nanoparticelle d'oro aggiungendo porzioni di metanolo da 40 mL e facendole girare in una centrifuga. La soluzione è stata quindi decantata per rimuovere eventuali sottoprodotti rimanenti e materie prime non transazionate. Essiccare le nanoparticelle d'oro in un ambiente sottovuoto ha prodotto un pellet nero solido; che potrebbero essere conservati per lunghi periodi di tempo (fino a un anno) per un uso successivo, e quindi riassociati in solventi organici come il toluene.

Introduction

Le nanoparticelle d'oro sono una classe interessante e utile di nanomateriali che sono oggetto di molti studi e applicazioni di ricerca; come biologia^1,medicina^2,nanotecnologia³e dispositivi elettronici⁴. La ricerca scientifica sulle nanoparticelle d'oro risale al 1857, quando Michael Faraday eseguì studi fondamentali sulla sintesi e le proprietà delle nanoparticelle^{d'oro 5}. Le due tecniche primarie "bottom up" per sintetizzare nanoparticelle d'oro sono il metodo di riduzione del citrato^6,7,8 e il metodo di sintesi organica in due^{fasi 9,10}. Il metodo di riduzione del citrato "Turkevich" produce nanoparticelle d'oro abbastanza monodisperse di diametro inferiore a 20 nm, ma la polidispersità aumenta per le nanoparticelle d'oro superiori a 20 nm di diametro; che il metodo bifase "Brust-Schiffrin" utilizza la stabilizzazione del ligando zolfo/tiolo per produrre nanoparticelle d'oro fino a ~10 nm di diametro¹¹. Le soluzioni di nanoparticelle d'oro che sono pre-sintetizzati usando questi metodi sono disponibili in commercio. Per applicazioni in cui grandi volumi, alta monodispersità e grandi diametri di nanoparticelle d'oro non sono necessari, può essere sufficiente acquistare e utilizzare queste nanoparticelle d'oro pre-sintetizzata dai fornitori. Tuttavia, le nanoparticelle d'oro che sono immagazzinate in soluzione, come molte di quelle disponibili in commercio, possono degradarsi nel tempo quando le nanoparticelle iniziano ad agglomerarsi e formare ammassi. In alternativa, per applicazioni su larga scala, progetti a lungo termine in cui le nanoparticelle d'oro devono essere utilizzate frequentemente o per un lungo periodo di tempo, o in cui ci sono requisiti più severi per la monodispersità e le dimensioni delle nanoparticelle d'oro, può essere auspicabile eseguire la sintesi della nanoparticella d'oro da soli. Eseguendo il processo di sintesi della nanoparticella d'oro, si ha l'opportunità di controllare potenzialmente vari parametri di sintesi come la quantità di nanoparticelle d'oro prodotte, il diametro delle nanoparticelle d'oro, la monodispersità delle nanoparticelle d'oro e le molecole usate come ligandi di tappatura. Inoltre, tali nanoparticelle d'oro possono essere conservate come pellet solidi in un ambiente asciutto, contribuendo a preservare le nanoparticelle d'oro in modo che possano essere utilizzate in un secondo momento, fino a un anno dopo, con una minima degradazione della qualità. C'è anche il potenziale di risparmio sui costi e la riduzione degli sprechi fabbricando nanoparticelle d'oro in volumi maggiori e poi immagazzinandole in uno stato secco in modo che durano più a lungo. Nel complesso, sintetizzare le nanoparticelle d'oro a se stessi fornisce vantaggi convincenti che potrebbero non essere fattibili con nanoparticelle d'oro disponibili in commercio.

Per realizzare i numerosi vantaggi che sono possibili con la sintesi della nanoparticella d'oro, viene presentato un processo per sintetizzare nanoparticelle d'oro. Il processo di sintesi della nanoparticella d'oro descritto è una versione modificata di un processo sviluppato da Hiramatsu e Osterloh¹². Le nanoparticelle d'oro sono tipicamente sintetizzati con un diametro di ~12 nm usando questo processo di sintesi. I reagenti chimici primari utilizzati per eseguire il processo di sintesi della nanoparticella d'oro sono l'acido tetracloroaurico (HAuCl_4),l'oleylamina e il toluene. Un glovebox azotato viene utilizzato per fornire un ambiente secco inerte per il processo di sintesi della nanoparticella d'oro, perché l'acido tetracloroaurico è sensibile all'acqua / umidità. Le nanoparticelle d'oro sono incapsulate con molecole di ligando di oleylamina per impedire alle nanoparticelle d'oro di agglomerarsi in soluzione. Alla fine del processo di sintesi, le nanoparticelle d'oro vengono essiccate in un ambiente sottovuoto in modo che possano essere conservate e conservate in uno stato secco per un uso successivo, fino a un anno dopo. Quando le nanoparticelle d'oro sono pronte per essere utilizzate, possono essere rimortinite in soluzione in solventi organici come il toluene.

Protocol

Quantità chimiche:
NOTA: Per ottenere le quantità chimiche appropriate per la sintesi della nanoparticella, prendere le quantità iniziali trovate sulla scheda "Sintesi delle nanoparticelle" (nella seconda pagina delle informazioni di supporto dall'articolo di ricerca Osterloh¹²) e moltiplicare la quantità di tutte le dosi per 3, con alcune lievi modifiche. La tabella 1 mostra le quantità chimiche necessarie per la soluzione di iniezione, la soluzione di ebollizione, le soluzioni di lavaggio / purificazione e la soluzione di incisione d'oro.

Pulizia e preparazione per il processo di sintesi della nanoparticelle d'oro (Giorno 1)
NOTA: I seguenti passaggi possono essere completati il primo giorno del processo di sintesi.

1. Cose da controllare e garantire prima di prepararsi per la sintesi della nanoparticella d'oro

ATTENZIONE: Assicurarsi che la pulizia e la preparazione pre-sintesi vengano eseguite nella cappa dei fumi e nella panca bagnata acida indossando dispositivi di protezione individuale (DPI) come guanti in nitrile, occhiali/occhiali di sicurezza e un camice da laboratorio durante l'uso del cappuccio dei fumi; e mentre si indossano anche guanti chimici, un abito chimico, uno scudo facciale e occhiali durante l'uso della panca bagnata acida.

1. Assicurarsi che sia disponibile una scatola portaoggetti a azoto, in cui eseguire i preparati solventi/reagenti e il processo di sintesi/reazione chimica.
   NOTA: Se non è disponibile un portaoggetti a azoto, è invece possibile utilizzare una cappa aspirante (possibilmente con una linea Schlenk), anche se l'atmosfera inerte nella scatola dei guanti di azoto dovrebbe produrre nanoparticelle di qualità superiore preservando la purezza dell'acido tetracloroaurico (HAuCl₄). La soluzione di iniezione di nanoparticelle d'oro che contiene l'acido tetracloroaurico deve essere preparata in atmosfera inerte o scatola di guanti di azoto, se possibile.
2. Assicurarsi che un supporto con un morsetto si trovi nella scatola dei guanti di azoto, per tenere e sostenere il tubo del condensatore durante il processo di sintesi della nanoparticella d'oro.
   NOTA: Questo supporto con morsetto consentirà anche di sollevare e sospendere il tubo del condensatore sul recipiente di reazione mentre la soluzione di toluene, acido tetracloroaurico e oleylamina viene iniettata nel contenitore di reazione.
3. Assicurarsi che il riscaldatore con l'agitatore magnetico e il contenitore concavo circolare con rivestimento in fibra di vetro (per trattenere e sostenere la sfera del contenitore di reazione, per riscaldare il contenitore di reazione e per ruotare la barra dell'agitatore magnetico) si trovi nella scatola del guanto di azoto.
4. Assicurarsi che all'interno della scatola dei guanti di azoto siano disponibili due tubi di gomma (per il collegamento del tubo del condensatore alle porte di ingresso/uscita dell'acqua).
5. Assicurarsi che un microbilanciamento in grado di risoluzione milligrammo (mg) si trovi nella scatola dei guanti di azoto.
6. Assicurarsi che vi sia un numero sufficiente di reagenti chimici e solventi per il processo di pulizia e sintesi (cfr. tabella 1).
   NOTA: È meglio utilizzare un'elevata purezza fresca/nuova (≥99,8%) toluene e metanolo che non sono mai stati aperti o esposti all'aria/acqua. È anche meglio usare acido tetracloroaurico fresco / nuovo (HAuCl₄₎che viene conservato in frigo e mai aperto fino a quando non viene trasferito nella scatola dei guanti di azoto. L'acido tetracloroaurico non deve essere esposto in qualsiasi momento all'aria o all'acqua/umidità, deve essere aperto solo nella scatola dei guanti di azoto e deve essere conservato nella scatola dei guanti di azoto dopo averli aperti nella scatola dei guanti di azoto. È preferibile utilizzare nuova oleylamina e l'orelammina deve essere conservata anche nella scatola dei guanti di azoto. L'acido tetracloroaurico e l'orelammina nuovi di zecca o di età inferiore a 1 anno dovrebbero produrre risultati migliori.
7. Assicurati che ci siano sacchetti di plastica, guanti in nitrile XL, salviette per camere pulite e fogli di alluminio nella scatola dei guanti di azoto.

2. Pulire la vetreria a reazione chimica (prima della sintesi della nanoparticella d'oro)

ATTENZIONE: TFA incisione oro e acqua regia sono corrosivi. Indossare i dispositivi di protezione individuale necessari (DPI) come guanti chimici, abito chimico, occhiali e schermo facciale. Maneggiare la soluzione corrosiva solo in una panca bagnata acida mentre si indossano i DPI necessari.

