Summary
유기 용매에서 ~12nm 직경의 금 나노 입자 (Au 나노 입자)를 합성하기위한 프로토콜이 제시된다. 금 나노 입자는 응집을 방지하기 위해 올리라민 리간드로 덮여있다. 금 나노 입자는 톨루엔과 같은 유기 용매에서 용해됩니다.
Abstract
직경 ~12nm인 금 나노입자(Au nanoparticles)는 3.0g(3.7mmol)에 테트라클로로우릭산 150 mg(0.15mmol)의 용액을 빠르게 주입하여 합성하였다. 올릴라민(기술등급)과 톨루엔3.0mL의 3.6mL은 톨루엔 147mL에서 올릴라민의 5.1g(6.4mmol, 8.7mL)의 끓는 용액으로 한다. 반응 용액을 2시간 동안 끓이고 혼합하는 동안 반응 혼합물의 색상은 투명에서 밝은 노란색으로, 밝은 분홍색으로, 그리고 천천히 진한 빨간색으로 변경되었습니다. 그 후 열이 꺼졌고 용액은 1시간 동안 실온까지 점차 냉각될 수 있었습니다. 금 나노 입자는 원심분리기를 사용하여 용액으로부터 수집 및 분리하고 세 번 세척하였다. 톨루엔의 10mL 부분에서 금 나노입자를 소용돌이및 분산시키고, 메탄올의 40mL 부분을 추가하고 원심분리기에서 회전시킴으로써 금 나노입자를 침전시킴으로써. 그런 다음 남은 부산물 및 반응되지 않은 시작 재료를 제거하기 위해 용액을 제거했습니다. 진공 환경에서 금 나노 입자를 건조시키는 것은 고체 검은 색 펠릿을 생성; 나중에 사용하기 위해 장시간(최대 1년)동안 저장한 다음 톨루엔과 같은 유기 용매에 재용해질 수 있습니다.
Introduction
금 나노 입자는 많은 연구 연구 및 응용 프로그램의 대상이 되는 나노 물질의 흥미롭고 유용한 클래스; 생물학1,의학2,나노 기술3,전자 기기4등. 금 나노 입자에 대한 과학적 연구는 마이클 패라데이가 금 나노 입자5의합성 및 특성에 대한 기초 연구를 수행 할 때 1857 년 초로 거슬러 올라갑니다. 금 나노입자를 합성하기 위한 2차 "상향식" 기술은 구연산 감소 방법6,7,8 및 유기 2상 합성 방법9,10이다. "투르키비치" 시트레이트 감소 방법은 직경 20nm 미만의 상당히 단분산된 금 나노입자를 생성하지만 직경 20nm 이상의 금 나노입자에 대한 다각성 증가; 반면 "Brust-Schiffrin" 2상 방법은 유황/티올 리간드 안정화를 사용하여 직경11nm에서최대 ~10nm의 금 나노입자를 생성한다. 이러한 방법을 사용하여 미리 합성되는 금 나노 입자 솔루션은 시판됩니다. 대용량, 고단화도 및 금 나노 입자의 큰 직경이 필요하지 않은 응용 프로그램의 경우, 공급 업체로부터 이러한 사전 합성 금 나노 입자를 구입하고 사용하기에 충분할 수 있습니다. 그러나, 용액에 저장되는 금 나노입자는 상용화된 많은 입자와 같이 시간이 지남에 따라 나노입자가 응집되고 클러스터를 형성하기 시작하면 저하될 수 있다. 대안적으로, 대규모 응용 분야의 경우, 금 나노 입자가 장기간 자주 또는 장기간 사용해야 하는 장기 프로젝트, 또는 금 나노 입자의 단조로움 및 크기에 대한 보다 엄격한 요구 사항이 있는 장기 프로젝트는 금 나노입자 합성 을 수행하는 것이 바람직할 수 있다. 금 나노입자 합성 공정을 수행함으로써, 생산되는 금 나노입자의 양, 금 나노입자의 직경, 금 나노입자의 단전성, 및 캡핑 리간드로 사용되는 분자와 같은 다양한 합성 파라미터를 잠재적으로 제어할 수 있는 기회를 갖는다. 또한, 이러한 금 나노 입자는 건조한 환경에서 고체 펠릿으로 저장될 수 있어 금 나노 입자를 보존하여 1년 후까지 품질 저하를 최소화할 수 있습니다. 또한 금 나노 입자를 더 많은 부피로 제조한 다음 더 오래 지속되도록 건조한 상태로 저장하여 비용 절감 및 폐기물 감소를 초래할 수 있습니다. 전반적으로, 금 나노 입자 자체합성자체는 상업적으로 이용 가능한 금 나노 입자로는 실현 가능하지 않을 수 있는 강력한 이점을 제공합니다.
금 나노입자 합성으로 가능한 많은 장점을 실현하기 위해, 금 나노입자를 합성하기 위한 공정이 본원에 제시된다. 기재되는 금 나노입자 합성 공정은 히라마츠와오스텔로(12)에의해 개발된 공정의 수정된 버전이다. 금 나노 입자는 전형적으로 이 합성 과정을 사용하여 ~12 nm의 직경으로 합성된다. 금 나노 입자 합성 공정을 수행하는 데 사용되는 1 차 화학 시약은 테트라 클로로아우릭 산 (HAuCl4),올리엘라민 및 톨루엔입니다. 질소 글러브박스는 테트라클로로우릭산이 수분/습도에 민감하기 때문에 금 나노입자 합성 공정에 불활성 건조 환경을 제공하는 데 사용됩니다. 금 나노 입자는 용액에서 응집에서 금 나노 입자를 방지하기 위해 올리라민 리간드 분자로 캡슐화된다. 합성 과정이 끝나면 금 나노 입자는 진공 환경에서 건조되어 나중에 사용하기 위해 건조 상태로 저장및 보존 할 수 있으며 최대 1 년 후에 사용할 수 있습니다. 금 나노 입자를 사용할 준비가되면 톨루엔과 같은 유기 용매의 용액으로 재장매 될 수 있습니다.
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Protocol
화학적 양:
참고: 나노입자 합성에 적합한 화학적 양을 얻으려면, "나노입자 합성" 시트(Osterloh 연구제12조로부터지원 정보의 2페이지)에서 발견된 초기 양을 3로 곱하고, 약간의 수정과 함께 모든 투여량의 양을 3배곱한다. 표 1은 사출 용액, 끓는 용액, 세척/정제 용액 및 금 에트챈트 용액에 필요한 화학적 양을 보여줍니다.
금 나노 입자 합성 공정 에 대한 청소 및 준비 (1 일)
참고: 다음 단계는 합성 과정의 첫 날에 완료될 수 있습니다.
1. 금 나노 입자 합성을 준비하기 전에 확인하고 확인해야 할 것들
주의: 연기 후드를 사용하는 동안 니트릴 장갑, 안전 안경/고글, 실험실 코트 와 같은 개인 보호 장비(PPE)를 착용하는 동안 연기 후드 및 산습 벤치에서 사전 합성 청소 및 준비를 수행하도록 하십시오. 또한 화학 장갑, 화학 가운, 얼굴 방패 및 고글을 착용하는 동안 산성 젖은 벤치를 사용합니다.
- 용매/시약 제제 및 합성/화학 반응 공정을 수행하는 질소 장갑 상자를 사용할 수 있는지 확인하십시오.
참고: 질소 장갑 상자를 사용할 수 없는 경우, 연기 후드대신 사용할 수 있습니다 (아마도 슐렌크 라인), 질소 장갑 상자의 불활성 분위기는 테트라 클로로우릭 산 (HAuCl4)의순도를 보존하여 더 높은 품질의 나노 입자를 생성해야하지만. 테트라클로로우리산을 함유한 금 나노입자 분사 용액은 가능하면 불활성 분위기 또는 질소 장갑 박스로 제조되어야 한다. - 클램프가 있는 스탠드가 질소 장갑 상자에 있는지 확인하여 금 나노입자 합성 과정에서 응축기 튜브를 잡고 지지합니다.
참고: 클램프가 있는 이 스탠드는 또한 콘덴서 튜브를 들어 올려 반응 용기 에 매달려 톨루엔, 테트라클로로우릭산 및 올일라민 용액을 반응 용기에 주입할 수 있도록 합니다. - 유리섬유 라이닝이 있는 자기 교반기 및 원형 오목리 소켓(반응 용기 구를 잡고 지지하기 위한 것, 반응 용기를 가열하고 자기 교반기 바를 회전하기 위한) 질소 장갑 상자에 히터가 있는지 확인합니다.
- 질소 장갑 상자 안에 두 개의 고무 호스(응축기 튜브를 물 입구/콘센트 포트에 연결하기 위한)가 있는지 확인합니다.
- 밀리그램(mg) 분해능이 가능한 마이크로밸런스가 질소 장갑 상자에 있는지 확인합니다.
- 세척 및 합성 공정에 충분한 화학 시약 및 용매가 있는지 확인합니다(표 1참조).
참고: 신선/신규 고순도(≥99.8%)를 사용하는 것이 가장 좋습니다. 공기/물에 열거나 노출된 적이 없는 톨루엔과 메탄올. 또한 냉장고에 저장되어 질소 장갑 상자로 옮겨질 때까지 열지 않는 신선/신형 테트라클로로우릭산(HAuCl4)을사용하는 것이 가장 좋습니다. 테트라클로로우릭산은 공기나 물/습도에 언제든지 노출되어서는 안 되며, 질소 장갑 상자에만 개방되어야 하며 질소 장갑 상자에 들어서면 질소 장갑 상자에 보관해야 한다. 새로운 올리엘라민을 사용하는 것이 바람직하며, 올일라민은 질소 장갑 상자에 저장되어야 한다. 테트라클로로우릭 산과 1세 미만의 새로운 산과 올일라민은 더 나은 결과를 만들어낼 수 있습니다. - 질소 장갑 상자에 비닐 봉지, XL 니트릴 장갑, 클린룸 물티슈 및 알루미늄 호일이 있는지 확인하십시오.
