Fasett-till-fasett länkning av form-Anisotrop kolloidal kadmium Chalcogenide nanostrukturer
Summary
Ett protokoll som beskriver hur formen-Anisotrop kolloidal kadmium chalcogenide nanokristaller kovalent kan kopplas via deras slutet aspekter presenteras här.
Abstract
Här beskriver vi ett protokoll som möjliggör form-Anisotrop kadmium chalcogenide nanokristaller (NCs), såsom nanorör (NRs) och fyrfotadjur (TPs), kopplas kovalent och anläggningsvis via deras slutet fasetter, vilket resulterar i polymer-liknande linjära eller förgrenade kedjor. Länka förfarandet inleds med en katjon-exchange process där slutet aspekter av det kadmium chalcogenide NCs konverteras först till silver chalcogenide. Detta följs av selektiv borttagning av ligander på deras yta. Detta resulterar i kadmium chalcogenide NCs med mycket reaktiva silver chalcogenide slutet fasetter som spontant smälter vid kontakt med varandra, därigenom upprätta bifogad interparticle fasett-till-fasett. Genom kloka val av föregångare koncentrationer, kan ett omfattande nätverk av länkade NCs produceras. Strukturell karaktärisering av de länkade NCs utförs via låg – och hög – högupplösning transmissionselektronmikroskopi (TEM), samt energi-dispersive X-ray spektroskopi, som förekomsten av silver chalcogenide domäner mellan kedjor av kadmium chalcogenide NCs.
Introduction
Dirigerad montering av kolloidal semiconductor NCs erbjuder en syntetisk väg till tillverkning av nanostrukturer vars fysikalisk-kemiska egenskaper är antingen kollektiva summan av eller radikalt skiljer sig från deras individuella NC byggstenarna1 , 2 , 3 , 4. bland de olika förhållningssätten till nanopartiklar församling, orienterad fästmetod – i vilken NCs är i huvudsak smält med varandra – står ut som en som möjliggör interparticle elektronisk koppling. Konventionella orienterade fastsättning kräver dock normalt känsliga avvägningen av partikel dipol – ligand- och lösningsmedelsbaserade interaktioner som är generellt svåra att utföra och att tillämpas på olika NC system.
Vi har nyligen utvecklat en våt-kemiska metod att gå kovalent med form-Anisotrop kadmium chalcogenide NCs genom att införa en reaktiv oorganiska mellanliggande genom en process som webbplats-selektiv kärnbildning. Partiklarna är därefter sammanlänkade genom spontan fusion av den reaktiva oorganiska mellanliggande domäner5. Även om tekniken bygger fortfarande på en orienterad fastsättning mekanism, finns det mycket mindre anledning att överväga svag interparticle interaktioner, vilket möjliggör mer flexibilitet och kontroll. Sammankoppling av form-Anisotrop kadmium chalcogenide NCs utförs av först konverterar sin spets fasetter till silver chalcogenide via en partiell ering exchange process (i lösning); Detta följs av selektiv borttagning av ligander passivering ytan. I NCs sedan möts via fusion av de exponerade silver chalcogenide fasetterna, vilket resulterar i församlingarna i kadmium chalcogenide NCs som länkas end-to-end.
I detta protokoll visar vi att länka tekniken kan tillämpas på en mängd olika form-Anisotrop kadmium chalcogenide NCs (dvs CdSe-seedade CdS NRs och CdSe-seedade CdSe NRs eller TPs), högproducerande långa linjära NR kedjor eller starkt förgrenade TP nätverk. Dessa resultat tyder på att tekniken kan utvidgas till ett brett utbud av NC former och metall chalcogenides mottagliga för silver ering exchange.
Protocol
Representative Results
Discussion
Länka tekniken som beskrivs i detta arbete möjliggör form-Anisotrop kadmium chalcogenide nanopartiklar som kan genomgå ering utbyte med Ag+ anslutas, fasett-till-fasett, in i församlingar såsom linjära kedjor eller förgrenade näten. Underlåtenhet att bilda väl spridd, omfattande sammanställningar av facet-till-fasett länkade nanopartiklar är ofta på grund av två orsaker: (i) ODPA inte sprids väl i NR-innehållande lösning, som kan angripas av sonicating blandningen för den föreskrivna tid s…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöds av JCO A * STAR Investigatorship bevilja (projekt nr 1437C 00135), A * STAR Science & Engineering rådet offentliga forskningsmedel (projekt nr 1421200076), och en JSP-NUS gemensamma forskningsprojekt bevilja (WBS R143-000-611-133).