1. Nella panca bagnata acida, posizionare il recipiente di reazione del vetro con il tubo del condensatore attaccato ad esso in un becher da 600 ml per il supporto e appoggiare il lato del tubo del condensatore contro la parete laterale del banco bagnato acido per un ulteriore supporto.
2. Pulire le vetrerie a reazione chimica (tubo condensatore, recipiente di reazione, pipetta di vetro) e barra di agitazione magnetica versando ~150 mL della soluzione TFA di incisione oro e ~150 mL di acqua DI (miscela 1:1) nel tubo del condensatore e nella vetreria del recipiente di reazione. Posizionare la barra di agitazione magnetica e la pipetta graduata in vetro lungo nel tubo del condensatore e lasciare che il bagno in TFA dell'incisione oro si sieda e pulisi la vetreria per 30 minuti.
   NOTA: La figura complementare 1 mostra la vetreria a reazione chimica che viene pulita con incisione urea.
3. Dopo 30 minuti, separare le vetrerie per rompere la guarnizione tra il tubo del condensatore e il recipiente di reazione per raccogliere tutta la soluzione di incisione d'oro nel recipiente di reazione e versare la soluzione di incisione ureo utilizzata in un becher da 400 ml nella panca bagnata acida.
   NOTA: La soluzione di incisione in oro verrà riutilizzata in seguito per pulire le vetrerie a reazione chimica al termine del processo di sintesi.
4. Sempre nella panca bagnata acida, lavare la vetreria a reazione chimica e la barra di agitazione magnetica 3-4 volte con acqua DI per sciacquare la soluzione di incisione oro rimanente, quindi lasciare che la vetreria a reazione chimica e la barra di agitazione magnetica si sieda in un bagno d'acqua DI per altri 30 minuti.
5. Dopo 30 minuti seduti in un bagno d'acqua DI, svuotare l'acqua e utilizzare la pistola ad acqua DI per lavare l'acqua lungo lo scarico della panca bagnata acida. Asciugare la vetreria con la pistola azotati.
6. Nella cappa dei fumi pulire le vetrerie a reazione chimica (tubo condensatore, recipiente di reazione, pipetta di vetro) e barra di agitazione magnetica risciacquando con acetone, metanolo e isopropanolo; quindi asciugare le vetrerie con azoto. Scartare i solventi sporchi in una bottiglia di rifiuti infiammabile.
7. Nella panca bagnata acida, pulire le vetrerie a reazione chimica e la barra di agitazione magnetica con acqua DI, quindi asciugare le vetrerie con azoto.
8. Nella cappa dei fumi pulire le vetrerie a reazione chimica e la barra di agitazione magnetica con toluene, quindi asciugare la vetreria con azoto. Scartare la soluzione di toluene sporco in una bottiglia di rifiuti infiammabile.
9. Coprire le vetrerie a reazione chimica (tubo condensatore, recipiente di reazione, pipetta di vetro) e barra di agitazione magnetica con foglio di alluminio (in particolare le aperture / porte della vetreria) per mantenere pulite le vetrerie. Colpisce un paio di piccoli fori nel foglio di alluminio con una pinzetta, per consentire all'acqua di evaporare dalle vetrerie.

3. Pulire le altre vetrerie e le forniture di sintesi

1. Nella cappa dei fumi pulire le altre vetrerie (ad esempio, becher in vetro da 400 mL, cilindro di vetro graduato piccolo da 5 mL, due flaconcini di vetro non acquosi da 20 mL con tappi rivestiti in PTFE) e forniture (ad esempio, spatola/scoopula metallica, pinzette) con acetone, metanolo o isopropanolo e acqua di die; quindi asciugare le altre vetrerie e fornisce azoto. Scartare i solventi sporchi in una bottiglia di rifiuti infiammabile.
2. Se c'è qualche residuo visibile sulle vetrerie o sulle forniture, pulirle con una salvietta per la camera bianca o lavarle con sapone e acetone / isopropanolo fino a quando il residuo scompare. Quindi sciacquarli nuovamente con acetone, metanolo e solventi isopropanoli, quindi asciugare la vetreria con azoto.
3. Nella cappa dei fumi pulire le altre vetrerie e fornire toluene; quindi asciugare le altre vetrerie e fornisce azoto. Scartare la soluzione di toluene sporco in una bottiglia di rifiuti infiammabile.
4. Nella cappa dei fumi pulire i tubi di centrifuga conica da 50 ml con acetone, metanolo o isopropanolo e toluene; poi asciugarli con azoto.
5. Coprire le altre vetrerie e le forniture con foglio di alluminio, in particolare le aperture / porte della vetreria, per mantenere pulite le vetrerie. Colpisce un paio di piccoli fori nel foglio di alluminio con una pinzetta, per consentire all'acqua di evaporare dalle vetrerie. Assicurarsi che i tappi si trovano sui tubi di centrifuga da 50 ml.
6. Pulire il bulbo di pipetta di gomma con le valvole pulerlo con una salvietta per camera bianca con isopropanolo, quindi utilizzare le valvole per aspirare un po 'di isopropanolo (ad esempio, spruzzandone un po 'da una bottiglia di compressione isopropanolo) nel bulbo e spruzzare l'isopropanolo in una bottiglia di scarto infiammabile. Assicurarsi che non vi siano residui sul bulbo. Asciugare il bulbo con azoto e coprirlo con un foglio di alluminio.
   NOTA: La figura complementare 2 mostra le vetrerie e le forniture dopo essere state pulite.

4. Trasferire le sostanze chimiche, le vetrerie e le forniture nella scatola dei guanti azotati

1. Utilizzare un nuovo paio di guanti in nitrile XL sopra i guanti della scatola dei guanti per la gestione di oggetti e sostanze chimiche all'interno della scatola dei guanti azotati.
2. Mettere le nuove bottiglie chimiche (toluene e metanolo) nella scatola dei guanti di azoto (trasferendole nel blocco di carico e pompando verso il basso per rimuovere l'aria ambiente con la pompa del vuoto, quindi spurgando il blocco di carico con azoto). Assicurarsi che vi sia anche una bottiglia di rifiuti infiammabile per toluene usato / sporco nella scatola dei guanti di azoto.
3. Assicurarsi che l'acido tetracloroaurico (HAuCl₄₎e l'oleylamina si trovano anche nella scatola dei guanti di azoto, dove sono immagazzinati per prevenire l'esposizione all'ossigeno e all'acqua / umidità.
4. Posizionare la vetreria a reazione chimica (tubo condensatore, recipiente di reazione, pipetta di vetro), barra di agitazione magnetica, tubi di centrifuga conica da 50 ml, e altre vetrerie (ad esempio, becher in vetro da 400 mL, piccolo cilindro di vetro graduato da 5 mL, due flaconcini di vetro non acquosi da 20 mL con tappi rivestiti in PTFE) e altre forniture (ad esempio, micropipetta, nuove punte di micropipette pulite in un sacchetto di plastica, spatola/ scoopula metallica, pinzette, lampadina a pipetta valvolata) nel lucchetto della scatola dei guanti. Chiudere la porta del blocco di carico, pompare il blocco di carico per vuoto, lasciarli sotto vuoto per 2 minuti, eliminare il blocco di carico con azoto e quindi trasferire / posizionare gli elementi all'interno della scatola del guanto di azoto.
   NOTA: Qualsiasi acqua residua e solventi deve essere evaporato nel blocco di carico mentre lo pompa nel vuoto, prima di spurgore il blocco di carico con azoto.
5. Dopo aver trasferito gli oggetti all'interno della scatola dei guanti di azoto, utilizzare un altro strato di foglio di alluminio per coprire gli articoli (in particolare le vetrerie) che sono coperti con un foglio di alluminio con fori nella lamina, per coprire i fori e impedire che gli oggetti si sporchino all'interno della scatola del guanto di azoto.
6. Lasciare gli elementi puliti nella scatola dei guanti di azoto durante la notte, con l'azoto che circola, per rimuovere e filtrare eventuali acqua/ umidità / umidità residue dall'interno della scatola del guanto di azoto.

Processo di sintesi delle nanoparticelle d'oro (Giorno 2)
NOTA: I seguenti passaggi possono essere completati il secondo giorno del processo di sintesi.