2. 화학 반응 유리 제품 청소 (금 나노 입자 합성 전에)
주의: 골드 에트챈트 TFA와 아쿠아 레지아는 부식성입니다. 화학 장갑, 화학 가운, 고글 및 얼굴 방패와 같은 필요한 개인 보호 장비 (PPE)를 착용하십시오. 필요한 PPE를 착용하면서 산성 젖은 벤치에서만 부식성 용액을 처리합니다.
- 산습벤치에서는, 응축기 튜브가 부착된 유리 반응 용기를 600mL 비커에 배치하여, 추가 지원을 위해 산습 벤치의 측벽에 콘덴서 튜브의 측면을 놓는다.
- 화학 반응 유리제품(콘덴서 튜브, 반응 용기, 유리 파이펫) 및 마그네틱 교반바를 금에트TFA 용액의 ~150mL및 ~150mL의 DI 워터(1:1 혼합물)를 콘덴서 튜브 및 반응 용기 유리 제품에 부어 청소한다. 마그네틱 스티어 바와 긴 유리 졸업 파이펫을 콘덴서 튜브에 넣고 골드 에탕트 TFA 욕조가 30 분 동안 유리 제품을 청소 할 수 있도록하십시오.
참고: 보충 도 1은 금 색으로 세척되는 화학 반응 유리 제품을 보여줍니다. - 30분 후, 유리제품을 분리하여 응축기 튜브와 반응 용기 사이의 씰을 분리하여 모든 금 에트챈트 용액을 반응 용기에 수집하고, 사용된 금 에트챈트 용액을 산습 벤치에 400mL 비커에 붓는다.
참고: 합성 공정이 끝난 후 화학 반응 유리 제품을 청소하기 위해 금 에찬 액액을 나중에 재사용합니다. - 여전히 산성 젖은 벤치에, 화학 반응 유리 제품 및 자기 교반 바를 세척 3-4 나머지 골드 에탕 솔루션을 플러시 DI 물로, 다음 화학 반응 유리 제품 및 자기 교반 바는 추가 30 분 동안 DI 수조에 앉아 허용.
- DI 수조에 앉아 30 분 후, 물을 비우고 산 젖은 벤치 배수구 아래로 물을 씻어 DI 물 총을 사용합니다. 질소 총으로 건조 유리 제품을 날려.
- 연기 후드에서, 아세톤, 메탄올 및 이소프로판올로 헹구어 화학 반응 유리제품(콘덴서 튜브, 반응 용기, 유리 파이펫) 및 자기 교반바를 청소; 그런 다음 질소로 유리 제품을 건조시라. 더러운 용매를 인화성 폐기물 병에 넣습니다.
- 산 젖은 벤치에서, DI 물로 화학 반응 유리 제품 및 자기 저어 바를 청소한 다음 질소로 유리 제품을 건조시하십시오.
- 연기 후드에서 화학 반응 유리 제품과 자기 저어 바를 톨루엔으로 청소한 다음 질소로 유리 제품을 건조시하십시오. 더러운 톨루엔 용액을 인화성 폐기물 병에 넣습니다.
- 화학 반응 유리 제품 (콘덴서 튜브, 반응 용기, 유리 파이펫) 및 알루미늄 호일 (특히 유리 제품의 개구부 / 포트)로 마그네틱 스터디 바를 덮어 유리 제품을 깨끗하게 유지하십시오. 핀셋으로 알루미늄 호일에 작은 구멍을 몇 개 찔러 유리 제품에서 물이 증발할 수 있도록 합니다.
3. 다른 유리 제품 및 합성 소모품을 청소
- 연기 후드에서 다른 유리 제품 (예 : 400 mL 유리 비커, 5 mL 소형 대학원 유리 실린더, PTFE 라이닝 캡이있는 20 mL 유리 유리 병짜) 및 공급 (예 : 금속 주걱 / 스쿱, 핀셋) 아세톤, 메탄올 또는 이소 이프로판, 물, 디포폴을 청소하십시오. 그런 다음 다른 유리 제품을 건조하고 질소로 공급합니다. 더러운 용매를 인화성 폐기물 병에 넣습니다.
- 유리 제품이나 소모품에 잔류물이 보이는 경우, 잔류물이 사라질 때까지 깨끗한 방을 닦아내거나 비누와 아세톤/이소프로파놀로 씻어내라. 그런 다음 아세톤, 메탄올 및 이소프로판올 용매로 헹구고 질소로 건조한 유리 제품을 날려 버립니다.
- 연기 후드에서 다른 유리 제품을 청소하고 톨루엔으로 공급; 그런 다음 다른 유리 제품을 건조하고 질소로 공급합니다. 더러운 톨루엔 용액을 인화성 폐기물 병에 넣습니다.
- 연기 후드에서, 아세톤, 메탄올 또는 이소프로판올, 톨루엔으로 50mL 원심분리기 튜브를 청소; 그런 다음 질소로 건조시라.
- 다른 유리 제품 및 알루미늄 호일로 뚜껑을 덮고 유리 제품을 깨끗하게 유지하려면 유리 제품의 개구부/ 포트를 덮습니다. 핀셋으로 알루미늄 호일에 작은 구멍을 몇 개 찔러 유리 제품에서 물이 증발할 수 있도록 합니다. 캡이 50mL 원심분리기 튜브에 있는지 확인합니다.
- 이소프로판올로 클린룸 닦아밸브로 고무 파이펫 전구를 청소한 다음 밸브를 사용하여 이소프로판올(예: 이소프로판올 짜기 병에서 일부 를 분출하는 동안)을 전구에 넣고 이소프로판올을 가연성 폐기물 병으로 분출합니다. 전구에 잔류물이 없는지 확인합니다. 질소로 전구를 말리고 알루미늄 호일로 덮습니다.
참고: 보충 도 2는 세척 후 유리 제품 및 소모품을 보여줍니다.
4. 화학 물질, 유리 제품 및 소모품을 질소 장갑 상자에 전송
- 크림 상자 장갑 위에 신선한 XL 니트릴 장갑을 사용하여 질소 장갑 상자 안에 있는 품목과 화학 물질을 처리하십시오.
- 새로운 화학 병(톨루엔및 메탄올)을 질소 장갑 상자에 넣습니다(로틀록으로 옮기고 진공 펌프로 주변 공기를 제거한 다음 질소로 로드록을 제거함). 질소 장갑 상자에 사용/더러운 톨루엔용 인화성 폐기물 병도 있는지 확인하십시오.
- 테트라클로로우릭산(HAuCl4)과올일라민도 질소 장갑 상자에 들어 있으며 산소와 물/습도에 노출되는 것을 방지합니다.
- 화학 반응 유리웨어(콘덴서 튜브, 반응 용기, 유리 파이펫), 자기 교반 바, 50mL 원심분리기 튜브, 및 기타 유리 제품(예: 400mL 유리 비커, 5mL 소형 대학원 유리 실린더, PTFE 라이닝 캡이 있는 20mL 유리 바이알 2개) 및 기타 소모품(예: 마이크로피펫, 비닐 봉지에 새로 깨끗한 마이크로파이프 팁, 금속 주걱/스푸쿨라, 테에저, 밸브 파이프) 로드록 도어를 닫고, 로드록을 아래로 펌핑하여 진공 상태로 청소하고, 질소로 로드록을 제거한 다음, 질소 글러브 박스 안에 물건을 옮기고 놓습니다.
참고: 잔류물과 용매는 질소로 로들록을 제거하기 전에 진공으로 펌핑하는 동안 로들록에서 증발해야 합니다. - 질소 장갑 상자 안에 항목을 전송 한 후, 알루미늄 호일의 또 다른 층을 사용하여 호일에 구멍이있는 알루미늄 호일로 덮인 품목 (특히 유리 제품)을 덮고 구멍을 덮고 품목이 질소 장갑 상자 내부에 더러워지는 것을 방지하십시오.
- 질소 장갑 상자에 깨끗한 물건을 하룻밤 동안 두고 질소 순환과 함께 질소 장갑 상자 내에서 잔류 물 /습기 / 습도를 제거하고 걸수하십시오.
금 나노 입자 합성 과정 (2 일)
참고: 다음 단계는 합성 과정의 둘째 날에 완료될 수 있다.
5. 질소 장갑 상자에 화학 반응 유리 제품 및 소모품을 설정하고 청소하십시오.
- 질소 장갑 상자에 화학 반응 유리 제품 및 소모품을 설정하고 청소하기 시작합니다. 질소 장갑 상자 안에는 유리 반응 용기를 히터/교반기 위에 유리 반응 용기 위에 놓고, 유리 반응 용기 위에 콘덴서 튜브를 놓고 클램프가 있는 스탠드로 응축기 튜브를 지지합니다.
참고: 보충도 3은 금 나노입자 합성 실험 설정을 나타낸다. - 마그네틱 교반 바가 유리 반응 용기 안에 있는지 확인합니다. 유리 반응 용기에 톨루엔 200mL를 붓습니다. 유리 반응 용기에 ~ 200mL의 톨루엔을 교반 가열 맨틀에 놓고 유리 응축기 튜브를 반응 용기에 하강한다.
- 질소 장갑 상자 안에 있는 두 개의 호스를 응축기 튜브의 물 입구및 콘센트 포트에 연결합니다.
