Síntese de nanofios de Au substrato ligados através de um mecanismo de crescimento ativo de superfície
Summary
Nós relatamos um método baseado em solução para sintetizar o substrato ligado Au nanofios. Ajustando os ligantes moleculares usados durante a síntese, os nanofios de Au podem ser cultivados de vários substratos com diferentes propriedades de superfície. Au baseada em nanofios nanoestruturas também podem ser sintetizadas, ajustando os parâmetros de reação.
Abstract
Avançar capacidades sintéticas é importante para o desenvolvimento da nanociência e nanotecnologia. A síntese de nanofios sempre foi um desafio, pois requer crescimento assimétrico dos cristais simétricas. Aqui, nós relatamos uma distintiva síntese de substrato-limite Au nanofios. Esta síntese livre modelo emprega thiolated ligantes e adsorção de substrato para alcançar a contínua deposição assimétrica de Au em solução em condições ambientais. O ligante thiolated impediu a deposição de Au na superfície exposta das sementes, para a deposição de Au só ocorre na interface entre as sementes de Au e o substrato. O lado dos nanofios Au recém depositados imediatamente é coberto com o ligante thiolated, enquanto a parte inferior virada para o substrato permanece livre de ligante e ativo para a próxima rodada de deposição de Au. Demonstramos ainda que este crescimento de nanofios de Au pode ser induzido em diferentes substratos, e thiolated diferentes ligantes podem ser usados para regular a química de superfície dos nanofios. O diâmetro dos nanofios também pode ser controlado com ligantes mistos, em que outro ligante “ruim” poderia ligar o crescimento lateral. Com o entendimento do mecanismo, Au baseada em nanofios nanoestruturas podem ser projetadas e sintetizadas.
Introduction
Típico de um dimensional nanomateriais, nanofios possuem as propriedades únicas originadas-se a efeitos quânticos da nanoescala estrutura e as propriedades relacionadas a granel. Como uma ponte entre a nanoescala e os materiais de escala em massa, eles foram aplicados extensamente em várias áreas de catálise, sensoriamento e nanoeletrônicas dispositivos, etc. 1 , 2 , 3.
No entanto, a síntese de nanofios tem sido um grande desafio, pois geralmente requer quebrar a simetria intrínseca os cristais. Tradicionalmente, um modelo é empregado para regular a deposição de materiais. Por exemplo, modelo-eletrodeposição tem sido utilizado para a formação de vários tipos de nanofios como Ag nanofios e CdS nanofios4,5,6,7,8,9 ,10. Outra abordagem comum é do vapor-líquido-sólido crescimento de (VLS), que emprega um catalisador derretido para induzir o crescimento anisotrópico sobre o substrato a uma temperatura elevada11. Estratégias comuns para a síntese de nanofios metálicos são os métodos de poliol de nanofios de Ag e a oleylamine assistida ultrafinos Au nanofios12,13,14,15. Ambas as abordagens são específicas do material, e os parâmetros de nanofios não são facilmente ajustados durante a síntese. Além disso, os nanofios metálicos também podem ser formados pelo método controlado por pressão, onde as nanopartículas de metal montadas mecanicamente são compactadas e fundidas em nanofios16,17,18.
Recentemente, nós relatamos um método distinto para síntese de nanofios Au19. Com a ajuda de um ligante de pequena molécula de thiolated, os nanofios poderiam crescer e formar uma matriz verticalmente alinhado sobre o volume de substrato de bolacha Si às condições ambientais. Verificou-se que os ligantes desempenham um papel importante no crescimento quebra de simetria. Liga-se à superfície das sementes Au-substrato adsorvido fortemente, forçando o Au para depositar seletivamente na interface ligante-deficiente entre Sementes e substrato. A interface entre o Au recém depositado e o substrato permanece ligante deficiente, portanto, a superfície ativa existe em todo o crescimento de todo. Ajustando a concentração de ligante, o tipo de semente e concentração, bem como vários outros parâmetros, uma série de Au baseada em nanofios nanoestruturas poderia ser sintetizada.
Neste trabalho, nós forneceremos um protocolo detalhado para esta síntese de nanofios Au conveniente. A síntese derivada também é apresentada, incluindo a síntese de nanofios de Au com propriedade de superfície hidrofóbica, Au nanofios em outros substratos, cônico Au nanofios misturando dois ligantes e as baseado em nanofios Au nanoestruturas formadas por tuning o crescimento condições.
Protocol
Representative Results
Discussion
O mecanismo desta síntese de nanofios de crescimento ativo de superfície governado foi discutido exaustivamente no anterior trabalho19. Além disso, os efeitos de tipos e tamanhos de sementes, bem como o efeito de tamanhos e tipos de ligante também foram investigadas20,21. Em geral. o crescimento de nanofios é muito diferente da anteriores relatadas rotas. Nenhum modelo é necessário, e o crescimento assimétrico é induzido pelas dif…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Reconhecemos, com gratidão, o apoio financeiro da Fundação Nacional de ciências naturais da China (21703104), Jiangsu ciência e tecnologia plano (SBK2017041514) Universidade de tecnologia de Nanjing (39837131) e SICAM companheirismo de Jiangsu Nacional sinergética Centro de inovação de materiais avançados.
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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