5. Impostare e pulire le vetrerie a reazione chimica e le forniture nella scatola dei guanti a azoto

1. Inizia a configurare e pulire le vetrerie e le forniture a reazione chimica nella scatola dei guanti azotati. All'interno della scatola dei guanti di azoto, posizionare il contenitore di reazione del vetro sopra il contenitore in rete di fibra di vetro sopra il riscaldatore / agitatore e posizionare il tubo del condensatore sopra il contenitore di reazione del vetro, supportando il tubo del condensatore con il supporto con i morsetti.
   NOTA: La figura complementare 3 mostra la configurazione sperimentale della sintesi della nanoparticella d'oro.
2. Assicurarsi che la barra di agitazione magnetica si trova all'interno del contenitore di reazione del vetro. Versare ~200 mL di toluene nel recipiente di reazione del vetro. Posizionare il recipiente di reazione del vetro con ~ 200 ml di toluene sul mantello riscaldante agitazione e abbassare il tubo del condensatore di vetro nel contenitore di reazione.
3. Collegare i due tubi all'interno della scatola dei guanti di azoto alle porte di ingresso e uscita dell'acqua del tubo del condensatore.
4. All'esterno della scatola dei guanti di azoto, posizionare l'estremità del tubo di drenaggio dell'uscita dell'acqua nel serbatoio / lavandino di drenaggio nella cappa dei fumi adiacente. Utilizzare un morsetto o un nastro per tenere il tubo e mantenere il tubo orientato verso il basso nello scarico.
5. Collegare il tubo di ingresso dell'approvvigionamento idrico alla linea di alimentazione dell'acqua sulla cappa dei fumi adiacente.
6. Accendere lentamente e monitorare l'acqua per assicurarsi che fluisa delicatamente attraverso la camera esterna del tubo del condensatore. Regolare il flusso d'acqua in base alle esigenze aprendo/chiudendo leggermente la valvola dell'acqua.
7. Lasciare scorrere l'acqua attraverso la porta di ingresso sul fondo del tubo del condensatore, sul tubo del condensatore e fuori dalla porta di uscita sulla parte superiore del tubo del condensatore.
8. Assicurarsi che non vi siano grandi bolle d'aria nell'approvvigionamento idrico e assicurarsi che i tubi siano meccanicamente stabili.
   NOTA: Quando si ebollizionano le soluzioni nel recipiente di reazione chimica, scorrere lentamente un po 'd'acqua dal fondo del tubo del condensatore, attraverso la camera esterna del contenitore del tubo del condensatore, fino alla parte superiore del tubo del condensatore in modo che l'acqua si scarichi lentamente attraverso il tubo di drenaggio. Questo flusso d'acqua lento ma continuo raffredde il tubo del condensatore e aiuta a condensare e ricordare il vapore bollito.
9. Assicurarsi che l'acqua fluisa delicatamente attraverso il tubo del condensatore per raffreddarla.
10. Flusso continuo di azoto fresco nella scatola dei guanti di azoto per eliminare la scatola dei guanti. Ventilare continuamente la scatola dei guanti di azoto tirando un leggero vuoto sulla scatola dei guanti di azoto in modo che il vapore di azoto e toluene sia pompato fuori dalla scatola del guanto.
    NOTA: Tirare un leggero vuoto sul portaoggetti azotati aprendo leggermente la valvola di equalizzazione tra la scatola del guanto di azoto e il blocco di carico mentre si tira il vuoto sul blocco di carico. Non aprire completamente la valvola di equalizzazione o il livello di vuoto e il flusso di azoto saranno troppo alti. Scorrete abbastanza azoto da sciacquare continuamente e ventilare il toluene / vapore chimico nella scatola dei guanti nel tempo. La linea di scarico sottovuoto deve essere ventilata in una cappa aspirante.
11. Iniziare a riscaldare e mescolare il toluene con l'agitatore magnetico sul mantello di agitazione e riscaldamento. Lasciare che il toluene si avvicini a un ebollizione delicato. Non avvicinarsi o superare la temperatura del punto di infiamma infiammabile del toluene; ridurre il calore quando inizia a bollire.
12. Lasciare bollire ed evaporare il toluene per 30 minuti con la barra di agitazione magnetica che si muove per pulire la vetreria di reazione (recipiente di reazione e tubo condensatore).
    NOTA: Il toluene evaporato si raffreddirà e si condenserà nel tubo del condensatore e gocciolerà di nuovo nel contenitore di reazione.
13. Dopo 30 minuti, spegnere il riscaldatore e l'agitatore magnetico e lasciare raffreddare il toluene per diversi minuti, fino a quando il toluene smette di evaporare e condensarsi all'interno del contenitore di reazione.
14. Dopo che il toluene si è raffreddato, sollevare con cura il tubo del condensatore e sospenderlo sopra il contenitore di reazione sostenendolo utilizzando il supporto con morsetti. Assicurarsi di stringere il morsetto e sostenere correttamente il tubo del condensatore, in quanto potrebbe essere instabile.
15. Versare il toluene dal recipiente di reazione nel bicchiere da 400 mL. Fare attenzione a non versare accidentalmente la barra di agitazione magnetica. Riposizionare il recipiente di reazione sul mantello riscaldante e mescolando.
16. Ruotare il toluene intorno nel bicchiere da 400 mL per pulire il becher. Versare e scartare il toluene sporco/usato nella bottiglia di scarto infiammabile. Pulire nuovamente il bicchiere da 400 ml con del toluene fresco, quindi scartare il toluene usato nella bottiglia di scarto infiammabile.

6. Preparazione della soluzione bollente toluene & oleylamina

ATTENZIONE: L'orlelammina è tossica e corrosiva, quindi maneggiarla con attenzione. Se si maneggia l'orelammina all'esterno della scatola dei guanti di azoto, indossare i dispositivi di protezione individuale necessari (DPI) come guanti chimici, abito chimico, occhiali protettivi e schermo facciale. Se si maneggia l'oleylamina all'interno della scatola dei guanti di azoto, assicurarsi di coprire i guanti della scatola dei guanti con guanti in nitrile XL nuovi / puliti. Fare attenzione a non versare accidentalmente l'orelammina. Alcune salviette per camere pulite possono essere messe sulla superficie del banco da laboratorio all'interno della scatola dei guanti per aiutare ad assorbire eventuali piccole fuoriuscite.

1. All'interno della scatola dei guanti di azoto, fare una soluzione bollente di 147 mL (~150 mL) di toluene e 8,7 mL (~9 mL) di oleylamina nel recipiente di reazione.
   1. Utilizzare il bicchiere da 400 mL per misurare i 147 mL (~150 mL) di toluene. Versare i 147 mL (~150 mL) di toluene dal becher di vetro nel recipiente di reazione.
   2. Utilizzare il cilindro graduato in vetro piccolo da 5 mL per misurare attentamente gli 8,7 mL (~9 mL) di oleylamina. Prima misurare e versare con cura 4 mL, e poi 4,7 mL, di oleylamina dal piccolo cilindro graduato di vetro nel recipiente di reazione.
2. Abbassare con cura il tubo del condensatore verso il basso nel contenitore di reazione del vetro.
3. Assicurarsi che l'acqua fluisa delicatamente attraverso la camera esterna del tubo del condensatore per raffreddare, condensare e raccogliere il vapore toluene e oleylamina.
4. Scaldare e mescolare la soluzione di oleylamina e toluene nel recipiente di reazione e lasciare che la soluzione si avvicini a un'ebollizione lenta/delicata (utilizzando il mantello di agitazione e riscaldamento, con la barra di agitazione magnetica rotante per mescolare la soluzione). Una volta che la soluzione di oleylamina e toluene raggiunge un'ebollizione delicata, abbassare un po 'il fuoco in modo che bolle lentamente. Non avvicinarsi o superare il punto di infiammabile del toluene.

7. Acido tetracloroaurico, preparazione della soluzione di iniezione di oleylamina e toluene

1. Iniziare a preparare la soluzione di iniezione (150 mg di acido tetracloroaurico, 3,6 mL di oleylamina, 3,0 mL di toluene).
2. Assicurarsi che l'acido tetracloroaurico sia fresco o non sia stato esposto all'aria, all'acqua, all'umidità o all'umidità. Rimuovere il film di laboratorio o il sigillo che protegge l'acido tetracloroaurico dall'aria e dall'umidità.
   NOTA: L'acido tetracloroaurico è molto sensibile all'acqua/ umidità / umidità. Occorre fare tutto il possibile per evitare di esporre la polvere di acido tetracloroaurico all'aria/acqua. L'acido tetracloroaurico è disponibile in una busta sigillata e i nuovi recipienti sono sigillati con cera per evitare che il vapore acqueo si iniezioni in nuovi vasi. Un nuovo lotto di acido tetracloroaurico costa ~ $ 100, ma dovrebbe durare un anno se non esposto al vapore acqueo. Conservare in frigo nuovi lotti non aperti di acido tetracloroaurico. Trasferire un nuovo lotto non aperto di acido tetracloroaurico nella scatola dei guanti di azoto prima di aprirlo. Aprire un nuovo contenitore di acido tetracloroaurico solo nella scatola dei guanti di azoto, quando l'umidità ha raggiunto un livello adeguatamente basso e stabile (meno dello 0,8% di umidità relativa). Conservare l'acido tetracloroaurico nella scatola dei guanti di azoto dopo averlo aperto. Dopo aver aperto l'acido tetracloroaurico, avvolgere il film di laboratorio attorno al coperchio del contenitore per aiutare a sigillare il contenitore e per evitare che vapore acqueo e contaminanti entrano nel contenitore.
3. Nella scatola dei guanti azotati, posizionare una delle due fiale di vetro non acquose da 20 mL con i tappi rivestiti in PTFE sul microbilanciamento / scala e rimuovere il cappuccio rivestito in PTFE.
4. Assicurarsi di "azzerare" o "tarare" il microbilanciamento con la fiala di vetro da 20 mL sulla bilancia prima di iniziare a pesare la polvere di acido tetracloroaurico.
5. Nella scatola dei guanti di azoto, utilizzare la piccola spatola metallica per depositare la polvere di acido tetracloroaurico dal contenitore nella fiala di vetro da 20 mL sul microbilanciamento, per un peso misurato di 150 mg di polvere di acido tetracloroaurico.
6. Rimuovere il cappuccio rivestito in PTFE dall'altra fiala di vetro non acquosa da 20 mL (quella vuota che non è attualmente sul microbilanciamento).
   ATTENZIONE: L'orlelammina è tossica e corrosiva, quindi maneggiarla con attenzione.
7. Utilizzare il cilindro graduato in vetro piccolo da 5 mL per misurare 3,6 mL di oleylamina. Versare con cura i 3,6 mL di oleylamina dal piccolo cilindro graduato in vetro da 5 mL nella fiala di vetro da 20 mL senza l'acido tetracloroaurico.
8. Versare e misurare con cura 3,0 mL di toluene nel cilindro graduato in vetro piccolo da 5 mL. Versare con cura i 3,0 mL di toluene dal piccolo cilindro graduato in vetro da 5 mL nella fiala di vetro da 20 mL con l'oleylamina.
   NOTA: Se troppo toluene viene versato nel cilindro di vetro graduato, il solvente in eccesso può essere versato nella bottiglia di scarto infiammabile. È meglio usare il piccolo cilindro di vetro graduato da 5 mL per misurare l'oleylamina e il toluene. Fare attenzione a non versare l'orelammina, in quanto corrosiva e tossica.
9. Avvitare il cappuccio rivestito in PTFE sulla fiala di vetro da 20 mL con l'oleylamina e il toluene all'interno. Agitare e ruotare la fiala di vetro chiusa per mescolare insieme la soluzione di orlelammina e toluene.
10. Aprire la fiala in vetro soluzione da 20 mL. Versare con cura i ~150 mg di polvere di acido tetracloroaurico nella fiala di vetro con la soluzione di oleylamina e toluene.
11. Avvitare i tappi rivestiti in PTFE sulle fiale di vetro. Agitare e ruotare la fiala di vetro chiusa con l'acido tetracloroaurico, l'oleylamina e il toluene per mescolare la soluzione insieme. Continuare a scuotere la soluzione e assicurarsi che sia mescolata accuratamente.
    NOTA: L'acido tetracloroaurico, l'oleylamina e la soluzione di iniezione di toluene devono diventare rosso scuro o viola dopo averli scuotiti e mescolati, come mostrato nella figura complementare 4.