- 질소 장갑 상자 바깥에 물 출구 배수 호스의 끝을 인접한 연기 후드의 배수 저수지 /싱크대에 놓습니다. 클램프 나 테이프를 사용하여 호스를 잡고 호스를 배수구로 아래로 향하게 하십시오.
- 인접한 연기 후드의 급수 라인에 물 공급 입구 호스를 연결합니다.
- 천천히 켜고 물을 모니터링하여 응축기 튜브의 외부 챔버를 통해 부드럽게 흘러 들어오도록 합니다. 물 밸브를 약간 열거/닫아 필요에 따라 물 흐름을 조정합니다.
- 응축기 튜브 의 하단에 있는 입구 포트를 통해 물이 흐르고, 응축기 튜브를 위로, 그리고 응축기 튜브 의 상단에 있는 콘센트 포트밖으로 흘러나갈 수 있도록 합니다.
- 물 공급에 큰 기포가 없는지 확인하고 호스가 기계적으로 안정되어 있는지 확인하십시오.
참고: 화학 반응 용기의 끓는 솔루션은 응축기 튜브의 바닥에서 응축기 튜브 의 바깥 챔버를 통해 응축기 튜브 의 상단으로 천천히 흘러 서 물이 배수 호스를 통해 천천히 배출되도록합니다. 이 느리지만 연속적인 물 흐름은 응축기 튜브를 냉각하고 삶은 증기를 응축하고 회수하는 데 도움이됩니다. - 물이 응축기 튜브를 통해 부드럽게 흐르는지 확인하여 식힙니다.
- 신선한 질소를 질소 장갑 상자에 지속적으로 흐르고 장갑 상자를 제거합니다. 질소 장갑 상자에 약간의 진공을 당겨 질소와 톨루엔 증기가 장갑 상자 밖으로 펌핑되도록 질소 장갑 상자를 지속적으로 환기시다.
참고: 질소 장갑 상자와 로드록 사이의 이퀄라이제이트 밸브를 약간 열어 로들록의 진공을 당깁니다. 이퀄라이제이트 밸브를 완전히 열지 마십시오 또는 진공 레벨및 질소 흐름이 너무 높을 것이다. 시간이 지남에 따라 장갑 상자에 톨루엔/화학 증기를 지속적으로 플러시하고 환기시키기에 충분한 질소를 플로우하십시오. 진공 배기 라인은 연기 후드로 배출되어야합니다. - 교반 및 가열 맨틀에 자기 교반기로 톨루엔을 가열하고 교반하기 시작합니다. 톨루엔이 부드러운 종기에 접근하도록 허용합니다. 톨루엔의 인화점 온도에 접근하거나 초과하지 마십시오. 끓기 시작할 때 열을 줄입니다.
- 반응 유리제품(반응 용기 및 응축기 튜브)을 청소하기 위해 마그네틱 교반 바를 교반하여 30분 동안 톨루엔을 끓이고 증발시키십시오.
참고: 증발된 톨루엔은 응축기 튜브에서 냉각되고 응축되어 반응 용기속으로 다시 떨어뜨립니다. - 30분 후 히터와 자기 교반기를 끄고 톨루엔이 반응 용기 내부에서 증발하고 응축되는 것을 멈출 때까지 몇 분 동안 쿨린을 식힙니다.
- 톨루엔이 식은 후, 콘덴서 튜브를 조심스럽게 들어 올려 서클램프로 스탠드를 사용하여 이를 지지하여 반응 용기 위로 정지합니다. 클램프를 조이고 불안정할 수 있으므로 콘덴서 튜브를 제대로 지지하십시오.
- 반응 용기에서 톨루엔을 400mL 유리 비커에 붓습니다. 실수로 마그네틱 스터드 바를 붓지 않도록 주의하십시오. 반응 용기를 가열 및 교반 맨틀에 다시 놓습니다.
- 400mL 유리 비커에서 톨루엔을 소용돌이쳐 비커를 청소합니다. 더러운/사용된 톨루엔을 인화성 폐기물 병에 붓고 버리십시오. 400mL 유리 비커를 신선한 톨루엔으로 다시 청소한 다음 사용된 톨루엔을 인화성 폐기물 병에 넣습니다.
6. 톨루엔 및 올리엘라민 끓는 용액 준비
주의: 올일라민은 독성이 있고 부식성이 있으므로 신중하게 처리하십시오. 질소 장갑 상자 밖에서 올리엘라민을 처리하는 경우 화학 장갑, 화학 가운, 고글 및 얼굴 방패와 같은 필요한 개인 보호 장비 (PPE)를 착용하십시오. 질소 장갑 상자 안에 올리엘라민을 처리하는 경우, 새로운 / 깨끗한 XL 니트릴 장갑으로 장갑 상자 장갑을 커버해야합니다. 실수로 올리엘라민을 흘리지 않도록 주의하십시오. 일부 클린룸 와이프는 작은 유출을 흡수하는 데 도움이 장갑 상자 내부의 실험실 벤치 표면에 내려 놓을 수 있습니다.
- 질소 장갑 상자 내부에는 톨루엔 147mL(~150mL)의 끓는 용액과 반응 용기의 올릴라민 8.7mL(~9mL)를 만듭니다.
- 400mL 유리 비커를 사용하여 톨루엔의 147mL(~150mL)를 측정합니다. 유리 비커에서 톨루엔 147mL(~150mL)를 반응 용기에 붓습니다.
- 5mL 소형 유리 졸업 실린더를 사용하여 올릴라민의 8.7mL(~9mL)를 신중하게 측정합니다. 먼저 조심스럽게 측정하고 4mL을 부은 다음 4.7 mL을 작은 유리에서 올릴라민을 반응 용기에 주입합니다.
- 응축기 튜브를 유리 반응 용기로 조심스럽게 내려주세요.
- 물이 응축기 튜브의 외부 챔버를 통해 부드럽게 흐르고 있는지 확인하여 톨루엔 및 올릴리아민 증기를 식히고 응축하고 수집합니다.
- 가열 및 반응 용기에 올리엘라민과 톨루엔 용액을 저어 용액이 느리고 부드러운 끓이도록 합니다 (교반 및 가열 맨틀을 사용하여 마그네틱 교반 바가 회전하여 용액을 혼합합니다). 올릴라민과 톨루엔 용액이 완만한 끓어오르면 열을 조금 줄여 서서히 끓입니다. 톨루엔의 인화점에 접근하거나 초과하지 마십시오.
7. 테트라클로로우릭 산, 올리엘라민 및 톨루엔 주입 솔루션 준비
- 사출 용액 준비 시작 (150 mg 테트라 클로로아우릭 산, 3.6 mL 올리엘라민, 3.0 mL 톨루엔).
- 테트라클로로우릭 산이 신선하거나 공기, 물, 습기 또는 습도에 노출되지 않았는지 확인하십시오. 공기와 습기로부터 테트라클로로우리산을 보호하는 실험실 필름이나 씰을 제거합니다.
참고: 테트라클로로우리산은 수분/습기에 매우 민감합니다. 테트라클로로우리산 분말을 공기/물에 노출하는 것을 방지하기 위해 모든 노력을 기울여야 합니다. 테트라클로로우리산은 밀봉된 파우치에 들어있으며 새로운 컨테이너 용기는 수증기가 새로운 선박으로 유입되는 것을 막기 위해 왁스로 밀봉됩니다. 테트라클로로우릭 산의 새로운 배치는 ~ $ 100 비용, 하지만 수증기에 노출되지 않는 경우 1 년 지속해야합니다. 냉장고에 테트라클로로우릭 산의 새로운 미개봉 배치를 저장합니다. 열기 전에 새로운 미개봉 된 테트라 클로로우리산 배치를 질소 장갑 상자에 옮길 수 있습니다. 습도가 적절히 낮고 안정적인 수준(상대 습도 0.8% 미만)에 도달했을 때 질소 장갑 상자에 테트라클로로우릭산의 새로운 용기를 열어야 합니다. 열후 질소 장갑 상자에 테트라클로로우리산을 보관합니다. 테트라클로로우리산을 개봉한 후, 용기 뚜껑 주위에 실험실 필름을 싸서 용기를 밀봉하고 수증기와 오염물질이 용기에 들어가는 것을 방지합니다. - 질소 장갑 상자에PTFE 라이닝 캡을 microbalance/scale에 장착한 2개의 비수성 20mL 유리 바이알 중 하나를 배치하고 PTFE 라이닝 캡을 제거합니다.
- 테트라클로로우리산 분말을 계량하기 전에 20mL 유리 바이알을 스케일에 사용하여 마이크로 밸런스를 "다시 0"또는 "tare"해야 합니다.
- 질소 장갑 상자에 작은 금속 주걱을 사용하여 용기에서 마이크로 밸런스의 20mL 유리 바이알로 테트라클로로우리 산 분말을 스테트라클로로우리산 분말150 mg의 측정 된 무게로 증착합니다.
- 다른 비 수성 20 mL 유리 유리 유리 바이알에서 PTFE 줄 지어 캡을 제거 (현재 마이크로 밸런스에없는 빈 모자).
주의: 올일라민은 독성이 있고 부식성이 있으므로 신중하게 처리하십시오. - 5mL 소형 유리 졸업 실린더를 사용하여 올릴라민 3.6mL을 측정합니다. 5mL 소형 유리 기통에서 3.6mL의 올릴라민을 테트라클로로우리산 없이 20mL 유리 바이알에 조심스럽게 붓습니다.
- 5mL 소형 유리 졸업 실린더에 톨루엔 3.0mL를 조심스럽게 붓고 측정합니다. 5mL 소형 유리 기통에서 올릴라민이 있는 20mL 유리 바이알에 3.0mL의 톨루엔을 조심스럽게 붓습니다.
