Summary

활성 표면 성장 메커니즘을 통해 기판 바인딩된 Au 나노 와이어의 합성

Published: July 18, 2018
doi:

Summary

우리 보고 기판 바인딩된 Au 나노 와이어를 합성 하는 솔루션 기반 방법. 합성 하는 동안 사용 되는 분자 ligands를 조정 하 여 다른 표면 특성을 가진 다양 한 기판에서 Au 나노 와이어를 성장 수 있다. Au 나노와이어 기반 nanostructures 또한 반응 매개 변수를 조정 하 여 합성 될 수 있습니다.

Abstract

합성 기능 발전 nanoscience의 나노기술 개발에 대 한 중요 하다. 나노 와이어의 합성은 언제나 도전, 그것은 대칭 결정의 비대칭 성장을 필요로. 여기, 우리는 독특한 합성 기질 바인딩 Au 나노 와이어의 보고합니다. 이 서식 파일-무료 합성 thiolated ligands 및 주변 환경에 솔루션에서 Au의 연속 비대칭 증 착을 달성 하기 위해 기판 흡착을 사용 합니다. Au 증 착만 Au 씨와 기판 사이의 인터페이스에서 발생 합니다 그래서 thiolated ligand의 씨앗, 노출된 표면에 Au 증 착 방지. 새로 입금된 Au 나노 와이어의 측면은 즉시 아래쪽 기판에 직면 ligand와 Au 증 착의 다음 라운드에 대 한 활성 상태로 남아 있는 동안 thiolated ligand를 덮여. 추가이 Au 나노와이어 성장 다양 한 기판에 유도 될 수 있다 및 다른 thiolated ligands는 나노 와이어의 표면 화학을 조절 하기 위해 사용할 수 있습니다 설명 합니다. 나노 와이어의 직경 또한 혼합된 ligands, 다른 “나쁜” ligand 측면 성장에 회전 수를 제어할 수 있습니다. 메커니즘의 이해, Au 나노와이어 기반 nanostructures 설계 고 합성 될 수 있습니다.

Introduction

전형적인 1 차원 나노 소재, 나노 와이어 대량 관련 속성 및 나노 구조의 양자 효과에서 유래 하는 독특한 속성 보유. 나노와 대량 규모 재료 사이의 다리, 그들은 널리 적용 되었을 촉매, 나노 감지, 장치, 등등의 다양 한 분야에서. 1 , 2 , 3.

그러나, 나노 와이어의 합성은 오랫동안 큰 도전, 그것은 보통 결정에서 본질적인 대칭을 깨는 필요로. 전통적으로, 재료의 증 착을 규제 하는 서식 파일 채택 된다. 예를 들어, 템플릿 electrodeposition Ag 나노 와이어 및 Cd 나노 와이어4,,56,7,8,9 같은 나노 와이어의 다양 한 종류의 형성에 대 한 사용 되었습니다. ,10. 또 다른 일반적인 접근은 온도 상승된11에서 기판에 이방성 성장을 유도 하는 녹은 촉매를 사용 하 여 증기-액체-고체 (VLS) 성장. 금속 나노 와이어의 합성에 대 한 일반적인 전략은 Ag 나노 와이어의 폴리올 메서드와 oleylamine 지원 ultrathin Au 나노 와이어12,13,,1415. 두 방법 모두 자료 관련, 그리고 나노와이어 매개 변수는 합성 하는 동안 쉽게 튜닝 되지 않는. 또한, 금속 나노 와이어 또한 압력 기반 방법, 조립된 금속 나노 기계적으로 압축 및 나노 와이어16,,1718에 융합에 의해 형성 수 있습니다.

최근에, 우리는 합성 Au 나노 와이어19에 독특한 방법 보고. Thiolated 작은 분자 ligand의 지원,은 나노 와이어 성장 하 고 대량 주변 조건에서 Si 웨이퍼 기판에 수직으로 정렬 된 배열 형성 수 있습니다. ligands 대칭 끊기 성장에 중요 한 역할을 재생을 발견 했다. Au 기판 흡착 씨앗의 표면에 그것은 강하게, 씨와 기판 사이의 ligand 불충분 한 인터페이스에서 선택적으로 예금 하는 누구나 강제로 바인딩합니다. 새로 입금된 Au와 기판 사이의 인터페이스 남아 ligand 결핍, 활성 표면 전체 성장에 걸쳐 존재 하는 따라서. Ligand 농도, 씨앗 종류 및 농도 뿐만 아니라 다른 여러 매개 변수를 조정, Au 나노와이어 기반 nanostructures의 시리즈를 합성 수 있습니다.

이 작품에서는, 우리이 편리한 Au 나노 와이어 합성에 대 한 상세한 프로토콜을 제공 합니다. 파생된 합성도 제시, 두 개의 ligands 및 성장 조정에 의해 형성 된 나노와이어 기반 Au nanostructures를 혼합 하 여 소수 성 표면 속성, 다른 기판에 Au 나노 와이어, 테이퍼 Au 나노 와이어 Au 나노 와이어의 합성을 포함 하 여 조건입니다.

Protocol

주의: 상세한 취급 및 저장 지침에 대 한 화학 물질의 물질 안전 데이터 시트 (MSDS) 확인 하십시오. 제발 조심, 나노 재료를 처리 하는 동안 알 수 없는 위험이 있을 수 있습니다. 증기 두건에서 실험을 수행 하 고 적절 한 개인 보호 장비를 착용 하십시오. 1입니다. 씨앗 나노 입자의 합성 참고: 나노 합성 중 조 nucleation에 의해 발생 하는 오류를 방지 하려면 워…

Representative Results

Au 나노 씨앗, 기판 바인딩된 Au 나노 와이어 및 Au 파생 nanostructures 나노와이어 기반 특징 SEM. 그림 1 3-5 nm Au 나노 입자, 15의 대표적인 SEM 이미지를 보여줍니다 Au 나노 입자 및 40 nm Au 나노 확인 하는 그들의 크기, 흡착 및 유통 Si 웨이퍼 흡착. Si 웨이퍼 기판에 각각 씨에서 성장 하는 Au 나노 와이어도 되 게 됩니다. 전형적인 Au 나노 와이어 기판 이외에 ?…

Discussion

이 거 활성 표면 성장 나노와이어 합성의 메커니즘 이전 작품19에서 포괄적으로 논의 되었습니다. 또한, 종자 크기와 종류의 효과 뿐만 아니라 ligand 종류와 크기의 효과 있다 조사20,21. 일반적으로. 나노와이어 성장 이전 보고 노선에서 매우 다르다. 템플릿이 없는 필수, 이며, 비대칭 성장 ligand 출장 Au 표면 및 기질을 직면 하 고 Au 표면…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

우리는 기꺼이 국가 자연 과학 재단의 중국 (21703104), 강 소 과학 및 난징 기술 대학 기술 계획 (SBK2017041514) (39837131), 그리고 강 국가 Synergetic에서 SICAM 친목에서 재정 지원을 인정합니다 첨단된 소재에 대 한 혁신 센터입니다.

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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Cite This Article
Wang, X., Wu, X., He, J., Tao, X., Li, H., Zhao, G., Wang, Y., Chen, H. Synthesis of Substrate-Bound Au Nanowires Via an Active Surface Growth Mechanism. J. Vis. Exp. (137), e57808, doi:10.3791/57808 (2018).

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