8. Iniezione dell'acido tetracloroaurico, soluzione di oleylamina & toluene nel vaso

1. Assicurarsi che l'acqua fluisa lentamente nella parte inferiore del tubo del condensatore e verso l'alto dalla parte superiore del tubo del condensatore. Regolare il flusso d'acqua se necessario aprendo/chiudendo con cura la valvola dell'acqua.
2. Assicurarsi che la soluzione di oleylamina e toluene nel recipiente di reazione del vetro sia a ebollizione delicata, con un po 'di toluene e oleylamina che evaporano nel tubo del condensatore. Assicurarsi che l'agitatore magnetico sia su.
3. Sollevare il tubo del condensatore sopra il contenitore di reazione, utilizzando il supporto con morsetti per sostenere la vetreria. Assicurarsi che vi sia spazio e spazio sufficienti per iniettare l'acido tetracloroaurico, l'oleylamina e la soluzione di toluene nel contenitore di reazione.
4. Rimuovere la pipetta di vetro graduata lunga dal foglio di alluminio (che proteggeva la pipetta per mantenerla pulita) e attaccare la lampadina di gomma con valvole alla pipetta. Garantire familiarità con il funzionamento del bulbo di gomma con valvole per aspirare e spruzzare una soluzione con la pipetta di vetro graduata lunga prima di utilizzarla.
5. Agitare la fiala di vetro chiusa da 20 mL non acquosa con il cappuccio rivestito in PTFE con la soluzione di iniezione di tetracloroaurico, oleylamina e toluene e assicurarsi che sia ben miscelata. Aprire la fiala di vetro da 20 mL con la soluzione di iniezione rimuovendo il cappuccio.
6. Premere sulla valvola superiore mentre si spreme la lampadina di gomma per sgonfiare la lampadina di gomma. Posizionare con cura la punta della pipetta di vetro graduata lunga nella fiala di vetro da 20 mL con l'acido tetracloroaurico, l'oleylamina e la soluzione di iniezione di toluene.
7. Premere delicatamente la valvola inferiore sul bulbo di gomma collegato alla pipetta di vetro graduata lunga per redigere lentamente tutta la soluzione di iniezione di tetracloroaurico, oleylamina e toluene nella pipetta di vetro.
   NOTA: La figura complementare 5 mostra la soluzione di iniezione che viene prelevata nella pipetta di vetro graduata lunga con il bulbo di gomma con valvole poco prima di iniettare la soluzione nel contenitore di reazione. Può essere utile praticare il funzionamento della pipetta di vetro a lunga graduated con il bulbo con valvole (ad esempio, con un po 'di toluene) prima di redigere e iniettare effettivamente l'acido tetracloroaurico, l'orelammina e la soluzione di toluene.
8. Posizionare con cura la punta della pipetta di vetro nell'apertura del recipiente di reazione e iniettare rapidamente l'acido tetracloroaurico, l'oleylammina e la soluzione di iniezione di toluene nella soluzione bollente di oleylamina e toluene nel recipiente di reazione.
   NOTA: Il colore della soluzione dovrebbe inizialmente passare dal rosso al giallo al bianco entro circa un minuto, poiché le nanoparticelle d'oro iniziano a nucleare e crescere.
9. Utilizzare il morsetto sul supporto per abbassare di nuovo il tubo del condensatore nel contenitore di reazione.
10. Riscaldare la soluzione di reazione chimica della nanoparticella d'oro a ebollizione delicata per 2 ore.
    NOTA: Il vapore toluene della soluzione di ebollizione deve condensarsi nel tubo e gocciolare di nuovo nel recipiente di reazione. Per diversi minuti, il colore della miscela di reazione dovrebbe quindi passare dal bianco al giallo al rosa chiaro e quindi al rosso man mano che le nanoparticelle d'oro diventano più grandi. Nel corso di 1-2 ore, il colore della miscela di reazione dovrebbe gradualmente passare dal rosso chiaro al rosso intenso / viola.
11. Dopo 2 ore di riscaldamento della soluzione di reazione, spegnere il riscaldatore.
    NOTA: A questo punto, la soluzione può essere autorizzata a raffreddarsi naturalmente a temperatura ambiente, oppure la soluzione può essere immediatamente spenta aggiungendo ~ 100 mL di metanolo nella soluzione. La pratica più nota al momento è quella di consentire alla soluzione di raffreddarsi naturalmente piuttosto che temprare immediatamente la soluzione.
12. Lasciare raffreddare la soluzione naturalmente a temperatura ambiente per 1 ora (consigliato); o spegnere immediatamente la soluzione di nanoparticelle d'oro con 100 mL di metanolo (non raccomandato).

9. Temprare la reazione con metanolo dopo aver raffreddato la soluzione di nanoparticelle d'oro

1. Assicurarsi che il riscaldatore sia stato spento e che la soluzione si sia raffreddata.
2. Interrompere il flusso d'acqua attraverso il tubo del condensatore. Rimuovere con cura il tubo di drenaggio dell'acqua dal lavandino/scarico nella cappa dei fumi adiacente e collegarlo alla porta sottovuoto nella cappa dei fumi.
3. Tirare il vuoto sul tubo di drenaggio per aspirare l'acqua nel tubo del condensatore e il tubo di drenaggio. Rimuovere con cura il tubo del condensatore dal supporto con il morsetto e posarlo orizzontalmente nella scatola dei guanti di azoto.
   NOTA: Il vuoto che viene tirato sul tubo del condensatore di vetro dovrebbe evaporare l'acqua all'interno del tubo del condensatore.
4. Nella scatola dei guanti di azoto versare ~35 ml di metanolo in ciascuno dei tubi di centrifuga conica da 50 ml (quantità 12).
   NOTA: Il metanolo sarà utilizzato per rimuovere reagenti e sottoprodotti non reagenti dal processo di sintesi, al fine di pulire e lavare le nanoparticelle d'oro. Le provette di centrifuga da 50 ml devono essere tenute in posizione verticale nei rack delle provette.
5. Versare la soluzione di nanoparticelle d'oro in volumi uguali (~12 ml) in ciascuno dei tubi di centrifuga da 50 ml (quantità 12) con metanolo. Fare attenzione a non versare accidentalmente la barra di agitazione magnetica versando la soluzione di nanoparticelle d'oro in ogni tubo di centrifuga.
   NOTA: La figura complementare 6 mostra ~12 ml di soluzione di nanoparticelle d'oro versate in ciascuno dei tubi di centrifuga conica da 50 ml con metanolo. Dopo aver versato ~12 ml di soluzione di nanoparticelle d'oro in ciascuno dei tubi di centrifuga conica da 50 ml con ~35 ml di metanolo, ogni tubo di centrifuga dovrebbe avere ~47 ml di soluzione (leggermente al di sotto del segno di 50 ml).
6. Distribuire uniformemente qualsiasi soluzione di nanoparticella d'oro rimanente tra i tubi di centrifuga.
7. Avvitare i tappi sui tubi di centrifuga da 50 ml per chiuderli e stringere i tappi.
8. Scollegare i tubi di ingresso e di uscita dal tubo del condensatore di vetro, collegare i tubi di ingresso e di uscita insieme alimentando l'uno nell'altro, quindi avvolgere il collegamento dei tubi con pellicola da laboratorio per sigillare la connessione. Spegnere il vuoto che viene tirato sui tubi.
   NOTA: I tubi sono collegati e sigillati per evitare che l'acqua o il vapore acqueo entrano accidentalmente nella scatola dei guanti di azoto.
9. Rimuovere i tubi di centrifuga conica da 50 ml con la soluzione di nanoparticelle d'oro e il metanolo dalla scatola dei guanti di azoto attraverso il blocco di carico. Rimuovere anche la bottiglia di metanolo e la bottiglia di toluene dalla scatola dei guanti di azoto. Mettili nella cappa dei fumi adiacente.
10. Rimuovere anche il recipiente di reazione del vetro, la barra di agitazione magnetica, il tubo del condensatore di vetro, la pipetta graduata in vetro lungo e il bulbo di gomma con valvole dalla scatola del guanto di azoto attraverso il blocco di carico. Mettili nella cappa dei fumi adiacente.
11. Etichettare la parte superiore di ogni tubo di centrifuga da 50 ml sui tappi con un numero di campione (ad esempio, 1, 2, 3, 4, ...) per tenere traccia dei diversi campioni.
    NOTA: Dopo aver rimosso la soluzione di nanoparticelle d'oro e le vetrerie/forniture, la scatola dei guanti di azoto deve continuare a essere ventilata per diverse ore o durante la notte fluendo azoto fresco nel portaoggetti mentre si estrae un leggero vuoto per sciacquare e ventilare il vapore toluene /oleylamina. La linea di scarico sottovuoto deve essere ventilata in una cappa aspirante. Il portaoggetti a azoto deve anche essere rigenerato con gas di rigenerazione per rimuovere umidità/solventi dal sistema di filtrazione. Alcuni vano portaoggetti a azoto possono anche essere disponibili con una trappola solvente, che aiuta a rimuovere i vapori di solvente.

10. Lavare e purificare le nanoparticelle d'oro con toluene e metanolo

NOTA: Ogni tubo di centrifuga da 50 ml con nanoparticelle d'oro verrà lavato e purificato con 10 ml di toluene e 40 ml di metanolo 3 volte, pulendo le nanoparticelle d'oro in lotti di 6 tubi di centrifuga alla volta. I tubi di centrifuga dovrebbero avere una quantità uguale di soluzione di nanoparticelle d'oro e dovrebbero essere ugualmente ponderati ed equilibrati.

