Una técnica para funcionalizar y auto-ensamblan macroscópicas nanopartículas ligando monocapa Films en soportes de plantillas gratis
Summary
Una técnica simple, robusta y escalable para funcionalizar y auto-ensamblan películas monocapa en nanopartículas ligando macroscópicas en soportes plantilla gratuita se describe en este protocolo.
Abstract
Este protocolo describe una técnica de auto-ensamblaje para crear películas monocapa macroscópicos formados por nanopartículas ligando recubierto 1, 2. La técnica sencilla, robusta y escalable funcionaliza eficiente nanopartículas metálicas con tiol-ligandos en una mezcla de agua / disolvente orgánico miscible con lo que permite un rápido injerto de grupos tiol sobre la superficie de nanopartículas de oro. Los ligandos hidrófobos sobre las nanopartículas luego rápidamente fase se separan las nanopartículas de la suspensión de base acuosa y se limitan a la interfase aire-líquido. Esto impulsa las nanopartículas ligando-capsulado para formar dominios monocapa en la interfase aire-líquido. El uso de disolventes orgánicos miscibles en agua es importante, ya que permite el transporte de las nanopartículas de la interfaz sobre sustratos-libre de la plantilla. El flujo está mediada por una tensión gradiente de la superficie 3, 4 y crea macroscópica, de alta densidad, nanop monocapapelículas artículo ligando. Esta técnica de auto-ensamblaje puede ser generalizado para incluir el uso de partículas de diferentes composiciones, tamaño y forma y puede dar lugar a un método de montaje eficiente de producir películas de bajo costo, macroscópicas, de alta densidad, de nanopartículas monocapa para aplicaciones muy extendidas .
Introduction
El autoensamblaje de películas de nanopartículas macroscópicas ha atraído gran atención por sus propiedades únicas determinadas a partir de la geometría y la composición de los elementos 5 y puede conducir a la de una amplia gama de aplicaciones ópticas, electrónicas y químicas 6-14. Para este tipo de películas auto-ensamblan nanopartículas metálicas coronadas con ligandos deben ser embalados en alta densidad, monocapas. Sin embargo, varias cuestiones de montaje deben ser abordados para avanzar en el desarrollo de este tipo de materiales.
En primer lugar, tensioactivo estabilizado nanopartículas metálicas son típicamente sintetizados por métodos de química húmeda en suspensiones diluidas 15. Para evitar la agregación y para controlar el espaciado entre partículas de las nanopartículas en las películas, las nanopartículas deben ser cubiertas con conchas de ligando. Después de que las nanopartículas han sido funcionalizado con ligandos de las nanopartículas típicamente permanecen en suspensiones relativamente diluidas. Una técnica es entonces NEEDED para auto-ensamblan las nanopartículas en, de alta densidad, películas monocapa macroscópicos 16, 17.
Cheng et al. 18 fase transfiere nanorods oro usando poliestireno tiolado en una suspensión de agua-tetrahidrofurano. Los nanorods donde luego re-suspendió en cloroformo y una gota se colocó en una interfase aire-agua y se evapora lentamente, formando películas monocapa. Bigioni et al. 17 creado monocapas macroscópicas de dodecanotiol cubiertas nanoesferas de oro utilizando el exceso de ligando y evaporación del disolvente rápido, pero las nanoesferas necesita para ser transferido antes de la fase de auto-ensamblaje.
Una vez que se forman las películas monocapa que típicamente necesitan ser transportados sobre un sustrato. Mayya et al. 3 confinada nanoesferas en una interfase agua-tolueno y los transferidos sobre sustratos en plantillas gratis con gradientes de tensión superficial. Del mismo modo, Johnson <em> et al. 4 nanoesferas de plata en suspensión en exceso de ligando y luego traducen las nanopartículas hasta las paredes del vial utilizando gradientes de tensión superficial a partir de dos líquidos inmiscibles. Aunque existen técnicas de montaje para abordar cada uno de estos temas se necesita la necesidad de técnicas más eficientes para ayudar en el desarrollo de la producción de película de nanopartículas a gran escala.
Aquí se demuestra una técnica sencilla y robusta que combina los tres problemas de auto-ensamblaje descritos anteriormente en a una sola técnica de "un solo recipiente ', que se muestra en la Figura 1. Un disolvente orgánico miscible en agua (por ejemplo, tetrahidrofurano, sulfóxido de dimeythl), se utiliza para primero de forma rápida y eficiente funcionalizar tiol-ligandos (por ejemplo,-alcano tiol, tiol-eno, tiol-fenol) en las nanopartículas (por ejemplo, nanoesferas de oro, nanovarillas, etc.) La mezcla se lleva a la auto-montaje de las nanopartículas en macroscópico, de alta densidad, Monolayer películas en la interfase aire-líquido utilizando la separación de fases. Finalmente, las películas monocapa de nanopartículas forman sobre sustratos-libre de la plantilla utilizando gradientes de tensión superficial de la mezcla de agua / disolvente orgánico, la Figura 2 y la Figura 3.
Protocol
Representative Results
Discussion
Este protocolo describe una técnica única "one-pot" auto-ensamblaje para crear macroscópicas películas monocapa en nanopartículas ligando mediante transferencia de fase, la separación de fases y los gradientes de tensión superficial. La ventaja de esta técnica es que combina tres procesos de autoensamblaje en un proceso sencillo y de bajo costo; por forma rápida y eficiente eliminar la transferencia de las nanopartículas, el montaje de las partículas en monocapas en la interfase aire-líquido y el t…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Esta labor fue apoyada con fondos provistos por la Oficina de Investigación Naval. J. Fontana reconoce el Consejo Nacional de Investigación para un miembro asociado postdoctoral.
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 |
Referenzen
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