Техника функционализировать и самоорганизуются макроскопических наночастиц-лиганд однослойных пленок на Шаблон без подложек
Summary
Простой, надежный и масштабируемый метод функционализировать и самостоятельно собираться макроскопические наночастиц-лиганд однослойных пленок на шаблонных без подложек описывается в данном протоколе.
Abstract
Этот протокол описывает способ самосборки, чтобы создать макроскопические пленок однослойных состоящие из лигандов покрытием наночастиц 1, 2. Простой, надежный и масштабируемый метод эффективно functionalizes металлические наночастицы с тиольными лигандов в смеси смешивается вода / органический растворитель, позволяющий для быстрого прививки тиоловых групп на поверхность наночастицы золота. Гидрофобные лиганды на наночастиц затем быстро отделить фаза наночастиц из водной основе суспензии, и ограничить их поверхности раздела воздух-жидкость. Это приводит в движение наночастиц лиганд-ограничен с образованием однослойные домены на границе раздела воздух-жидкость. Использование смешивающихся с водой органических растворителей важна, поскольку она позволяет транспортировать наночастиц из интерфейса на шаблонных без подложек. Поток опосредуется поверхностного натяжения градиента 3, 4 и создает макроскопические, высокой плотности, монослоя nanopСтатья-лиганд фильмы. Этот метод самосборки может быть обобщен на использование частиц разного состава, размера и формы и может привести к эффективным методом сборки для производства недорогих, макроскопические, высокой плотности, монослой наночастиц фильмы для распространенных приложений .
Introduction
Самосборка макроскопических наночастиц фильмов привлек большое внимание своими уникальными параметрами, определяемыми из геометрии и состава элементов 5 и может привести к широкого спектра оптических, электронных и химических применений 6-14. Чтобы самостоятельно собрать таких фильмах металлические наночастицы крышками с лигандами должны быть упакованы в высокой плотности, монослоев. Однако ряд вопросов по монтажу должны быть решены для продвижения развития таких материалов.
Во-первых, поверхностно стабилизировалась металлические наночастицы, как правило, синтезировать методами мокрого химии в разбавленных суспензий 15. Чтобы предотвратить агрегацию и контролировать расстояние между частицами наночастиц в пленках, наночастицы должны быть ограничены с лигандом оболочек. После наночастицы были функционализированных лигандов наночастицы обычно остаются в относительно разбавленных суспензий. Техника затем пеEDED самостоятельно собираться наночастиц в макроскопических, высокой плотности, однослойные пленки 16, 17.
Cheng и соавт. 18 фаза переданы золотые наностержни использованием тиолированного полистирола в смеси вода-тетрагидрофуран суспензии. Наностержни где затем повторно суспендируют в хлороформе и падение помещали на границе раздела воздух-вода и выпаривают медленно, образуя однослойных пленок. Bigioni др.. 17 создан макроскопические монослоев додекантиол ограничен золотых наносферы с использованием избыточного лиганд и быстрое испарение растворителя, но наносферы должен был быть фаза переносится до самосборки.
После того, как однослойных пленок образованы они, как правило, необходимо транспортировать на подложку. Майя и др.. 3 ограничивается наносферы на границе раздела вода-толуол и перевел их на шаблонных без подложек с помощью поверхностного натяжения градиенты. Точно так же, Джонсон <eт> соавт. 4 подвесные серебра наносферы в избытке лиганда, а затем переведены наночастиц до стенки флакона с использованием градиентов поверхностного натяжения от двух несмешивающихся жидкостей. В то время как технологии сборки существуют для решения каждой из этих проблем потребность в более эффективных методик, необходимых для оказания помощи в развитии крупного производства наночастиц пленки.
Здесь мы показываем, простой и надежный метод, который сочетает в три вопроса самосборки, описанные выше в к одному "в одном сосуде" техники, как показано на рисунке 1. Смешивается с водой органический растворитель (например, тетрагидрофуран, dimeythl сульфоксидную), используется для первый быстро и эффективно функционализации тиольных лигандов (например, тиол-алкан, тиол-ен, тиол фенол) на наночастиц (например, золотые наносферы, наностержни и т.д.). Затем смесь диски самосборки наночастиц в макроскопическом, высокой плотности, MonolaYer пленки на границе раздела воздух-жидкость с использованием разделения фаз. Наконец, однослойных пленок наночастиц образуют на шаблонных без подложках с использованием поверхностного натяжения градиенты из воды / смеси органических растворителей, рисунках 2 и 3.
Protocol
Representative Results
Discussion
Этот протокол описывает одну 'однореакторный' технику самосборки для создания макроскопических наночастиц-лиганд однослойных пленок с использованием фазового перевод, разделение фаз и поверхностного натяжения градиенты. Преимущество этого метода заключается в том, что он сочет…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана при финансовой поддержке со стороны Управления военно-морских исследований. Дж. Фонтана признает Национальный исследовательский совет для докторской Associateship.