1. Posizionare 6 dei tubi di centrifuga da 50 ml con soluzione di nanoparticelle d'oro nella centrifuga.
2. Chiudere il coperchio della centrifuga e immettere le seguenti impostazioni per ruotare le nanoparticelle d'oro:
   Giri/min: 2328
   RCF: 1000
   Tempo: 5 minuti
3. Inizia a girare 6 dei 12 tubi di centrifuga conica con la soluzione di nanoparticelle d'oro e il metanolo nella centrifuga.
4. Dopo che i primi 6 tubi di centrifuga con nanoparticelle d'oro sono stati fatti girare, rimuovere delicatamente i tubi dalla centrifuga. Fare attenzione a non disturbare i pellet di nanoparticelle d'oro mentre si posizionano i tubi di centrifuga nei rack dei tubi.
   NOTA: La figura complementare 7 mostra come la soluzione di nanoparticelle d'oro dovrebbe apparire nei tubi di centrifuga conica da 50 ml dopo la centrifugazione. La forza centrifuga tirerà giù le nanoparticelle d'oro in soluzione e le separerà dal metanolo e dal toluene. Le nanoparticelle d'oro precipiteranno in pellet nella parte inferiore di ogni tubo di centrifuga. La soluzione supernatante di metanolo/toluene apparirà chiara/trasparente sopra i pellet di nanoparticelle d'oro scuro, indicando che la centrifugazione ha precipitato le nanoparticelle d'oro dalla soluzione.
5. Posizionare gli ultimi 6 dei 12 tubi di centrifuga conica con la soluzione di nanoparticella d'oro e il metanolo nella centrifuga. Chiudere il coperchio della centrifuga e immettere le stesse impostazioni di centrifuga di prima. Inizia a girare i tubi nella centrifuga.
6. Dopo che gli ultimi 6 tubi di centrifuga sono stati fatti girare, rimuovere delicatamente i tubi dalla centrifuga. Fare attenzione a non disturbare i pellet di nanoparticelle d'oro mentre si posizionano i tubi di centrifuga nei rack dei tubi.
7. Portare con cura tutti i tubi di centrifuga con le nanoparticelle d'oro sulla cappa dei fumi e cercare di non disturbarli o agitarli durante il trasporto.
8. Versare lentamente e delicatamente il metanolo di scarto in un recipiente/becher di scarto infiammabile. Fare attenzione a non disturbare e a non versare o perdere i pellet di nanoparticelle d'oro nero sul fondo dei tubi di centrifuga.
   NOTA: Il primo ciclo di risciacquo del metanolo è ora completo.
9. Iniziare il secondo ciclo di risciacquo del metanolo versando ~10 ml di toluene fresco in ciascuno dei tubi di centrifuga conica con pellet di nanoparticelle nere nella cappa dei fumi. Avvitare i tappi per chiudere i tubi di centrifuga da 50 ml.
10. Vortice ciascuno dei tubi di centrifuga da 50 ml fino a quando le nanoparticelle liquide/precipitate/oro nere non vengono rimescolate e disperse nella soluzione di toluene da 10 ml, e la soluzione sembra torbosa/scura. Controllare il fondo di ogni tubo di centrifuga per assicurarsi che la maggior parte dei residui neri (nanoparticelle d'oro) sia stata rimorsi in soluzione.
    NOTA: La figura complementare 8 mostra i tubi di centrifuga con soluzione di nanoparticella d'oro e toluene che viene vortexato e rimorsinato. Il vortice è molto meglio e più delicato sulle nanoparticelle d'oro che sonicare le nanoparticelle d'oro. Non sonicare le nanoparticelle d'oro in quanto la sonicazione potrebbe rimuovere i ligandi di oleylamina dalle nanoparticelle d'oro e causare l'aggregazione e la sedimentazione delle nanoparticelle d'oro.
    NOTA: La figura complementare 9 mostra come dovrebbe apparire la soluzione di nanoparticelle d'oro quando le nanoparticelle d'oro vengono rimorsi in soluzione vorticendo ogni pellet di nanoparticelle d'oro con ~ 10 mL di toluene.
11. Versare ~40 ml di metanolo fresco in ciascuno dei tubi di centrifuga conica con toluene e nanoparticelle, in modo che con i 10 ml di toluene che si trova già in ogni tubo di centrifuga, ci sia un totale di ~ 50 ml di soluzione in ogni tubo di centrifuga da 50 ml. Avvitare i tappi sui tubi di centrifuga da 50 ml per chiudere i tubi e assicurarsi che i tappi siano stretti.
12. Posizionare i tubi della centrifuga nella centrifuga. Ruotare i tubi della centrifuga nella centrifuga per raccogliere le nanoparticelle d'oro in un pellet nella parte inferiore di ogni tubo, 6 tubi di centrifuga alla volta. Utilizzare le stesse impostazioni di centrifuga di prima (RCF 1000, 5 minuti).
13. Dopo che la centrifuga si ferma, eserti delicatamente i tubi con le nanoparticelle, quindi portarli con attenzione nella cappa dei fumi (cerca di non disturbarli o agitarli durante il trasporto). Versare con cura il toluene e il metanolo di scarto nel recipiente/becher di scarto infiammabile.
    NOTA: Il secondo ciclo di risciacquo del metanolo è ora completo.
14. Per il terzo e ultimo ciclo di risciacquo, seguire lo stesso processo di prima per vortice in 10 mL di toluene, pulire in 40 mL di metanolo, centrifugazione e versare con cura il solvente toluene / metanolo. Assicurarsi che le nanoparticelle d'oro in ciascuno dei tubi di centrifuga da 50 ml vengano rimorsipendate con toluene e lavate con metanolo 3 volte.

11. Essiccare le nanoparticelle d'oro

NOTA: Dopo che le nanoparticelle d'oro nei tubi di centrifuga da 50 ml sono state lavate 3 volte separate e il toluene e il metanolo sono stati versati per l'ultima volta, le nanoparticelle d'oro devono essere essiccate per evaporare il solvente rimanente. Esistono due modi per asciugare le nanoparticelle d'oro ed evaporare il solvente:

1. Opzione 1 - Pistola azotati (non consigliata):
   1. Utilizzare una pistola azotato o una valvola nella cappa dei fumi per asciugare delicatamente i tubi di centrifuga contenenti i pellet neri delle nanoparticelle d'oro nella parte inferiore dei tubi.
   2. Fare attenzione a non usare troppa pressione di azoto, o i fragili pellet di nanoparticelle d'oro possono essere spodesati.
      NOTA: Asciugare le nanoparticelle d'oro con il cannone azotato non è l'ideale perché potrebbe causare danni / persi ai pellet di nanoparticelle d'oro.
2. Opzione 2 - Essiccazione sottovuoto (scelta consigliata):
   1. Allentare i tappi sui tubi di centrifuga da 50 ml con pellet di nanoparticelle d'oro in modo che i tubi siano ancora coperti, ma il solvente può evaporare e fuggire dall'interno dei tubi.
   2. Posizionare il rack di tubi con nanoparticelle d'oro all'interno del blocco del carico sottovuoto della scatola dei guanti azotati. Chiudere e sigillare la porta di blocco del carico esterno e aprire la valvola alla pompa del vuoto per iniziare a tirare il vuoto sulla serratura di carico.
   3. Pompare fino a circa la metà della pressione di gauge (~-15 inHg) per evaporare il solvente e asciugare le nanoparticelle.
   4. Lasciare le nanoparticelle d'oro nel blocco di carico a una pressione di vuoto moderata (mezzo calibro, ~-15 inHg) per ~ 5 minuti. Non pompare a una pressione inferiore e non lasciare nel vuoto troppo a lungo, o i ligandi di oleylamina possono staccarsi.
   5. Dopo che le nanoparticelle d'oro sono state sotto vuoto per alcuni minuti per asciugare le nanoparticelle d'oro ed evaporare il solvente rimanente, eliminare il blocco di carico con azoto fino a quando il blocco di carico raggiunge la pressione atmosferica.
   6. Rimuovere i tubi di centrifuga da 50 ml con nanoparticelle d'oro dalla serratura di carico e ispezionare la secchezza dei pellet di nanoparticelle d'oro nella cappa dei fumi.
      NOTA: La figura complementare 10 mostra come un pellet di nanoparticelle d'oro essiccato sul fondo di un tubo di centrifuga conico da 50 ml dovrebbe essere tato dopo l'essiccazione sottovuoto. Se c'è ancora del solvente all'interno del tubo di centrifuga conica da 50 ml, le nanoparticelle d'oro devono essere asciugate ulteriormente per evaporare il solvente rimanente. L'essiccazione sottovuoto è il metodo preferito per l'essiccazione perché è meno probabile danneggiare o perdere il pellet di nanoparticelle d'oro, rispetto a metodi più aggressivi come l'essiccazione del cannone azotato. Se non è disponibile un blocco di carico sottovuoto, o se lo si preferisce, le nanoparticelle d'oro possono anche essere essiccate in un essiccatore a vuoto.
3. Dopo che i pellet di nanoparticelle d'oro sono asciutti, avvitare saldamente i tappi sui tubi della centrifuga.
4. Avvolgere il film di laboratorio intorno ai tappi ben chiusi per sigillare i tubi della centrifuga con i pellet di nanoparticelle d'oro all'interno.
5. Etichettare i tubi di centrifuga da 50 ml con pellet precipitati in nanoparticella d'oro con un'etichetta appropriatamente descrittiva, come "Dried Au NP" e la data (ad esempio, 9-28-2020).
6. Posizionare i tubi di centrifuga sigillati con pellet di nanoparticelle d'oro essiccate all'interno di un frigorifero da 2 °C a 8 °C. Utilizzare un vassoio o rack per tubi di centrifuga conica da 50 ml per tenere i tubi in posizione verticale.
   NOTA: La figura complementare 11 mostra i tubi di centrifuga limitati, avvolti con pellicola da laboratorio, etichettati e conservati in un frigorifero da 2 °C a 8 °C. Ogni tubo di centrifuga può essere conservato in frigo fino a quando non viene utilizzato per creare una soluzione di nanoparticelle d'oro rimorsiate.

12. Pulire la vetreria a reazione chimica (dopo la sintesi della nanoparticella d'oro)

ATTENZIONE: TFA incisione oro e acqua regia sono corrosivi. Indossare i dispositivi di protezione individuale necessari (DPI) come guanti chimici, abito chimico, occhiali e schermo facciale. Maneggiare la soluzione corrosiva solo in una panca bagnata acida mentre si indossano i DPI necessari.