Materials
| Cadmium oxide (CdO), 99.5% | Sigma Aldrich | Highly toxic | |
| Tri-n-octylphosphine oxide (TOPO), 90 % and 99% | Sigma Aldrich | Technical and analytical grade | |
| Cadmium acetylacetonate (Cd(acac)2), 99.9% | Sigma Aldrich | Highly toxic | |
| Hexadecanediol (HDDO), 90% | Sigma Aldrich | Technical grade | |
| 1-octadecene (ODE), 90% | Sigma Aldrich | Technical grade | |
| Dodecylamine (DDA), 98% | Sigma Aldrich | Toxic | |
| Cadmium nitrate tetrahydrate ((CdNO3)2.4H2O), 98% | Sigma Aldrich | Highly toxic | |
| Myristic acid (MA), 99% | Sigma Aldrich | Analytical grade | |
| Octyl phosphonic acid (OPA), 97% | Sigma Aldrich | Analytical grade | |
| Oleylamine (Oly), 70% | Sigma Aldrich | Technical grade | |
| Hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB), 95% | Sigma Aldrich | Toxic | |
| Selenium pellets (Se, 5 mm), 99.99% | Sigma Aldrich | Analytical grade | |
| Hexadecylamine (HDA), 90% | Alfa Aesar | Technical grade, toxic | |
| n-tetradecylphosphonic acid (TDPA), 98% | Alfa Aesar | Analytical grade | |
| Silver nitrate (AgNO3), 99.9% | Alfa Aesar | Analytical grade | |
| Oleic acid (OA), 90% | Alfa Aesar | Technical grade | |
| Tri-n-octylphosphine (TOP), 97% | Strem | Analytical grade, toxic, air sensitive | |
| n-hexylphosphonic acid (HPA), 97% | Strem | Analytical grade | |
| n-octadecylphosphonic acid (ODPA), 97% | Strem | Analytical grade | |
| Tellurium powder (Te), 99.9% | Strem | Air sensitive | |
| Tri-n-butylphosphine (TBP), 99% | Strem | Analytical grade, highly toxic, air sensitive | |
| Diisooctylphosphonic acid (DIPA), 90% | Fluka | Technical grade, toxic |
Referências
- Figuerola, A., et al. End-to-End Assembly of Shape-Controlled Nanocrystals via a Nanowelding Approach Mediated by Gold Domains. Adv. Mat. 21, 550-554 (2009).
- Tang, Z., Kotov, N. A., Giersig, M. Spontaneous Organization of Single CdTe Nanoparticles into Luminescent Nanowires. Science. 297, 237-240 (2002).
- Kim, D., Kim, W. D., Kang, M. S., Kim, S. -. H., Lee, D. C. Self-Organization of Nanorods into Ultra-Long Range Two-Dimensional Monolayer End-to-End Network. Nano Lett. 15, 714-720 (2015).
- Schliehe, C., et al. Ultrathin PbS Sheets by Two-Dimensional Oriented Attachment. Science. 329, 550-553 (2010).
- Chakrabortty, S., et al. Facet to facet Linking of Shape Anisotropic Inorganic Nanocrystals with Site Specific and Stoichiometric Control. Nano Lett. 16, 6431-6436 (2016).
- Leatherdale, C. A., Woo, W. K., Mikulec, F. V., Bawendi, M. G. On the Absorption Cross Section of CdSe Nanocrystal Quantum Dots. J Phys Chem B. 106, 7619-7622 (2002).
- Dabbousi, B. O., et al. (CdSe)ZnS Core-Shell Quantum Dots: Synthesis and Characterization of a Size Series of Highly Luminescent Nanocrystallites. J Phys Chem B. 101, 9463-9475 (1997).
- Carbone, L., et al. Synthesis and Micrometer-Scale Assembly of Coilloidal CdSe/CdS Nanorods Prepared by Seeded Grwoth Approach. Nano Lett. 7, 2942-2950 (2007).
- Shaviv, E., et al. Absorption properties of Metal-Semiconductor Hybrid Nanoparticles. ACS Nano. 5, 4712-4719 (2011).
- Lim, J., et al. Controlled Synthesis of CdSe Tetrapods with High Morphological Uniformity by the Persistent Kinetic Growth and the Halide-Mediated Phase Transformation. Chem Mat. 25, 1443-1449 (2013).