참고: 톨루엔을 졸업 유리 실린더에 너무 많이 붓면 과도한 용매를 인화성 폐기물 병에 부어 넣을 수 있습니다. 올릴라민과 톨루엔을 측정하기 위해 작은 5mL 졸업 유리 실린더를 사용하는 것이 가장 좋습니다. 부식성과 독성이기 때문에 올일라민을 흘리지 않도록 주의하십시오. - PTFE 라이닝 캡을 올릴라민과 톨루엔 내부의 20mL 유리 바이알에 다시 나사로 넣습니다. 클로즈드 유리 바이알을 흔들어 올릴라민과 톨루엔 용액을 함께 섞습니다.
- 20mL 용액 유리 유리 바이알을 엽니다. Oleylamine 및 톨루엔 용액으로 150 mg의 테트라클로로우르산 파우더를 유리 유리 바이알에 조심스럽게 붓습니다.
- PTFE 라이닝 캡을 유리 바이알에 다시 나사로 감습니다. 클로로아우릭 산, 올리엘라민 및 톨루엔으로 닫힌 유리 유리 유리병을 흔들어 서 용액을 함께 섞습니다. 용액을 흔들어 두면 철저히 혼합되었는지 확인하십시오.
참고: 테트라클로로우릭 산, 올릴라민 및 톨루엔 주입 용액은 보충 도 4에도시된 바와 같이 흔들리고 혼합한 후 진한 빨간색 또는 보라색으로 바뀌어야 한다.
8. 테트라클로로우릭 산, 올리엘라민 및 톨루엔 용액을 선박에 주입
- 물이 응축기 튜브의 바닥으로 천천히 흐르고 응축기 튜브의 상단위로 위로 올라가야 합니다. 물 밸브를 조심스럽게 열거/닫아 필요에 따라 물 흐름을 조정합니다.
- 유리 반응 용기의 올리엘라민 과 톨루엔 용액이 부드러운 종기상태이며, 일부 톨루엔과 올리엘라민이 응축기 튜브로 증발합니다. 자기 교반기가 켜지는지 확인합니다.
- 유리 제품을 지원하기 위해 클램프스탠드를 사용하여 반응 용기 위에 응축기 튜브를 올립니다. 테트라클로로우릭 산, 올리엘라민 및 톨루엔 용액을 반응 용기에 주입하기에 충분한 공간과 여유 공간이 있는지 확인하십시오.
- 알루미늄 호일 (파이펫을 깨끗하게 유지하기 위해 파이펫을 보호한) 긴 졸업 유리 파이펫을 제거하고 파이프에 밸브가있는 고무 전구를 부착하십시오. 고무 전구를 밸브로 조작하여 흡입하여 긴 졸업 유리 파이펫으로 용액을 분출하는 데 익숙해지도록 하십시오.
- 테트라클로로우리산, 올릴라민, 톨루엔 주입 용액으로 PTFE 라이닝 캡으로 폐쇄된 20mL 비수성 유리 바이알을 흔들어 잘 혼합되도록 한다. 캡을 제거하여 사출 용액으로 20mL 유리 유리 바이알을 엽니다.
- 고무 전구를 압착하면서 상부 밸브를 눌러 고무 전구를 수축시보릅니다. 테트라클로로우릭산, 올릴라민, 톨루엔 주입 용액을 사용하여 20mL 유리 유리 바이알에 긴 졸업 유리 파이펫의 끝을 조심스럽게 배치합니다.
- 긴 졸업 유리 파이펫에 연결된 고무 전구의 하부 밸브를 부드럽게 눌러 테트라클로로우릭 산, 올릴라민 및 톨루엔 주입 용액을 유리 파이펫에 천천히 끌어올립니다.
참고: 보조 도 5는 반응 용기에 용액을 주입하기 직전에 밸브가 있는 고무 전구가 있는 긴 졸업 유리 파이펫에 주입되는 주입 용액을 보여줍니다. 실제로 테트라클로로우릭 산, 올리엘라민 및 톨루엔 용액을 실제로 그리기 및 주입하기 전에 밸브(예를 들어, 일부 톨루엔)를 사용하여 긴 졸업 된 유리 파이펫을 작동하는 것이 유리 파이펫을 실제로 작성하는 것이 유리 파이펫을 연습하는 것이 유리일 수 있습니다. - 유리 파이펫의 끝을 반응 용기의 개구부에 조심스럽게 배치하고, 반응 용기에 올리엘라민과 톨루엔의 끓는 용액에 테트라클로로아우릭 산, 올리엘라민 및 톨루엔 주입 용액을 신속하게 주입한다.
참고: 금 나노 입자가 핵을 형성하고 성장하기 시작함에 따라 용액 색상은 처음에는 약 1분 이내에 빨간색에서 노란색으로 흰색으로 변경되어야 합니다. - 스탠드의 클램프를 사용하여 응축기 튜브를 반응 용기로 다시 내려갑니다.
- 금 나노 입자 화학 반응 용액을 2 시간 동안 부드러운 끓입니다.
참고: 끓는 용액의 톨루엔 증기는 튜브에 응축되어 반응 용기로 다시 떨어져야 합니다. 몇 분 동안 반응 혼합물의 색상은 흰색에서 노란색으로 밝은 분홍색으로 변경된 다음 금 나노 입자가 커짐에 따라 빨간색으로 바뀌어야 합니다. 1-2 시간 동안 반응 혼합물의 색상은 점차 밝은 빨간색에서 깊은 빨간색 / 보라색으로 변경해야합니다. - 반응 용액을 가열 한 후 2 시간 동안 히터를 끕니다.
참고: 이 시점에서 용액은 실온으로 자연스럽게 냉각될 수 있거나 용액에 ~100mL의 메탄올을 추가하여 즉시 담금질할 수 있습니다. 현재 가장 잘 알려진 방법은 솔루션을 즉시 담금질하는 대신 솔루션이 자연스럽게 냉각되도록 하는 것입니다. - 용액이 1 시간 동안 실온으로 자연스럽게 식힙니다 (권장); 또는 메탄올의 100mL로 즉시 금 나노 입자 용액을 담금 (권장하지 않음).
9. 금 나노 입자 용액을 냉각 한 후 메탄올로 반응을 담금질
- 히터가 꺼져 있고 용액이 냉각되었는지 확인합니다.
- 응축기 튜브를 통해 흐르는 물을 중지합니다. 인접한 연기 후드의 싱크/배수구에서 물 배수 호스를 조심스럽게 제거하고 연기 후드의 진공 포트에 연결하십시오.
- 배수 호스에 진공을 당겨 응축기 튜브와 배수 호스의 물을 빨아. 클램프로 스탠드에서 응축기 튜브를 조심스럽게 제거하고 질소 장갑 상자에 수평으로 놓습니다.
참고: 유리 응축기 튜브에 당겨지는 진공은 응축기 튜브 내의 물을 증발시켜야 합니다. - 질소 장갑 상자에, 50 mL 원심 분리튜브 (수량 12)의 각각에 메탄올의 ~35 mL을 부어.
참고: 메탄올은 금 나노 입자를 청소하고 세척하기 위해 합성 공정에서 반응하지 않은 시약 및 부산물을 제거하는 데 사용됩니다. 50 mL 원심분리기 튜브는 테스트 튜브 랙에서 똑바로 유지되어야합니다. - 금 나노 입자 용액을 메탄올로 50mL 원심분리기 튜브(수량 12)에 동일한 볼륨(~12mL)으로 붓습니다. 각 원심분리기 튜브에 금 나노 입자 용액을 붓는 동안 실수로 마그네틱 교반 바를 붓지 않도록주의하십시오.
참고: 보충도도 6은 메탄올을 가진 50mL 원심분리기 튜브 각각에 부어지는 금 나노입자 용액의 ~12mL을 나타낸다. ~12mL의 금 나노입자 용액을 각각 50mL 원심분리기 튜브에 넣고 ~35mL의 메탄올을 가진 후, 각 원심분리관은 ~47mL의 용액(50mL 마크보다 약간 낮음)을 가져야 한다. - 잔여 금 나노입자 용액을 원심분리기 튜브 사이에 균등하게 분배합니다.
- 50mL 원심분리기 튜브에 캡을 나사로 조이면 닫고 캡을 조입니다.
- 유리 응축기 튜브에서 입구와 콘센트 호스를 분리하고 입구와 콘센트 호스를 다른 개로 공급하여 함께 연결한 다음 튜브연결을 밀봉하기 위해 튜브의 연결을 밀봉합니다. 호스에 당겨지는 진공을 끕니다.
참고: 튜브는 물이나 수증기가 실수로 질소 장갑 상자에 들어가는 것을 방지하기 위해 연결되고 밀봉됩니다. - 적재록을 통해 질소 장갑 상자에서 금 나노입자 용액과 메탄올을 가진 50mL 원심분리기 튜브를 제거한다. 또한 질소 장갑 상자에서 메탄올 병과 톨루엔 병을 제거합니다. 인접한 연기 후드에 넣습니다.
- 또한 유리 반응 용기, 자기 교반 바, 유리 콘덴서 튜브, 긴 유리 졸업 파이펫 및 로드 잠금을 통해 질소 장갑 상자에서 밸브가있는 고무 전구를 제거합니다. 인접한 연기 후드에 넣습니다.
- 각 50mL 원심분리기 튜브의 상단을 샘플 번호(예: 1, 2, 3, 4,...)로 캡에 라벨을 부착하여 다양한 샘플을 추적합니다.