1. Nella cappa dei fumi pulire il recipiente di reazione del vetro con acetone e ruotare l'acetone nel recipiente di reazione del vetro per lavare via la soluzione residua di nanoparticella d'oro, quindi scaricare l'acetone sporco in un becher di raccolta del solvente sporco e scartare il solvente sporco in una bottiglia di scarto infiammabile.
2. Nella panca bagnata acida, posizionare il recipiente di reazione del vetro con il tubo del condensatore attaccato ad esso in un becher da 600 ml per il supporto e appoggiare il lato del tubo del condensatore contro la parete laterale del banco bagnato acido per un ulteriore supporto.
3. Pulire la vetreria a reazione chimica (tubo condensatore, recipiente di reazione, pipetta di vetro) e barra di agitazione magnetica versando la soluzione TFA di incisione oro da ~ 300 mL usata (che è stata salvata prima e messa da parte per il riutilizzo) che è stata miscelata 1:1 con acqua DI nel tubo del condensatore e nella vetreria del recipiente di reazione. Posizionare la barra di agitazione magnetica e la pipetta graduata in vetro lungo nel tubo del condensatore. Riempire il tubo del condensatore con acqua DI se necessario per completarlo e consentire al bagno in TFA incisione oro di sedersi e pulire la vetreria per 30 minuti.
4. Dopo 30 minuti, rompere la guarnizione tra il tubo del condensatore e il recipiente di reazione per raccogliere tutta la soluzione di incisione d'oro nel contenitore di reazione e versare la soluzione di incisione oro utilizzata nel becher da 400 ml. Versare la soluzione di incisione d'oro nella bottiglia di scarto chimica per la soluzione di incisione d'oro usata.
5. Sempre nella panca bagnata acida, lavare la vetreria a reazione chimica e la barra di agitazione magnetica 3-4 volte con acqua DI per sciacquare la soluzione di incisione oro rimanente, quindi lasciare che la vetreria a reazione chimica e la barra di agitazione magnetica si sieda in un bagno d'acqua DI per altri 30 minuti.
6. Dopo 30 minuti seduti in un bagno d'acqua DI, svuotare l'acqua e utilizzare la pistola ad acqua DI per lavare l'acqua lungo lo scarico della panca bagnata acida. Risciacquare con acetone e quindi asciugare la vetreria con la pistola azotato.

Representative Results

La figura 1 mostra come la soluzione di miscela di reazione chimica di sintesi della nanoparticella d'oro (acido tetracloroaurico, oleylammina e toluene) dovrebbe gradualmente cambiare colore nel corso di diversi minuti mentre bolle inizialmente nel recipiente di reazione; dal chiaro, al giallo chiaro (immagine a sinistra), al rosa chiaro (immagine centrale), al rosso chiaro (immagine a destra). Il colore mutevole della soluzione è un'indicazione delle dimensioni mutevoli delle nanoparticelle d'oro quando iniziano a nucleare e a crescere più grandi nel tempo. In generale, la soluzione di nanoparticelle d'oro dovrebbe diventare più scura e più rossa / viola nel tempo man mano che le nanoparticelle d'oro nucleano e crescono. La figura 2 mostra il colore rosso scuro/viola finale della soluzione di miscela di reazione chimica di sintesi della nanoparticella d'oro dopo 2 ore di ebollizione. Il colore rosso scuro/viola della soluzione di nanoparticelle d'oro è caratteristico di una soluzione concentrata di nanoparticelle d'oro di ~ 12 nm di diametro. La figura 3 mostra un'immagine al microscopio elettronico a scansione (SEM) di un monostrato di nanoparticelle d'oro (dopo essere stato depositato su un substrato di silicio) che viene utilizzato per caratterizzare le dimensioni e la monodispersità delle nanoparticelle d'oro. Le nanoparticelle d'oro dovrebbero avere all'incirca le stesse dimensioni/diametro se sono altamente monodisperse. Se le nanoparticelle d'oro sono polidisperse, avranno grandi variazioni nelle loro dimensioni / diametro. Per la maggior parte delle applicazioni, la monodispersità è solitamente preferita piuttosto che la polidispersità. La figura 4 mostra un'immagine al microscopio elettronico a scansione (SEM) delle nanoparticelle d'oro e le loro misurazioni del diametro, che indica un diametro di ~12 nm ± 2 nm per le nanoparticelle d'oro. Queste nanoparticelle d'oro sembrano essere abbastanza monodisperse.

Tipo di soluzione	Numero	Quantità e tipo di sostanza chimica	Commenti/Descrizione
iniezione	1	150 mg di acido tetracloroaurico (HAuCl4) (0,15 mmol)	per l'iniezione in un recipiente di reazione
	2	3,0 g di oleylamina
	3	3,0 mL di toluene
ebollizione	1	5,1 g di oleylamina (6,4 mmol, 8,7 mL) di oleylamina	per l'ebollizione in recipiente di reazione
	2	147 mL di toluene
Lavaggio/purificazione	1	10 ml di toluene (lavaggi x3) (x12 tubi) = 360 mL di toluene	per lavare/purificare nanoparticelle d'oro
	2	40 ml di metanolo (lavaggi x3) (tubi x12) = 1,44 L di metanolo
Incisione d'oro	1	150 mL di TFA incisione oro [o aqua regia]	per la pulizia di vetrerie/forniture a reazione chimica
	2	150 mL di acqua deionizzata (DI)

Tabella 1: Quantità chimiche Questa tabella mostra la quantità e il tipo di sostanze chimiche necessarie per preparare la soluzione di iniezione, la soluzione di ebollizione, la soluzione di lavaggio / purificazione e la soluzione di incisione d'oro.

Figura complementare 1: Pulizia di vetrerie a reazione chimica con soluzione TFA incisione oro. Questa figura mostra la vetreria a reazione chimica (tubo condensatore, recipiente di reazione, pipetta di vetro) e la barra di agitazione magnetica che viene pulita con una miscela di ~ 300 mL di ~ 150 mL della soluzione TFA dell'incisione d'oro e ~ 150 ml di acqua DI (miscela 1:1) nel tubo del condensatore e nella vetreria del recipiente di reazione. La barra di agitazione magnetica e la pipetta graduata in vetro lungo vengono posizionate nel tubo del condensatore e il bagno in TFA dell'incisione oro viene lasciato riposare e pulire la vetreria per 30 minuti nella panca bagnata acida. Clicca qui per scaricare questo file.

Figura complementare 2: Vetreria pulita e forniture prima di essere trasferite nella scatola dei guanti di azoto. Questa figura mostra le vetrerie e le forniture dopo essere state pulite e asciugate. Le vetrerie e le forniture sono avvolte /coperte con un foglio di alluminio per proteggerle da sporco / detriti prima che vengono trasferite nella scatola dei guanti di azoto. Clicca qui per scaricare questo file.

Figura complementare 3: Configurazione sperimentale di sintesi della nanoparticella d'oro nella scatola dei guanti azotati. Questa figura mostra la configurazione sperimentale di sintesi della nanoparticella d'oro nella scatola dei guanti di azoto. Il recipiente di reazione in vetro è appoggiato sopra il contenitore in rete di fibra di vetro sopra il riscaldatore / agitatore e il tubo del condensatore è collegato sopra il contenitore di reazione del vetro. Il tubo del condensatore è supportato meccanicamente dal supporto con il morsetto. Ci sono due tubi collegati alle porte di ingresso e uscita dell'acqua del tubo del condensatore (con la porta di ingresso sul fondo del tubo e la porta di uscita sulla parte superiore del tubo) in modo che l'acqua fluisca dal fondo del tubo del condensatore alla parte superiore del tubo del condensatore, raffreddando il tubo e condensando il vapore all'interno. Clicca qui per scaricare questo file.

Figura complementare 4: Miscelazione di acido tetracloroaurico, oleylamina e soluzione di toluene prima dell'iniezione. Questa figura mostra l'acido tetracloroaurico, l'oleylamina e la soluzione di iniezione di toluene dopo essere stati mescolati in una soluzione non acquosa 20 mL di flaconcino di vetro con un cappuccio rivestito in PTFE. La soluzione di iniezione dovrebbe apparire rosso scuro o viola dopo aver tremato e mescolato. Clicca qui per scaricare questo file.

Figura complementare 5: Preparazione dell'iniezione di soluzione in recipiente di reazione mediante pipetta di vetro. Questa figura mostra l'acido tetracloroaurico, l'oleylamina e la soluzione di iniezione di toluene che vengono disegnati nella pipetta di vetro a lungo graduato con il bulbo di gomma con valvole, poco prima di iniettare rapidamente la soluzione con uno schizzo veloce nella soluzione bollente di orelammina e toluene nel recipiente di reazione del vetro. Clicca qui per scaricare questo file.

Figura supplementare 6: Versando ~12 ml di soluzione di nanoparticella d'oro in ogni tubo di centrifuga conica da 50 ml. Questa figura mostra ~12 ml di soluzione di nanoparticelle d'oro versate uniformemente in ciascuno dei tubi di centrifuga conica da 50 ml con ~35 ml di metanolo in ogni tubo. Il metanolo viene utilizzato per rimuovere materie prime e sottoprodotti non transazionati, al fine di pulire e lavare le nanoparticelle d'oro. Clicca qui per scaricare questo file.

Figura supplementare 7: Tubi di centrifuga da 50 ml dopo la centrifugazione, con pellet di nanoparticella d'oro nella parte inferiore. Questa figura mostra come la soluzione di nanoparticelle d'oro dovrebbe apparire nei tubi di centrifuga conica da 50 ml dopo la centrifugazione, con le nanoparticelle d'oro raccolte in pellet di nanoparticelle d'oro scuro nella parte inferiore di ogni tubo di centrifuga. Sopra i pellet di nanoparticelle d'oro scuro, la soluzione supernatante di metanolo/toluene sembra essere chiara/trasparente, indicando che la centrifugazione ha precipitato le nanoparticelle d'oro dalla soluzione. Clicca qui per scaricare questo file.

