Sjabloon gerichte synthese van Plasmonische Gold nanobuizen met afstelbare IR absorptie

Toen hun afmetingen de indringdiepte van het licht benaderen (~ 50 nm, de nanoschaal), edele metalen, en vooral goud, vertonen uitstekende grootte, vorm en omgeving afhankelijke optische eigenschappen ^{24, 25.} Op deze schaal directe belichting veroorzaakt een coherent trilling van geleidingselektronen zogenaamde oppervlakte-plasmonresonantie (SPR). SPR is sterk afhankelijk nanostructuur grootte, vorm en de diëlektrische eigenschappen van het omringende medium. Er is veel belangstelling voor het karakteriseren van SPR eigenschappen in nieuwe materialen, zoals SPR-gebaseerde apparaten zijn in opkomst voor gebruik in sub-golflengte optica, SERS substraten, en ultra-gevoelige optische sensoren ^{11-16, 26-29.} Als zodanig, het ontwikkelen van computationele methoden om nauwkeuriger te voorspellen hoe omvang en structuur kan variëren plasmonische antwoord blijft een belangrijk doel. Het gebruik van AAO membranen biedt een handige manier om het deeltje een diameter of lengte variëren, en een aantal belangrijke studies gebruiken dit om mij te correlerenasured en berekend plasmonische reactie met variërende deeltjes diameter, lengte en aspectverhouding ^{30, 31.} Misschien wel de meest bestudeerde en succesvolle gebruik van plasmonische materialen is als brekingsindex gebaseerde biosensoren. Hiervoor resonanties in de rode tot bijna-infrarood (NIR) (~ 800 – 1300 nm) zijn wenselijk aangezien zij gevoeliger zijn brekingsindex verandering, en liggen in het "water window" zodanig dat ze worden uitgezonden door zowel water en menselijke weefsels. Oplossing-opgehangen nanostructuren met SPR pieken in deze reeks geopend intrigerende mogelijkheden voor in-vivo-plasmonische biosensing.

Poreuze AAO is gebruikt om polymeer nanobuisjes of nanodraden te bereiden door synthese of elektrochemische template bevochtiging en bewezen voor diverse materialen. AAO membranen worden nu gebruikt om oplossingsgericht opgehangen hoge aspect ratio nanorods en nanogestructureerde arrays die fungeren als hoge prestaties plasmonische biosensoren of SER synthetiserenS substraten. Terwijl AAO membranen worden doorgaans gebruikt als sjablonen voor het synthetiseren vaste staven, in sommige gevallen kan het wenselijk zijn dat de structuur hol. Plasmonische en SERS detectietoepassingen bijvoorbeeld zijn gebaseerd oppervlak en holle structuren met grote oppervlaktegebied-tot-volume verhoudingen kan leiden tot sterkere signaal te maken en hogere gevoeligheid ^{14, 15, 32.} Met betrekking hierop zijn goud nanotubes gesynthetiseerd uit verschillende methoden zoals galvanische vervanging reacties op zilver nanorods ^33, stroomloos plateren ^{34, 35,} oppervlaktemodificatie van de template poriën ^{36, 37,} sol-gel methode ^38, en elektroforese ^39-41. Deze syntheses meestal verlaten slecht gevormde, poreuze nanobuisjes of zorgen voor weinig controle over de grootte en morfologie. Syntheses zijn ook gemeld waarbij een metalen mantel wordt afgezet over een polymere kern in een AAO membraan ^{42, 43.} Deze synthese laat het goud nanotUbes gebonden aan het substraat en afhankelijk template etsen op de groei van goud in het polymeer, ze kunnen dus niet worden bestudeerd in oplossing. Bovendien template etsen heeft een aantal potentiële nadelen. Eerste niet-uniforme poriën etsen langs de mal wand kan leiden tot een niet-uniforme wanddikte goud. Ten tweede, belangrijke etsen (dat wil zeggen tot zeer dikke wand buizen te maken) kan volledig op te lossen porie muren.

Zeer recent Bridges et al.. Rapporteerde een etsmiddel vrije methode om goud nanotubes synthetiseren in AAO membranen die een offer poly (3-hexyl) thiofeen kern en opbrengsten oplossing opgehangen goud-nanobuizen met zeer hoge brekingsindex gevoeligheid ¹⁵ gebruikt. Vanaf dat en latere werk werd ontdekt dat, om goud banen rond de polymeerkern deponeren zonder chemisch etsen het polymeer moet buisvormige zodanig dat er binnenruimte voor het te storten en hydrofoob polymeer moet deze dient colvervalt op zichzelf in plaats van zich te houden aan de template porie wanden ^16. Als hydrofiele polymeren worden gebruikt, wordt een gouden "sheath" gedeeltelijk de polymeerkern waargenomen, geeft de polymeerkern zich aan een van de wanden van de matrijs tijdens depositie goud ^44. Hierin is de gedetailleerd protocol voor de synthese van holle goud nanobuisjes maakt controle lengte en diameter beschreven (figuur 1). Deze oplossingsgerichte opgehangen goud nanobuisjes zijn veelbelovende materialen voor een breed scala aan toepassingen, waaronder plasmonische biosensing of SERS substraten.