참고: 금 나노입자 용액과 유리제품/소모품을 제거한 후, 질소 장갑 박스는 신선한 질소를 글러브박스에 흘린 후 약간의 진공을 당겨 토루엔/올리엘라민 증기를 환기시킴으로써 몇 시간 또는 하룻밤 동안 계속 환기되어야 합니다. 진공 배기 라인은 연기 후드로 배출되어야합니다. 질소 장갑박스는 또한 여과 시스템에서 수분/용매를 제거하기 위해 재생 가스로 재생되어야 합니다. 일부 질소 장갑상자는 용매 증기를 제거하는 데 도움이되는 용매 트랩과 함께 제공 될 수 있습니다.
10. 톨루엔과 메탄올로 금 나노입자를 세척하고 정화
참고: 금 나노입자가 있는 각 50mL 원심분리기 튜브는 톨루엔 10mL, 메탄올 40mL로 세척및 정제되어 한 번에 6원심분리기 튜브를 배치하여 금 나노입자를 세척합니다. 원심분리기 튜브는 동일한 양의 금 나노 입자 용액을 가져야하며 동등하게 가중치를 가지고 균형을 이루어야합니다.
- 금 나노 입자 용액이있는 50 mL 원심분리기 튜브 중 6 개튜브를 원심분리기에 넣습니다.
- 원심분리기의 뚜껑을 닫고 금 나노 입자를 회전하기 위한 다음 설정을 입력합니다.
RPM: 2328
RCF: 1000
시간: 5분 - 원심분리기의 금 나노입자 용액과 메탄올을 가진 12개의 원심분리기 튜브 중 6개를 회전시 시작합니다.
- 금 나노 입자가있는 처음 6 원심 분리관이 회전한 후 원심 분리기에서 튜브를 부드럽게 제거하십시오. 원심분리관을 튜브 랙에 배치하면서 금 나노입자 펠릿을 방해하지 않도록 주의하십시오.
참고: 보충 도 7은 원심 분리 후 50mL 원심분리기 튜브에 금 나노입자 용액이 어떻게 나타나는지 보여줍니다. 원심력은 용액의 금 나노입자를 끌어내어 메탄올과 톨루엔에서 분리합니다. 금 나노 입자는 각 원심 분리기 튜브의 하단에 펠릿으로 침전됩니다. 상피 메탄올/톨루엔 용액은 다크 골드 나노입자 펠릿 위에 명확하고 투명한 것으로 보이며, 이는 원심분리가 용액으로부터 금 나노입자를 침전시켰다는 것을 나타낸다. - 금 나노입자 용액과 메탄올을 원심분리기에 넣은 12개의 원심분리기 튜브 중 마지막 6개튜브를 배치합니다. 원심분리기의 뚜껑을 닫고 이전과 동일한 원심분리기 설정을 입력합니다. 원심분리기에서 튜브를 회전하기 시작합니다.
- 마지막 6원심분리기 튜브가 회전한 후 원심분리기에서 튜브를 부드럽게 제거합니다. 원심분리관을 튜브 랙에 배치하면서 금 나노입자 펠릿을 방해하지 않도록 주의하십시오.
- 금 나노 입자와 원심 분리 튜브의 모든 것을 연기 후드에 조심스럽게 운반하고 운송 중에 방해하거나 교반하지 않도록하십시오.
- 폐 메탄올을 가연성 폐기물 용기/비커에 천천히 부드럽게 붓습니다. 방해하지 말고 원심분리관 바닥에 검은 금 나노 입자 펠릿을 붓거나 잃지 않도록주의하십시오.
참고: 첫 번째 메탄올 린스 주기가 완료되었습니다. - 연기 후드에 검은 나노 입자 펠릿이있는 원심 분리 튜브 각각에 신선한 톨루엔 ~10 mL을 부어 두 번째 메탄올 린스 사이클을 시작합니다. 캡을 다시 나사로 돌려 50mL 원심분리기 튜브를 닫습니다.
- 검은 액체/침전/금 나노입자가 10mL 톨루엔 용액에 재연 및 분산될 때까지 50mL 원심분리기 튜브의 각각 소용돌이가 흐리고 어둡게 보입니다. 각 원심분리기 튜브의 바닥을 확인하여 대부분의 검은 잔류물(금 나노입자)이 용액으로 재장매되었는지 확인합니다.
참고: 보충 도 8금 나노 입자 용액과 톨루엔이 소용돌이치고 재중단되는 원심분리기 튜브를 보여줍니다. 금 나노 입자를 초음파 화하는 것보다 금 나노 입자에 소용돌이가 훨씬 더 부드럽고 부드럽습니다. 초음파 처리금 나노 입자에서 올리라민 리간드를 제거하고 금 나노 입자의 응집 및 침전을 일으킬 수 있으므로 금 나노 입자를 초음파 처리하지 마십시오.
참고: 보충 도 9금 나노 입자 솔루션은 각 금 나노 입자 펠릿을 톨루엔의 ~10 mL로 피질하여 용액으로 재장매될 때 금 나노 입자 용액이 어떻게 나타나는지 보여줍니다. - 톨루엔과 나노입자를 가진 원물 원심분리기 튜브 각각에 신선한 메탄올을 ~40mL를 붓고, 각 원심분리기 튜브에 이미 있는 톨루엔 10mL로, 각 50mL 원심분리기 튜브에 총 ~50mL의 용액이 있다. 캡을 50mL 원심분리기 튜브에 다시 나사로 고정하여 튜브를 닫고 캡이 꽉 고정되어 있는지 확인합니다.
- 원심분리기 튜브를 원심분리기에 넣습니다. 원심분리기의 원심분리기 튜브를 회전하여 금 나노입자를 각 튜브의 하단에 있는 펠릿으로 수집하며, 한 번에 6개의 원심분리기 튜브를 채취한다. 이전과 동일한 원심분리기 설정을 사용합니다(RCF 1000, 5분).
- 원심분리기가 멈춘 후 나노입자로 튜브를 조심스럽게 꺼낸 다음 조심스럽게 연기 후드로 가져 가라(운송 중에 방해하거나 교반하지 않도록 노력하십시오). 폐기물 톨루엔과 메탄올을 인화성 폐기물 용기/비커에 조심스럽게 붓습니다.
참고: 두 번째 메탄올 린스 주기가 완료되었습니다. - 세 번째 및 최종 헹구기 사이클의 경우 톨루엔 10mL에서 소용돌이를 만들고, 메탄올 40mL에서 세척하고, 원심분리하고, 톨루엔/메탄올 용매를 조심스럽게 쏟아붓기 위해 이전과 동일한 과정을 따르십시오. 각 50mL 원심분리기 튜브의 금 나노입자가 톨루엔으로 재장매되고 메탄올로 3번 세척되도록 하십시오.
11. 금 나노 입자 건조
참고: 50mL 원심분리기 튜브내의 금 나노입자가 3회 분리된 후, 톨루엔과 메탄올이 마지막으로 쏟아져 나간 후, 금 나노입자는 남은 용매를 증발시키기 위해 건조될 필요가 있다. 금 나노 입자를 건조하고 용매를 증발하는 두 가지 방법이 있습니다 :
- 옵션 1 - 질소 건 (권장되지 않음):
- 연기 후드에 질소 총이나 밸브를 사용하여 튜브 바닥에 금 나노 입자의 검은 펠릿을 포함하는 원심 분리관을 부드럽게 건조시킵니다.
- 너무 많은 질소 압력을 사용하지 않도록주의, 또는 깨지기 쉬운 금 나노 입자 펠릿이 빠질 수 있습니다.
참고: 금 나노입자를 질소 총으로 말리는 것은 금 나노입자 펠릿이 손상되나 분실될 수 있기 때문에 이상적이지 않습니다.
- 옵션 2 - 진공 건조(권장):
- 튜브가 여전히 덮여 있도록 금 나노 입자 펠릿으로 50 mL 원심 분리기 튜브의 캡을 느슨하게하지만 용매는 튜브 내부에서 증발하고 탈출 할 수 있습니다.
- 질소 장갑 상자의 진공 하중 잠금 장치 안에 금 나노 입자튜브랙을 놓습니다. 외부 하중 잠금 도어를 닫고 밀봉하고 밸브를 진공 펌프에 열어 하중 잠금 장치에서 진공을 당기기 시작합니다.
- 약 절반의 게이지 압력(~-15inHg)까지 펌핑하여 용매를 증발시키고 나노입자를 건조시킵니다.
- 중간 진공 압력 (반 게이지, ~-15 inHg)에 적중 잠금에 금 나노 입자를 두고 ~ 5 분. 낮은 압력으로 펌핑하지 말고 너무 오래 진공 상태로 두지 마십시오, 또는 올릴라민 리간드가 분리 될 수 있습니다.
- 금 나노 입자가 금 나노 입자를 건조하고 나머지 용매를 증발하기 위해 몇 분 동안 진공 상태에 있었던 후, 부하 잠금이 대기압에 도달 할 때까지 질소로 하중 잠금을 제거합니다.
- 하중 잠금에서 금 나노 입자와 50 mL 원심 분리 관을 제거하고 연기 후드에서 금 나노 입자 펠릿의 건조를 검사합니다.
참고: 보충 도 10은 50mL 원심분리기 튜브의 바닥에 말린 금 나노 입자 펠릿이 진공 건조를 어떻게 돌봐야 하는지를 보여줍니다. 50mL 원심분리기 관 내부에 여전히 일부 용매가 있는 경우, 금 나노입자는 나머지 용매를 증발시키기 위해 더 건조될 필요가 있다. 진공 건조는 질소 건 건조와 같은 보다 공격적인 방법에 비해 금 나노 입자 펠릿을 손상시키거나 잃을 가능성이 적기 때문에 건조가 바람직한 방법입니다. 진공 적재 잠금 장치를 사용할 수 없거나 선호하는 경우 금 나노 입자가 진공 건조기에서 건조 될 수 있습니다.
- 금 나노 입자 펠릿이 건조 한 후, 원심 분리 튜브에 단단히 다시 캡을 나사.