Figura supplementare 8: Vortice di tubi di centrifuga da 50 mL con Au NPs dopo il riempimento con ~ 10 ml di Toluene. Questa figura mostra i tubi di centrifuga con soluzione di nanoparticella d'oro e toluene che vengono vortici e rimorsi. Il vortice è molto meglio e più delicato sulle nanoparticelle d'oro che sonicare le nanoparticelle d'oro. Le nanoparticelle d'oro non dovrebbero essere sonicate, poiché la sonicazione potrebbe rimuovere i ligandi di oleylamina dalle nanoparticelle d'oro e causare l'aggregazione e la sedimentazione delle nanoparticelle d'oro. Clicca qui per scaricare questo file.

Figura supplementare 9: Vortice fino a quando il pellet/residuo della nanoparticella d'oro non viene quasi completamente rimorsinato. Questa figura mostra come dovrebbe apparire la soluzione di nanoparticelle d'oro quando le nanoparticelle d'oro vengono rimorsinte in soluzione vortice ogni pellet di nanoparticelle d'oro con ~10 mL di toluene. I tubi di centrifuga da 50 ml devono essere vortici fino a quando le nanoparticelle liquide/precipitate/oro nere non vengono rimescolate e disperse nel toluene, e la soluzione sembra torbosa/scura. Il fondo del tubo di centrifuga deve essere controllato per garantire che praticamente tutto o la maggior parte del residuo di nanoparticella nera sia stato rimorsi in soluzione. Clicca qui per scaricare questo file.

Figura complementare 10: Pellet di nanoparticella d'oro essiccato in tubo di centrifuga conica da 50 ml. Questa figura mostra come dovrebbe essere un pellet di nanoparticelle d'oro essiccato sul fondo di un tubo di centrifuga conico da 50 ml, dopo averli asciugati sottovuoto. Dopo che le nanoparticelle d'oro nel tubo di centrifuga da 50 ml sono state lavate 3 volte separate, e il toluene e il metanolo sono stati versati per l'ultima volta, le nanoparticelle d'oro devono essere essiccate per evaporare il solvente rimanente. L'essiccazione sottovuoto è il metodo preferito per l'essiccazione perché è meno probabile danneggiare o perdere il pellet di nanoparticelle d'oro, rispetto a metodi più aggressivi come l'essiccazione del cannone azotato. Clicca qui per scaricare questo file.

Figura supplementare 11: Tubi tappo, avvolgimento con film di laboratorio, tubi etichetta e negozio in frigorifero da 2 °C a 8 °C. Questa figura mostra i tubi di centrifuga limitati, avvolti con pellicola da laboratorio, etichettati e conservati in un frigorifero da 2 °C a 8 °C. I tubi di centrifuga da 50 ml con pellet precipitato di nanoparticelle d'oro devono essere etichettati con un'etichetta appropriatamente descrittiva, come il nome, il numero del campione e la data. Un vassoio o rack per tubi di centrifuga conica da 50 ml può essere utilizzato per tenere i tubi in posizione verticale in frigo. Clicca qui per scaricare questo file.

Figura 1: Soluzione di nanoparticelle d'oro che cambia colore per diversi minuti dopo l'iniezione. Questa figura mostra come la soluzione di miscela di reazione chimica di sintesi della nanoparticella d'oro (acido tetracloroaurico, oleylamina e toluene) dovrebbe gradualmente cambiare colore nel corso di diversi minuti mentre bolle inizialmente nel recipiente di reazione; dal chiaro, al giallo chiaro (immagine a sinistra), al rosa chiaro (immagine centrale), al rosso chiaro (immagine a destra). Il colore mutevole della soluzione è un'indicazione delle dimensioni mutevoli delle nanoparticelle d'oro quando iniziano a nucleare e a crescere più grandi nel tempo. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 2: La soluzione di nanoparticella d'oro è rosso scuro / viola dopo 2 ore di ebollizione. Questa figura mostra il colore rosso scuro/viola finale della soluzione di miscela di reazione chimica di sintesi della nanoparticella d'oro dopo 2 ore di ebollizione nel recipiente di reazione. Il colore rosso scuro/viola della soluzione di nanoparticelle d'oro è caratteristico di una soluzione concentrata di nanoparticelle d'oro di ~ 12 nm di diametro. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3: Microscopio elettronico a scansione (SEM) Immagine del monostrato di nanoparticelle d'oro. Questa figura mostra un'immagine al microscopio elettronico a scansione (SEM) di un monostrato di nanoparticelle d'oro (dopo essere stato depositato su un substrato di silicio) che viene utilizzato per caratterizzare le dimensioni e la monodispersità delle nanoparticelle d'oro. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 4: Immagine sem (Scanning Electron Microscope) con misurazioni del diametro della nanoparticella d'oro. Questa figura mostra un'immagine al microscopio elettronico a scansione (SEM) delle nanoparticelle d'oro e le loro misurazioni del diametro, che indica un diametro di ~12 nm +/- 2 nm per le nanoparticelle d'oro. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Discussion

L'esecuzione del protocollo di sintesi della nanoparticelle d'oro come presentato sopra dovrebbe produrre nanoparticelle d'oro con un diametro di ~ 12 nm e una monodispersità abbastanza elevata (± 2 nm). Tuttavia, ci sono alcuni passaggi critici e parametri di processo che possono essere regolati per cambiare potenzialmente le dimensioni / diametro e la monodispersità / polidispersità delle nanoparticelle d'oro. Ad esempio, dopo aver iniettato la soluzione precursore nel recipiente di reazione e aver permesso all'acido tetracloroaurico, all'oleylammina e alla soluzione di toluene di bollire per due ore, c'è la possibilità di fare una tempra immediata della soluzione di reazione o di fare tempra ritardata e raffreddamento naturale. Se si desidera una tempra immediata, subito dopo il completamento della fase di reazione riscaldata di 2 ore, 100 mL di metanolo vengono aggiunti al recipiente di reazione per far precipitare il prodotto delle nanoparticelle d'oro. La tempra immediata può fornire migliori relazioni di dispersione perché la nucleazione avviene all'incirca nello stesso momento per tutte le nanoparticelle nella soluzione satura; mentre più a lungo la soluzione rimane inquenched, più grande ma più casuale diventa la dimensione delle nanoparticelle. Se si desidera invece tempra ritardata e raffreddamento naturale, dopo il completamento della fase di reazione riscaldata di 2 ore, la soluzione può raffreddarsi naturalmente a temperatura ambiente per 1 ora. In alternativa, la soluzione potrebbe essere lasciata raffreddare ancora più a lungo, fino al giorno seguente (ad esempio, attendere durante la notte) prima che vengono aggiunti 100 mL di metanolo per far precipitare il prodotto delle nanoparticelle d'oro. I ricercatori potrebbero voler sperimentare sia la tempra immediata che la tempra ritardata, e la tempra ritardata di 1 ora rispetto alla tempra ritardata durante la notte per determinare quale metodo produce i migliori risultati per realizzare nanoparticelle d'oro grandi e altamente monodisperse. Un'ora di tempra ritardata è la procedura attualmente raccomandata per produrre nanoparticelle d'oro altamente monodisperse, ma non è ancora stato determinato quale procedura produca risultati superiori, quindi alcune ulteriori indagini sperimentali possono essere utili.

Un altro passo critico nel protocollo che influenza la monodispersità delle nanoparticelle d'oro è la rapida iniezione del precursore, per consentire alla soluzione satura di formare il maggior numero possibile di nuclei in un intervallo di tempo molto breve. Poco dopo l'iniezione del precursore, pochi nuovi nuclei si formano e gli atomi d'oro dovrebbero unirsi solo ai nuclei esistenti. Ciò che è necessario per un'elevata monodispersità è un lungo periodo di crescita coerente rispetto al periodo di nucleazione. Un elevato rapporto di tempo di crescita:nucleazione dovrebbe giovare alla monodispersità. Per questo motivo, iniettare la soluzione precursore molto rapidamente è importante per un'elevata monodispersità e in attesa di placare la reazione (tempra ritardata) può anche essere utile per aumentare la monodispersità. Tuttavia, il meccanismo concorrente della maturazione di Ostwald^{13 è} un fattore trainante per la polidispersità. L'energia superficiale degli atomi d'oro sulla superficie di piccole nanoparticelle è superiore all'energia superficiale degli atomi d'oro sulla superficie di grandi nanoparticelle. La maturazione di Ostwald è una forza trainante termodinamica per il restringimento di piccole nanoparticelle e la crescita di quelle^{grandi 14}. Questo è un fenomeno che può accadere nel tempo in soluzione.

Un'altra variabile da considerare è la stabilità dello strato di ligando di oleylamina sulle nanoparticelle d'oro, e quanto bene passivate le superfici della nanoparticella d'oro siano dai ligandi oleylamina. Sebbene non vi sia alcun indicatore per la progressione della passivazione superficiale in diversi punti della reazione di sintesi della nanoparticella d'oro, si può immaginare come la passivazione superficiale debba evolversi nel tempo. All'inizio della reazione, non ci sono nanoparticelle d'oro, e l'orelammina agisce in realtà come un agente riducente, per liberare l'oro dai suoi legami di cloro. Alla fine della reazione, le superfici della nanoparticella d'oro dovrebbero essere completamente passivate. Idealmente, la reazione dovrebbe continuare abbastanza a lungo da permettere alle superfici delle nanoparticelle d'oro di essere completamente passivate, ma non così a lungo che la maturazione di Ostwald inizia a rendere le nanoparticelle d'oro polidisperse piuttosto che monodisperse.

Nel complesso, le cose da considerare quando si esegue la tempra della reazione sono il rapporto tempo di crescita:nucleazione, riducendo al minimo il tempo di maturazione di Ostwald e concedendo tempo sufficiente per la passivazione superficiale. Non è ancora stato dimostrato se la tempra ritardata o la tempra istantanea producano risultati superiori (cioè nanoparticelle d'oro grandi, altamente passivate e altamente monodisperse). Tuttavia, la tempra leggermente ritardata (ad esempio, permettendo alla soluzione di raffreddarsi a temperatura ambiente per 1 ora dopo l'ebollizione) può produrre nanoparticelle d'oro altamente monodisperse, quindi è accettabile un certo ritardo finito prima di spegnere la reazione. Per fornire maggiore chiarezza sul fatto che la tempra immediata o la tempra ritardata sia meglio per produrre nanoparticelle d'oro grandi e altamente monodisperse, un esperimento utile o una modifica per la risoluzione dei problemi della tecnica sarebbe quello di separare la soluzione di sintesi della nanoparticella d'oro in due lotti diversi dopo l'ebollizione ed eseguire l'immediata tempra post-reazione in parallelo con tempra ritardata. Il risultato di questo esperimento/modifica può determinare se la finestra del tempo di nucleazione è così breve che il tempo extra (un'ora o una notte/giorno dopo) per il raffreddamento non è necessario per la crescita, e una combinazione di maturazione di Ostwald e passivazione superficiale sta effettivamente diminuendo la monodispersità (o aumentando la polidispersità) delle nanoparticelle d'oro durante il tempo di recupero /ritardo prima del tempra.

