Síntesis de nanocables de Au sustrato enlazado mediante un mecanismo activo crecimiento superficial
Summary
Se presenta un método basado en la solución para sintetizar nanohilos de Au de sustrato enlazado. Templando los ligandos moleculares utilizados durante la síntesis, los nanocables de Au se pueden cultivar de varios sustratos con diferentes propiedades superficiales. Nanoestructuras basadas en nanocable au también pueden ser sintetizados mediante el ajuste de los parámetros de reacción.
Abstract
Avanzar en capacidades sintéticas es importante para el desarrollo de la Nanociencia y la nanotecnología. La síntesis de nanoalambres siempre ha sido un reto, ya que requiere crecimiento asimétrico de cristales simétricos. Aquí, Divulgamos una síntesis distintiva del sustrato-limite Au nanohilos. Esta síntesis plantilla-libre emplea thiolated ligandos y adsorción de sustrato para alcanzar la continua deposición asimétrica de Au en solución a condiciones ambientales. El ligando de thiolated impidió el depósito de Au en la superficie expuesta de las semillas, para que la deposición de Au sólo se produce en la interfase entre las semillas de la Au y el sustrato. El lado de los nanohilos Au recién depositado inmediatamente se cubre con el ligando thiolated, mientras que la parte inferior hacia el sustrato permanece ligando libre y activa para la próxima ronda de la deposición de Au. Además demostramos que este crecimiento de nanocable Au puede ser inducida en los varios substratos, y thiolated diferentes ligandos pueden utilizarse para regular la química superficial de los nanohilos. El diámetro de los nanohilos puede controlarse también con ligandos mixtos, en el que otro ligando “malo” podría convertirse en el crecimiento lateral. Con la comprensión del mecanismo de nanoestructuras basadas en nanocable Au pueden ser diseñado y sintetizado.
Introduction
Típico de un nanomateriales dimensional, nanohilos poseen las propiedades relacionadas con el volumen y las propiedades únicas que originaron los efectos cuánticos de la estructura a nanoescala. Como un puente entre la nanoescala y los materiales de mayor escala, han aplicado extensamente en varios campos de la catálisis, detección y nanoelectrónica dispositivos, etcetera. 1 , 2 , 3.
Sin embargo, la síntesis de nanoalambres ha sido un gran reto, ya que generalmente requiere romper la simetría intrínseca en los cristales. Tradicionalmente, se emplea una plantilla regular la deposición de materiales. Por ejemplo, plantilla de electrodeposición se ha utilizado para la formación de varios tipos de nanohilos como nanohilos de Ag y CD nanohilos4,5,6,7,8,9 ,10. Otro enfoque común es vapor-líquido-sólido (VLS), que emplea un catalizador fundido para inducir el crecimiento anisotrópico en el sustrato a una temperatura elevada11. Estrategias comunes para la síntesis de nanocables metálicos son los métodos de poliol de nanohilos de Ag y la asistida por oleylamine ultrafino Au nanohilos12,13,14,15. Ambos métodos son específicos para cada material, y los parámetros de nanocable no se ajustan fácilmente durante la síntesis. Además, también pueden formarse nanohilos metálicos por el método de presión-conducido, donde las nanopartículas metálicas ensambladas mecánicamente comprimidas y fusionadas en nanohilos16,17,18.
Informó recientemente, un método distintivo a síntesis de nanoalambres de Au19. Con la ayuda de un ligando de la molécula pequeña de thiolated, los nanocables podrían crecer y forman una matriz alineada verticalmente en el grueso del substrato de oblea de Si en las condiciones ambientales. Se encontró que los ligandos juegan un papel importante en el crecimiento de la ruptura de la simetría. Se une a la superficie de las semillas de Au sustrato adsorbido fuertemente, obligando a la UA para depositar selectivamente en la interfaz de ligand-deficiente entre semillas y sustrato. La interfaz entre el Au recién depositada y el sustrato sigue ligando deficiente, por lo tanto, la superficie activa existe durante todo el crecimiento conjunto. Mediante la regulación de la concentración de ligando, el tipo de semilla y concentración así como varios otros parámetros, una serie de Au base de nanocable nanoestructuras podría sintetizarse.
En este trabajo, proporcionamos un protocolo detallado para esta síntesis de nanoalambres de Au conveniente. También se presenta la síntesis derivada, incluyendo la síntesis de nanocables de Au con propiedades de superficie hidrofóbica, nanohilos de Au sobre otros sustratos, cónico Au nanohilos mezclando dos ligandos y las nanoestructuras de Au base de nanocable formado por templar el crecimiento condiciones.
Protocol
Representative Results
Discussion
El mecanismo de esta síntesis de nanocable de activo crecimiento superficial gobernado se ha discutido exhaustivamente en el anterior trabajo19. Además, los efectos de los tipos y tamaños de semilla, así como el efecto del ligando tipos y tamaños también ha sido investigados20,21. Generalmente. el crecimiento de nanocable es muy diferente de las anteriores rutas divulgadas. Ninguna plantilla es necesaria, y el crecimiento asimétrico…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos el apoyo financiero de la Fundación Nacional de Ciencias naturales de China (21703104), Jiangsu ciencia y tecnología Plan (SBK2017041514) Universidad de tecnología de Nanjing (39837131) y SICAM beca de Jiangsu nacional sinérgica Centro de innovación de materiales avanzados.
Materials
| Trisodium citrate dihydrate | Alfa Aesar | LoT: 5008F14U | |
| Sodium borohydride | Fluka | LoT: STBG0330V | NaBH4 |
| Hydrogen tetrachloroaurate(III) trihydrate | Alfa Aesar | LoT: T19C006 | HAuCl4 |
| 3-aminopropyltriethoxysilane | J&K Scientific | LoT: LT20Q102 | APTES |
| L-ascorbic acid | Sigma-Aldrich | LoT: SLBL9227V | |
| 4-mercaptobenzoic acid | Sigma-Aldrich | LoT: MKBV5048V | 4-MBA |
| 2-Naphthalenethiol | Sigma-Aldrich | LoT: BCBP4238V | 2-NpSH |
| 4-Mercaptophenylacetic acid | Alfa Aesar | LoT: 10199160 | 4-MPAA |
| 3-mercaptobenzoic acid | Aladdin | LoT: G1213027 | 3-MBA |
| 3-Mercaptopropionic acid | Aladdin | LoT: E1618095 | 3-MPA |
| absolute ethanol | Sinopharm chemical Reagent | 20170802 | |
| Silicon wafer | Zhe Jiang lijing | P | Si |
| Scanning Electron Microscope | Quanta FEG 250 | SEM | |
| Centrifuge | Eppendorf | 5424 | |
| Ultrasonic cleaner | Kun Shan hechuang | ||
| Ultra-pure water system | NanJing qianyan | UP6682-10-11 | for deionized water |
| Plasma cleaner | Harrick Plasma | PDC-002 | for oxygen plasma |
References
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