- 단단히 닫힌 캡 주위에 실험실 필름을 감싸서 원심분리기 튜브를 내부에 금 나노 입자 펠릿으로 밀봉하십시오.
- 금 나노 입자 침전 펠릿과 50 mL 원심 분리튜브를 라벨로 라벨링하여 "말린 Au NP"와 날짜(예: 9-28-2020)와 같은 적절한 설명 라벨을 부착합니다.
- 밀봉 된 원심 분리기 튜브를 말린 금 나노 입자 펠릿과 함께 2 ° C - 8 ° C 냉장고 내부에 놓습니다. 트레이 또는 50mL 원심분리기 튜브 랙을 사용하여 튜브를 똑바로 잡습니다.
참고: 보충 도(11)는 실험실 필름으로 감싸고, 라벨을 부착하고, 2°C - 8°C 냉장고에 보관된 원심분리기 튜브를 나타낸다. 각 원심분리기 튜브는 재중단 된 금 나노 입자의 용액을 만드는 데 사용될 때까지 냉장고에 보관 할 수 있습니다.
12. 화학 반응 유리 제품 청소 (골드 나노 입자 합성 후)
주의: 골드 에트챈트 TFA와 아쿠아 레지아는 부식성입니다. 화학 장갑, 화학 가운, 고글 및 얼굴 방패와 같은 필요한 개인 보호 장비 (PPE)를 착용하십시오. 필요한 PPE를 착용하면서 산성 젖은 벤치에서만 부식성 용액을 처리합니다.
- 연기 후드에서 유리 반응 용기를 아세톤으로 청소하고 유리 반응 용기에서 아세톤을 소용돌이어 잔류 금 나노 입자 용액을 씻어 낸 다음 더러운 아세톤을 더러운 용매 수집 비커에 버리고 더러운 용매를 인화성 폐기물 병으로 폐기하십시오.
- 산습벤치에서는, 응축기 튜브가 부착된 유리 반응 용기를 600mL 비커에 배치하여, 추가 지원을 위해 산습 벤치의 측벽에 콘덴서 튜브의 측면을 놓는다.
- 화학 반응 유리제품(콘덴서 튜브, 반응 용기, 유리 파이펫) 및 마그네틱 교반바를 세척하여 1:1을 혼합한 사용 ~300mL 골드 에트챈트 TFA 용액(이전에 저장되어 재사용을 위해 따로 설정됨)을 콘덴서 튜브 및 반응 용기 유리 제품에 혼합하였다. 마그네틱 스터드 바와 긴 유리 졸업 파이펫을 응축기 튜브에 넣습니다. 콘덴서 튜브를 필요에 따라 DI 워터로 채우고 골드 에탕 트 TFA 욕조가 30 분 동안 유리 제품을 앉아서 청소 할 수 있도록하십시오.
- 30분 후, 응축기 튜브와 반응 용기 사이의 씰을 깨고 모든 금 에트챈트 용액을 반응 용기에 수집하고, 사용된 금 에트챈트 용액을 400mL 비커에 붓는다. 골드 에트락액을 사용한 골드 에트챈트 용액을 화학 폐기물 병에 붓습니다.
- 여전히 산성 젖은 벤치에, 화학 반응 유리 제품 및 자기 교반 바를 세척 3-4 나머지 골드 에탕 솔루션을 플러시 DI 물로, 다음 화학 반응 유리 제품 및 자기 교반 바는 추가 30 분 동안 DI 수조에 앉아 허용.
- DI 수조에 앉아 30 분 후, 물을 비우고 산 젖은 벤치 배수구 아래로 물을 씻어 DI 물 총을 사용합니다. 아세톤으로 헹구고 질소 총으로 유리 제품을 건조시라.
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Representative Results
도 1은 금 나노입자 합성 화학 반응 혼합물 용액(테트라클로로리산, 올리엘라민 및 톨루엔)이 반응 용기에서 처음 끓는 동안 몇 분 동안 점차 적으로 색을 변화시켜야 하는지를 보여줍니다. 선명함에서 밝은 노란색(왼쪽 이미지), 라이트 핑크(가운데 이미지), 라이트 레드(오른쪽 이미지)까지. 용액의 변화하는 색상은 시간이 지남에 따라 핵을 형성하고 더 크게 성장하기 시작하면서 금 나노 입자의 변화하는 크기의 표시입니다. 일반적으로 금 나노 입자 용액은 금 나노 입자가 핵을 형성하고 성장함에 따라 시간이 지남에 따라 더 어둡고 빨간색 / 보라색이되어야합니다. 도 2는 2시간 의 끓는 후 금 나노입자 합성 화학 반응 혼합물용액의 최종 진한 빨간색/보라색색을 나타낸다. 금 나노 입자 용액의 어두운 빨간색 / 보라색 색상은 직경 ~ 12 nm인 금 나노 입자의 농축 용액의 특징입니다. 도 3은 금 나노입자의 크기와 단백성을 특성화하는 데 사용되는 금 나노입자 단층(실리콘 기판에 증착된 후)의 스캐닝 전자 현미경(SEM) 이미지를 나타낸다. 금 나노 입자는 모두 매우 단색 분산된 경우 거의 동일한 크기/직경을 갖는 것처럼 보일 것입니다. 금 나노 입자가 다분산인 경우 크기 /직경에 큰 변화가 있습니다. 대부분의 응용 분야에서 단화성은 일반적으로 다분산성이 아닌 선호됩니다. 도 4는 금 나노 입자의 스캐닝 전자 현미경 (SEM) 이미지와 금 나노 입자에 대한 2 nm ±의 직경을 나타내는 직경 측정을 나타낸다. 이 금 나노 입자는 상당히 단분산 된 것으로 보인다.
| 솔루션 유형 | 항목 번호 | 화학 물질의 양 및 종류 | 댓글/설명 |
| 주사 | 1 | 150 mg의 테트라클로로아우리산 (HAuCl4)(0.15 mmol) | 반응 용기에 주입하기 위한 |
| 2 | 올릴라민 3.0g(3.7mmol, 3.6mL) | ||
| 3 | 톨루엔 3.0mL | ||
| 비등 | 1 | 올릴라민 5.1g(6.4mmol, 8.7mL) | 반응 용기에 끓는 경우 |
| 2 | 톨루엔 147mL | ||
| 세척/정화 | 1 | 톨루엔 10mL (x3 헤이세)(x12 튜브) = 톨루엔 360mL | 금 나노 입자를 세척 /정화용 |
| 2 | 메탄올 40mL (x3 세세스) (x12 튜브) = 메탄올 1.44 L | ||
| 골드 에트찬트 | 1 | 금 에트 트파의 150 mL [또는 아쿠아 레지아] | 화학 반응 유리 제품 / 소모품을 청소하기위한 |
| 2 | 150mL의 디온화(DI) 물 |
표 1: 화학적 양 이 표는 사출 용액, 끓는 용액, 세척 /정제 용액 및 금 에트찬 액액을 준비하는 데 필요한 화학 물질의 양과 유형을 보여줍니다.