La considerazione finale per questo metodo di sintesi delle nanoparticelle d'oro è come le nanoparticelle d'oro vengono immagazzinate e utilizzate. Dopo il processo di sintesi e il processo di pulizia, le nanoparticelle d'oro vengono asciugate delicatamente, usando un cannone azotato o sotto vuoto. Si raccomanda vivamente che le nanoparticelle d'oro siano essiccate in un ambiente sottovuoto piuttosto che utilizzare un cannone azotato, poiché il cannone azotato potrebbe spodestare il pellet nero delle nanoparticelle d'oro e farlo perdere / contaminato / danneggiato. Essiccare le nanoparticelle d'oro in un ambiente vuoto è molto più delicato e impedisce che il pellet di nanoparticelle d'oro si sfoci o perdi. Dopo l'essiccazione, le nanoparticelle d'oro vengono quindi conservate in un ambiente pulito e asciutto (ad esempio, in tubi di centrifuga conica conciati sigillati in film di laboratorio) in un frigorifero da 2 °C a 8 °C fino a quando non sono pronte per l'uso. Questo ambiente pulito, asciutto e fresco dovrebbe dare alle nanoparticelle d'oro una durata di conservazione più lunga di circa un anno con una degradazione minima. Per utilizzare le nanoparticelle d'oro, possono essere resospensate in soluzioni di solventi organici come il toluene vortice delle nanoparticelle d'oro in presenza del solvente organico. Le dimensioni e la concentrazione delle nanoparticelle d'oro nella soluzione di toluene possono quindi essere verificate utilizzando la caratterizzazione degli spettri UV-vis¹⁵ e diluite ulteriormente con toluene se necessario fino a raggiungere la concentrazione desiderata di nanoparticelle d'oro. Una limitazione è che la concentrazione dovrà essere analizzata per ogni soluzione.

Il protocollo di sintesi delle nanoparticelle d'oro qui presentato ha lo scopo di consentire la sintesi delle nanoparticelle d'oro da parte di esperti non chimici. Il significato di questo protocollo rispetto ai metodi esistenti è che fornisce l'opportunità di controllare la quantità di nanoparticelle prodotte, le dimensioni delle nanoparticelle, la monodispersità delle nanoparticelle e i ligandi che incapsulano le nanoparticelle d'oro. Le nanoparticelle d'oro che vengono sintetizzati usando questo processo sono state utilizzate per creare dispositivi nanoelettronici per esperimenti di elettronica molecolare, come gli array di molecole-nanoparticelle 2D¹⁶. In questo esempio, gli array di molecole-nanoparticelle 2D si formano depositando 200 μL delle nanoparticelle d'oro diluite in soluzione di toluene in tubi di centrifuga conica da 15 ml che sono stati parzialmente riempiti con acqua deionizzata. I tubi sono stati lasciati indisturbati per 1 - 3 ore per permettere al toluene di evaporare e alle nanoparticelle d'oro di formare monostrati sulla superficie dell'acqua. Questi monostrati di nanoparticelle d'oro sono stati poi trasferiti su substrati come microchip di silicio usando francobolli PDMS, al fine di formare dispositivi nanoelettronici. I ligandi di oleylamina sulle nanoparticelle d'oro sono stati quindi scambiati con altre molecole al fine di cambiare le proprietà elettroniche e termoelettriche dei monostrati a molecola di nanoparticelle^{d'oro 17,18}. Il protocollo di sintesi delle nanoparticelle d'oro che viene presentato qui produce nanoparticelle d'oro di alta qualità che possono essere utili per molte altre applicazioni di nanoparticelle d'oro all'interno della scienza, dell'industria e della medicina.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
50 mL Conical Centrifuge Tubes with Plastic Caps (Quantity: 12)	Ted Pella, Inc.	12942	used for cleaning/storing gold nanoparticle solution/precipitate (it's best to use 12 tubes, to allow the gold nanoparticles from the synthesis process to last up to one year (e.g., 1 tube per month))
Acetone	Sigma-Aldrich	270725-2L	solvent for cleaning glassware/tubes
Acid Wet Bench	N/A	N/A	for cleaning chemical reaction glassware/supplies with gold etchant solution (part of wet chemical lab facilities)
Aluminum Foil	Reynolds	B08K3S7NG1	for covering glassware after cleaning it to keep it clean
Burette Clamps	Fisher Scientific	05-769-20	for holding the condenser tube and reaction vessel during the synthesis process (located in the nitrogen glove box)
Centrifuge (with 50 mL Conical Centrifuge Tube Rotor/Adapter)	ELMI	CM-7S	for spinning the gold nanoparticles in solution and precipitating/collecting them at the bottom of the 50 mL conical centrifuge tubes
DI Water	Millipore	Milli-Q Direct	deionized water
Fume Hood	N/A	N/A	for cleaning laboratory glassware and supplies with solvents (part of wet chemical lab facilities)
Glass Beaker (600 mL)	Ted Pella, Inc.	17327	for holding reaction vessel, condenser tube, glass pipette, and magnetic stir bar during cleaning with gold etchant and then with water
Glass Beakers (400 mL) (Quantity: 2)	Ted Pella, Inc.	17309	for measuring toluene and gold etchant
Glass Graduated Cylinder (5 mL)	Fisher Scientific	08-550A	for measuring toluene and oleylamine for injection
Glass Graduated Pipette (10 mL)	Fisher Scientific	13-690-126	used with the rubber bulb with valves to inject the gold nanoparticle precursor solution into the reaction vessel
Gold Etchant TFA	Sigma-Aldrich	651818-500ML	(with potassium iodide) for cleaning reaction vessel, condenser tube, magnetic stir bar, glass pipette [alternatively, use Aqua Regia]
Isopropanol	Sigma-Aldrich	34863-2L	solvent for cleaning glassware/tubes
Liebig Condenser Tube (~500 mm) (24/40)	Fisher Scientific	07-721C	condenser tube, attaches to glass reaction vessel
Magnetic Stirring Bar	Fisher Scientific	14-513-51	for stirring reaction solution during the synthesis process
Methanol (≥99.9%)	Sigma-Aldrich	34860-2L-R	new, ≥99.9% purity (for washing gold nanoparticles after synthesis)
Microbalance (mg resolution)	Accuris Instruments	W3200-120	for weighing tetrachloroauric acid powder (located in the nitrogen glove box)
Micropipette (1000 µL)	Fisher Scientific	FBE01000	for measuring and dispensing liquid chemicals such as oleylamine and toluene (if using micropipette instead of graduated cylinder for measurement)
Micropipette Tips (1000 µL)	USA Scientific	1111-2831	for measuring and dispensing liquid chemicals such as oleylamine and toluene (if using micropipette instead of graduated cylinder for measurement)
Nitrile Gloves	Ted Pella, Inc.	81853	personal protective equipment (PPE), for protection, and for keeping nitrogren glove box gloves clean
Nitrogen Glove Box	M. Braun	LABstar pro	for performing gold nanoparticle synthesis in a dry and inert environment
Non-Aqueous 20 mL Glass Vials with PTFE-Lined Caps (Quantity: 2)	Fisher Scientific	03-375-25	for weighing tetrachloroauric acid powder and mixing with oleylamine and toluene to make injection solution
Oleylamine (Technical Grade, 70%)	Sigma-Aldrich	O7805-100G	technical grade, 70%, preferably new, stored in the nitrogen glove box
Parafilm M Sealing Film (2 in. x 250 ft)	Sigma-Aldrich	P7543	for sealing the gold nanoparticles in the 50 mL centrifuge tubes after the synthesis process is over
Round Bottom Flask (250 mL) (24/40)	Wilmad-LabGlass	LG-7291-234	glass reaction vessel, attaches to condenser tube
Rubber Bulb with Valves (Rubber Bulb-Type Safety Pipet Filler)	Fisher Scientific	13-681-50	used with the long graduated glass pipette to inject the gold nanoparticle precursor solution into the reaction vessel
Rubber Hoses (PVC Tubes) (Quantity: 2)	Fisher Scientific	14-169-7D	for connecting the condenser tube to water inlet/outlet ports
Stainless Steel Spatula	Ted Pella, Inc.	13590-1	for scooping tetrachloroauric acid powder from small container
Stand (Base with Rod)	Fisher Scientific	12-000-102	for holding the condenser tube and reaction vessel during the synthesis process (located in the nitrogen glove box)
Stirring Heating Mantle (250 mL)	Fisher Scientific	NC1089133	for holding and supporting reaction vessel sphere, while heating with magnetic stirrer rotating the magnetic stirrer bar
Tetrachloroauric(III) Acid (HAuCl4) (≥99.9%)	Sigma-Aldrich	520918-1G	preferably new or never opened, ≥99.9% purity, stored in fridge, then opened only in the nitrogen glove box, never exposed to air/water/humidity
Texwipes / Kimwipes / Cleanroom Wipes	Texwipe	TX8939	for miscellaneous cleaning and surface protection
Toluene (≥99.8%)	Sigma-Aldrich	244511-2L	new, anhydrous, ≥99.8% purity
Tweezers	Ted Pella, Inc.	5371-7TI	for poking small holes in aluminum foil, and for removing Parafilm
Vortexer	Cole-Parmer	EW-04750-51	for vortexing the gold nanoparticles in toluene in 50 mL conical centrifuge tubes to resuspend the gold nanoparticles into the toluene solution