Materials
| 1-6 hexanedithiol | Sigma | H12005-5G | |
| 1-dodecanethiol | Sigma | 471364-100ML | |
| 20 ml liquid scintillation vials | Sigma | Z253081-1PAK | |
| acetone | Sigma | 650501-1L | |
| amicon ultra-15 centrifugal filter | Millipore | 100K | |
| centrifuge | Sorvall | RC5B | |
| centrifuge | Eppendorf | 5810R | |
| deionized water | in-house' | N/A | |
| glass slides | Sigma | CLS294875X25-72EA | |
| 15 nm gold nanospheres | Ted Pella, Inc | 15703-1 | |
| hexamethyldisilazane | Sigma | 52619-50ML | |
| hydrogen peroxide (30%) | Sigma | 216763-100ML | |
| scanning electron microscope | Carl Zeiss | Model 55 | |
| polished silicon wafer | Sun Edison | N/A | |
| spectrometer | OceanOptics | USB4000-VIS-NIR | |
| sulfuric acid | Fisher | A300-212 | |
| tetrahydrofuran | Sigma | 401757-100ML |
References
- Fontana, J., Naciri, J., Rendell, R., Ratna, B. R. Macroscopic self-assembly and optical characterization of nanoparticle–ligand metamaterials. Advanced Optical Materials. 1, 100-106 (2013).
- Fontana, J., et al. Large surface-enhanced Raman scattering from self-assembled gold nanosphere monolayers. Applied Physics Letters. 102, (2013).
- Mayya, K. S., Sastry, M. A new technique for the spontaneous growth of colloidal nanoparticle superlattices. Langmuir. 15, 1902-1904 (1999).
- Spain, E. M., Johnson, D. D., Kang, B., Vigorita, J. L., Amram, A. Marangoni flow of Ag nanoparticles from the fluid-fluid interface. J Phys Chem A. 112, 9318-9323 (2008).
- Sihvola, A. Metamaterials: A Personal View. Radioengineering. 18, 90-94 (2009).
- Valentine, J., Li, J. S., Zentgraf, T., Bartal, G., Zhang, X. An optical cloak made of dielectrics. Nature Materials. 8, 568-571 (2009).
- Seo, E., et al. Double hydrophilic block copolymer templated Au nanoparticles with enhanced catalytic activity toward nitroarene reduction. The Journal of Physical Chemistry C. , (2013).
- Ward, D. R., et al. Simultaneous measurements of electronic conduction and Raman response in molecular junctions. Nano Letters. 8, 919-924 (2008).
- Perez-Gonzalez, O., et al. Optical Spectroscopy of Conductive Junctions in Plasmonic Cavities. Nano Letters. 10, 3090-3095 (2010).
- Xiao, S. M., Chettiar, U. K., Kildishev, A. V., Drachev, V. P., Shalaev, V. M. Yellow-light negative-index metamaterials. Optics Letters. 34, 3478-3480 (2009).
- Fang, N., Lee, H., Sun, C., Zhang, X. Sub-diffraction-limited optical imaging with a silver superlens. Science. 308, (2005).
- Liu, Z. W., Lee, H., Xiong, Y., Sun, C., Zhang, X. Far-field optical hyperlens magnifying sub-diffraction-limited objects. Science. 315, 1686-1686 (2007).
- Valentine, J., et al. Three-dimensional optical metamaterial with a negative refractive index. Nature. 455, (2008).
- Law, M., Greene, L. E., Johnson, J. C., Saykally, R., Yang, P. D. Nanowire dye-sensitized solar cells. Nature Materials. 4, 455-459 (2005).
- Frens, G. Controlled Nucleation for Regulation of Particle-Size in Monodisperse Gold Suspensions. Nature-Phys Sci. 241, 20-22 (1973).
- Ye, X., Chen, J., Diroll, B. T., Murray, C. B. Tunable Plasmonic Coupling in Self-Assembled Binary Nanocrystal Superlattices Studied by Correlated Optical Microspectrophotometry and Electron Microscopy. Nano Letters. 13, 1291-1297 (2013).
- Bigioni, T. P., et al. Kinetically driven self-assembly of highly ordered nanoparticle monolayers. Nature Materials. 5, (2006).
- Ng, K. C., et al. Free-Standing Plasmonic-Nanorod Super lattice Sheets. Acs Nano. 6, 925-934 (2012).
- Romero, I., Aizpurua, J., Bryant, G. W., de Abajo, F. J. G. Plasmons in nearly touching metallic nanoparticles: singular response in the limit of touching dimers. Optics Express. 14, 9988-9999 (2006).
- Caragheorgheopol, A., Chechik, V. Mechanistic aspects of ligand exchange in Au nanoparticles. Physical Chemistry Chemical Physics. 10, 5029-5041 (2008).