보충 도 1: 골드 Etchant TFA 솔루션으로 화학 반응 유리 제품을 청소. 이 그림은 화학 반응 유리제품(콘덴서 튜브, 반응 용기, 유리 파이펫) 및 자기 교반바를 -300mL 혼합물로 세척하고 금에텐트 TFA 용액의 ~150mL및 -150mL의 DI 워터(1:1 혼합물)를 콘덴서 튜브 및 반응 용기 유리기에서 나타낸다. 마그네틱 교반 바와 긴 유리 졸업 파이펫은 콘덴서 튜브에 배치되며, 금에탕TFA 목욕은 산성 젖은 벤치에서 30 분 동안 유리 제품을 앉아서 청소해야합니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보조 그림 2: 질소 장갑 상자로 전송되기 전에 깨끗한 유리 제품 및 소모품. 이 그림은 세척 및 건조 후 유리 제품 및 공급을 보여줍니다. 유리 제품 및 소모품은 알루미늄 호일로 포장/덮여 서 먼지/이물질로부터 보호한 후 질소 장갑 상자로 옮겨져 있습니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 도 3: 질소 장갑 상자에 금 나노 입자 합성 실험 설정. 이 그림은 질소 장갑 상자에 금 나노 입자 합성 실험 설정을 나타낸다. 유리 반응 용기는 히터/교반기 위에 유리 유리 메쉬 리셉터클 위에 놓여 있으며, 응축기 튜브는 유리 반응 용기 위에 연결됩니다. 응축기 튜브는 클램프가 있는 스탠드에 의해 기계적으로 지지됩니다. 응축기 튜브의 물 입구및 출구 포트에 연결된 두 개의 호스(튜브 의 바닥에 입구 포트, 튜브 상단의 출구 포트)가 있어 응축기 튜브의 바닥에서 응축기 튜브의 맨 위로 물이 흐르고 튜브를 냉각시키고 내부의 증기를 응축시합니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 도4: 주입 하기 전에 테트라 클로로아우릭 산, 올리엘라민 및 톨루엔 용액을 혼합. 이 수치는 PTFE 라이닝 캡이 있는 비수성 용액 20mL 유리 유리 바이알에서 혼합된 후 테트라클로로우릭 산, 올리엘라민 및 톨루엔 주입 용액을 나타낸다. 사출 솔루션 은 흔들고 혼합 한 후 어두운 빨간색 또는 보라색을 볼 수 있어야합니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 도 5: 유리 파이펫을 사용하여 반응 용기에 용액을 주입할 준비를 합니다. 이 그림은 테트라클로로우리산, 올릴라민 및 톨루엔 주입 용액이 밸브가 있는 고무 전구가 있는 긴 졸업 유리 파이펫에 유입되는 것을 보여주고, 유리 반응 용기에 올릴라민과 톨루엔의 끓는 용액에 빠른 분출을 한 번 빠르게 주입하기 직전. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 도 6: 각 50 mL 원심 분리기 튜브에 골드 나노 입자 용액의 ~ 12 mL를 붓는다. 이 그림은 각 튜브에 ~35mL의 메탄올을 가진 50mL 원심분리기 튜브 각각에 고르게 부어지는 금 나노입자 용액의 ~12mL을 나타낸다. 메탄올은 금 나노 입자를 청소하고 세척하기 위해 반응하지 않은 시작 재료 및 부산물을 제거하는 데 사용됩니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 도 7: 원심 분리 후 50 mL 원심 분리기 튜브, 하단에 골드 나노 입자 펠릿. 이 수치는 원심분리 후 50mL 원심분리기 튜브에 금 나노입자 용액이 어떻게 나타나는지 보여주며, 금 나노입자는 각 원심분리기 튜브의 바닥에 있는 어두운 금 나노입자 펠릿으로 수집된다. 어두운 금 나노 입자 펠릿 위에, 상피 메탄올 / 톨루엔 용액은 원심 분리가 용액에서 금 나노 입자를 침전했다는 것을 나타내는 명확하고 투명한 것으로 보인다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 도면 8: Toluene의 ~10 mL로 충전 한 후 Au NPs와 50 mL 원심 분리기 튜브를 소용돌이. 이 수치는 금 나노 입자 용액과 톨루엔이 소용돌이및 재중단되는 원심분리기 튜브를 보여줍니다. 금 나노 입자를 초음파 화하는 것보다 금 나노 입자에 소용돌이가 훨씬 더 부드럽고 부드럽습니다. 금 나노 입자는 초음파 처리금 나노 입자에서 올리라민 리간드를 제거하고 금 나노 입자의 응집 및 침전을 일으킬 수 있기 때문에 초음파 처리해서는 안됩니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 도 9: 금 나노 입자 펠릿/ 잔류물이 거의 완전히 재중단 될 때까지 소용돌이. 이 수치는 금 나노 입자가 톨루엔의 ~ 10mL로 각 금 나노 입자 펠릿을 소용돌이시켜 용액으로 재질될 때 금 나노 입자 용액이 어떻게 나타나는지 보여줍니다. 50mL 원심분리기 튜브는 검은 액체/침전/금 나노입자가 톨루엔에 재주리및 분산될 때까지 소용돌이쳐야 하며, 용액은 흐리고 어둡게 보입니다. 원심분리기 튜브의 바닥은 거의 전부 또는 대부분의 검은 나노 입자 잔류물이 용액으로 재중단되었는지 확인하기 위해 검사되어야 합니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 도 10: 말린 금 나노 입자 펠릿 50 mL 원심 분리 튜브. 이 그림은 50mL 원심분리기 튜브의 바닥에 말린 금 나노 입자 펠릿이 진공 건조 후 어떻게 보아야 하는지 보여줍니다. 50mL 원심분리기 튜브내의 금 나노입자가 3회 세척된 후, 톨루엔과 메탄올이 마지막으로 쏟아져 나간 후, 금 나노입자는 나머지 용매를 증발시키기 위해 건조될 필요가 있다. 진공 건조는 질소 건 건조와 같은 보다 공격적인 방법에 비해 금 나노 입자 펠릿을 손상시키거나 잃을 가능성이 적기 때문에 건조가 바람직한 방법입니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 도1 11: 캡 튜브, 실험실 필름, 라벨 튜브랩, 2°C - 8°C 냉장고에 저장. 이 그림은 실험실 필름으로 감싸고 라벨을 부착하고 2 °C - 8 ° C 냉장고에 저장한 원심분리기 튜브를 보여줍니다. 금 나노 입자 침전 펠릿을 가진 50 mL 원심분리기 튜브는 이름, 샘플 번호 및 날짜와 같은 적절하게 설명 된 라벨로 표시되어야합니다. 트레이 또는 50mL 원심분리기 튜브 랙을 사용하여 냉장고에 튜브를 똑바로 고정할 수 있습니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
그림 1: 금 나노 입자 솔루션 주입 후 몇 분 동안 색상을 변경합니다. 이 수치는 금 나노입자 합성 화학 반응 혼합물 용액(테트라클로로우릭산, 올리엘라민 및 톨루엔)이 처음에 반응 용기에서 끓어오르면서 몇 분 동안 점차 색을 변화시켜야 하는지 를 보여줍니다. 선명함에서 밝은 노란색(왼쪽 이미지), 라이트 핑크(가운데 이미지), 라이트 레드(오른쪽 이미지)까지. 용액의 변화하는 색상은 시간이 지남에 따라 핵을 형성하고 더 크게 성장하기 시작하면서 금 나노 입자의 변화하는 크기의 표시입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2: 금 나노 입자 용액은 끓는 2 시간 후 어두운 빨간색 / 보라색입니다. 이 그림은 반응 용기에서 2시간 동안 끓인 후 금 나노입자 합성 화학 반응 혼합물용액의 최종 진한 빨간색/보라색 색을 나타낸다. 금 나노 입자 용액의 어두운 빨간색 / 보라색 색상은 직경 ~ 12 nm인 금 나노 입자의 농축 용액의 특징입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3: 금 나노 입자 단층의 전자 현미경 (SEM) 이미지를 스캔합니다. 이 수치는 금 나노 입자 단층의 주사 전자 현미경 (SEM) 이미지를 보여줍니다 (실리콘 기판에 증착 된 후) 이는 금 나노 입자의 크기와 단색을 특성화하는 데 사용된다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 4: 금 나노 입자 직경 측정과 전자 현미경 (SEM) 이미지를 스캔합니다. 이 그림은 금 나노 입자의 주사 전자 현미경 (SEM) 이미지와 금 나노 입자에 대한 직경 ~12 nm +/- 2 nm의 직경을 나타낸다는 것을 보여줍니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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Discussion
위에 제시된 금 나노입자 합성 프로토콜을 수행하면 ~12nm 직경과 상당히 높은 단전도(± 2nm)를 가진 금 나노입자를 생성해야 한다. 그러나, 잠재적으로 금 나노 입자의 크기 / 직경 및 단전성 / 다분산성을 변경하도록 조정할 수있는 몇 가지 중요한 단계 및 공정 매개 변수가 있습니다. 예를 들어, 전구체 용액을 반응 용기에 주입하고 테트라클로로우리산, 올리엘라민 및 톨루엔 용액이 2시간 동안 끓도록 허용한 후, 반응 용액의 즉각적인 담금질을 하거나 지연된 담금질 및 자연 냉각을 할 수 있는 옵션이 있다. 즉각적인 담금이 필요한 경우, 2시간 가열 반응 단계가 완료된 직후, 100mL의 메탄올이 반응 용기에 첨가되어 금 나노입자 생성물을 침전시한다. 즉각적인 담금질은 핵화가 포화 용액의 모든 나노 입자에 대해 거의 동시에 발생하기 때문에 더 나은 분산 관계를 제공할 수 있습니다. 용액이 더 오래 잠기지 않은 채로 남아 있는 반면, 나노 입자의 크기는 크지만 더 무작위로 생성됩니다. 지연된 담금질과 자연 냉각이 원하는 경우 2시간 가열 반응 단계가 완료되면 용액이 1시간 동안 실온으로 자연스럽게 냉각될 수 있습니다. 대안적으로, 용액은 금 나노 입자 생성물을 침전시키기 위해 메탄올의 100mL가 추가되기 전에 다음 날 (예를 들어, 하룻밤 기다려)까지 더 오래 냉각될 수 있습니다. 연구원은 즉시 담금질 및 지연 된 담금 질, 그리고 1 시간 지연 담금 대 하룻밤 지연 담금 을 실험 할 수 있습니다 어떤 방법은 크고 매우 단일 분산 금 나노 입자를 만들기위한 최상의 결과를 생성합니다. 1시간 지연된 담금은 현재 고극분산성이 높은 금 나노입자를 생산하는 것이 권장되는 절차이지만, 어떤 절차가 우수한 결과를 산출할지는 아직 결정되지 않았기 때문에 몇 가지 추가 실험 조사가 도움이 될 수 있다.
금 나노 입자의 단색에 영향을 미치는 프로토콜의 또 다른 중요한 단계는 전구체의 신속한 주입이며, 포화 용액이 매우 짧은 시간 간격을 통해 가능한 한 많은 핵을 형성 할 수 있도록합니다. 전구체 주입 직후, 몇몇 새로운 핵 양식 및 금 원자는 기존 핵에만 결합되어야 합니다. 높은 단전도에 필요한 것은 핵 형성 기간에 비해 길고 일관된 성장 기간입니다. 높은 성장: 핵화 시간 비율은 단전도에 유익해야 합니다. 이 계정에, 전구체 용액을 매우 빠르게 주입하는 것은 높은 단전도에 중요하며, 반응(지연된 담금질)을 담금질하기를 기다리는 것도 단조로운 증가를 위한 도움이 될 수 있다. 그러나, Ostwald 익음의 경쟁 메커니즘(13) 다분산성에 대한 구동 요소입니다. 작은 나노 입자의 표면에 금 원자의 표면 에너지는 큰 나노 입자의 표면에 금 원자의 표면 에너지보다 높다. 오스트발트 익스펜싱은 작은 나노 입자의 수축과 큰 입자의 성장을위한 열역학구동력이다 14. 이것은 솔루션에서 시간이 지남에 따라 발생할 수있는 현상입니다.
고려해야 할 또 다른 변수는 금 나노 입자에 올리라민 리간드 층의 안정성이며, 금 나노 입자 표면이 올리엘라민 리간드에 의해 얼마나 잘 전달되는지입니다. 금 나노 입자 합성 반응의 다른 지점에서 표면 통과의 진행을위한 지표는 없지만, 하나는 표면 통과시간이 지남에 따라 진화해야하는 방법을 상상할 수 있습니다. 반응의 시작 부분에서, 더 금 나노 입자가 없고, 올일라민은 실제로 염소 결합에서 금을 해방하기 위하여 환원제 역할을 하고 있습니다. 반응의 끝에서, 금 나노 입자 표면은 완전히 통과되어야한다. 이상적으로, 반응은 금 나노 입자의 표면이 완전히 통과 될 수 있도록 충분히 오래 계속 할 수 있어야하지만, 너무 오래 오스트발트 익은 금 나노 입자가 단일 분산보다는 분산되기 시작합니다.
전반적으로, 반응의 담금질을 수행할 때 고려해야 할 사항은 성장입니다: 핵화 시간 비율, Ostwald 숙성 시간을 최소화하고, 표면 통과를 위한 충분한 시간을 허용합니다. 지연된 담금 질 또는 즉각적인 담금질이 우수한 결과(즉, 크고, 고도로 지체되고, 고도로 단조로한 금 나노입자)를 생성하는지 여부는 아직 입증되지 않았습니다. 그러나, 약간 지연된 담금(예를 들어, 용액이 끓인 후 1시간 동안 실온으로 냉각되도록 허용) 고도로 단분산된 금 나노입자를 생성할 수 있으므로 반응을 담금질하기 전에 일부 유한 지연이 허용된다. 즉각적인 담금 질 또는 지연 된 담금이 크고 고도로 분산된 금 나노 입자를 생산하는 것이 더 나은지 여부에 대한 보다 명확성을 제공하기 위해, 기술의 문제 해결을위한 유용한 실험 또는 수정은 끓는 후 두 개의 다른 배치로 금 나노 입자 합성 솔루션을 분리하고 지연 된 담금질과 병렬로 즉각적인 사후 반응 담금을 수행하는 것입니다. 이 실험/수정의 결과는 핵제거 시간 창이 너무 짧기 때문에 냉각을 위한 추가 시간(1시간 또는 1박/1일 후)이 성장에 필요하지 않으며, 오스트발트 숙성 및 표면 패시션의 일부 조합은 실제로 냉각/지연 전에 금 나노 입자의 단화(또는 다분산성을 증가)를 감소시키고 있다.
이 금 나노 입자 합성 방법에 대한 최종 고려 사항은 금 나노 입자가 저장되고 사용되는 방법입니다. 합성 공정 및 세척 과정 후, 금 나노 입자는 질소 총을 사용하거나 진공 상태에서 부드럽게 건조됩니다. 질소 총이 금 나노 입자의 검은 탄환을 빼내고 분실/오염/손상될 수 있기 때문에 금 나노 입자는 질소 총을 사용하는 대신 진공 환경에서 건조되는 것이 좋습니다. 진공 환경에서 금 나노 입자를 건조하는 것은 훨씬 더 부드럽고 금 나노 입자 펠릿이 빠지거나 손실되는 것을 방지합니다. 건조 후, 금 나노 입자는 2 °C - 8 ° C 냉장고에서 깨끗하고 건조한 환경 (예를 들어 실험실 필름 밀봉 된 원심 분리기 튜브)에 저장됩니다. 이 깨끗하고 건조하며 시원한 환경은 금 나노 입자가 최소 분해로 약 1 년의 더 긴 유통 기한을 제공해야합니다. 금 나노입자를 사용하기 위해, 유기 용매의 존재 에서 금 나노 입자를 피류함으로써 톨루엔과 같은 유기 용매의 용액으로 재장매 될 수 있다. 톨루엔 용액에서 금 나노입자의 크기와 농도는 UV-vis 스펙트럼특성화(15)를 사용하여 검증하고 필요한 경우 금 나노입자의 원하는 농도가 달성될 때까지 톨루엔으로 더 희석될 수 있다. 한 가지 제한사항은 각 솔루션에 대해 농도를 분석해야 한다는 것입니다.
여기에 제시되는 금 나노 입자 합성 프로토콜은 비 화학 전문가에 의해 금 나노 입자의 합성을 가능하게하기위한 것입니다. 기존 방법에 대하여 이 프로토콜의 중요성은 생산되는 나노입자의 양, 나노입자의 크기, 나노입자의 단화성, 금 나노입자를 캡슐화하는 리간드의 양을 조절할 수 있는 기회를 제공한다는 것이다. 이 공정을 이용하여 합성되는 금 나노입자는 2D 분자-나노입자어레이(16)와같은 분자 전자 실험을 위한 나노전자 장치를 만드는 데 사용되어 왔다. 이 예에서, 2D 분자-나노입자 어레이는 부분적으로 탈온화된 물로 채워진 15mL 원심분리기 튜브에 희석된 금 나노입자의 200μL를 토루엔 용액에 증착함으로써 형성된다. 튜브는 톨루엔이 증발하고 금 나노 입자가 물 표면에 단층층을 형성 할 수 있도록 1 - 3 시간 동안 방해받지 않고 남아 있었다. 이러한 금 나노 입자 단층은 나노 전자 장치를 형성하기 위해 PDMS 우표를 사용하여 실리콘 마이크로 칩과 같은 기판으로 옮겨졌다. 금 나노입자상에 있는 올리라민 리간드는 금 나노입자 분자단층17,18의전자 및 열전 특성을 변경하기 위해 다른 분자와 교환하였다. 여기에 제시되는 금 나노 입자 합성 프로토콜은 과학, 산업 및 의학 내의 다른 많은 금 나노 입자 응용 프로그램에 유용 할 수있는 고품질의 금 나노 입자를 생성합니다.
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Disclosures
저자는 공개 할 것이 없습니다.
Acknowledgments
저자는 나노 입자 합성 방법에 대한 도움을 프랭크 Osterloh 감사하고 싶습니다. 저자는 국립과학재단(1807555 및 203665)과 반도체연구공사(2836)의 재정지원을 인정하고자 한다.
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 |
References
- Sperling, R. A., Gil, P. R., Zhang, F., Zanella, M., Parak, W. J.
- Dreaden, E. C., Alkilany, A. M., Huang, X., Murphy, C. J., El-Sayed, M. A. The golden age: Gold nanoparticles for biomedicine. Chemical Society Reviews. 41 (7), 2740-2779 (2012).
- Daniel, M. -C., Astruc, D. Gold Nanoparticles: Assembly, Supramolecular Chemistry, Quantum-Size-Related Properties, and Applications toward Biology, Catalysis, and Nanotechnology. Chemical Reviews. 104 (1), 293-346 (2004).
- McCold, C. E., et al. Ligand exchange based molecular doping in 2D hybrid molecule-nanoparticle arrays: length determines exchange efficiency and conductance. Molecular Systems Design & Engineering. 2 (4), 440-448 (2017).
- Faraday, M. Experimental Relations of Gold (and other Metals) to Light. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 147, 145-181 (1857).
- Turkevich, J., Stevenson, P. C., Hillier, J. A study of the nucleation and growth processes in the synthesis of colloidal gold. Discussions of the Faraday Society. 11, 55-75 (1951).
- Frens, G. Controlled Nucleation for the Regulation of the Particle Size in Monodisperse Gold Suspensions. Nature Physical Science. 241 (105), 20-22 (1973).
- Kimling, J., Maier, M., Okenve, B., Kotaidis, V., Ballot, H., Plech, A. Turkevich method for gold nanoparticle synthesis revisited. Journal of Physical Chemistry B. 110 (32), 15700-15707 (2006).
- Wilcoxon, J. P., Williamson, R. L., Baughman, R. Optical properties of gold colloids formed in inverse micelles. The Journal of Chemical Physics. 98 (12), 9933-9950 (1993).
- Brust, M., Walker, M., Bethell, D., Schiffrin, D. J., Whyman, R. Synthesis of thiol-derivatised gold nanoparticles in a two-phase liquid-liquid system. Journal of the Chemical Society, Chemical Communications. (7), 801-802 (1994).
- Zhao, P., Li, N., Astruc, D. State of the art in gold nanoparticle synthesis. Coordination Chemistry Reviews. 257 (3-4), 638-665 (2013).
- Hiramatsu, H., Osterloh, F. E. A Simple Large-Scale Synthesis of Nearly Monodisperse Gold and Silver Nanoparticles with Adjustable Sizes and with Exchangeable Surfactants. Chemistry of Materials. 16 (13), 2509-2511 (2004).
- Voorhees, P. W.
- Lifshitz, I. M., Slyozov, V. V. The kinetics of precipitation from supersaturated solid solutions. Journal of Physics and Chemistry of Solids. 19 (1-2), 35-50 (1961).
- Haiss, W., Thanh, N. T. K., Aveyard, J., Fernig, D. G. Determination of Size and Concentration of Gold Nanoparticles from UV-Vis Spectra. Analytical Chemistry. 79 (11), 4215-4221 (2007).
- McCold, C. E., Fu, Q., Howe, J. Y., Hihath, J. Conductance based characterization of structure and hopping site density in 2D molecule-nanoparticle arrays. Nanoscale. 7 (36), 14937-14945 (2015).
- Hihath, S., McCold, C., March, K., Hihath, J. L. Characterization of Ligand Exchange in 2D Hybrid Molecule-nanoparticle Superlattices. Microscopy and Microanalysis. 24 (1), 1722-1723 (2018).
- McCold, C. E., et al. Molecular Control of Charge Carrier and Seebeck Coefficient in Hybrid Two-Dimensional Nanoparticle Superlattices. The Journal of Physical Chemistry C. 124 (1), 17-24 (2020).
