Template Gezielte Synthese von Plasmonic Gold-Nanoröhren mit einstellbaren IR Absorption

Wenn die Abmessungen der Eindringtiefe des Lichts nähern (~ 50 nm, die nanoskalige), Edelmetalle und vor allem Gold, zeigen exquisite Größe, Form und Umgebung optischen Eigenschaften ^{24, 25.} Auf dieser Skala bewirkt direkte Beleuchtung einer kohärenten Schwingung von Leitungselektronen als Oberflächenplasmonenresonanz (SPR) bekannt. SPR ist stark abhängig von Nanostruktur Größe, Form und den dielektrischen Eigenschaften des umgebenden Mediums. Es besteht großes Interesse bei der Charakterisierung von SPR Eigenschaften neuer Materialien, wie SPR-basierte Geräte für den Einsatz in Sub-Wellenlängen-Optik, SERS-Substrate und ultra-empfindlichen optischen Sensoren ^{11-16, 26-29} entstehen. Als solche, die Entwicklung Berechnungsmethoden genauer vorhersagen, wie Größe und Struktur variieren können Plasmonen Reaktion bleibt ein wichtiges Ziel. Die Verwendung von AAO Membranen bietet eine bequeme Möglichkeit, die Partikel mit einem Durchmesser oder variieren, und einige wichtige Studien nutzen, um mich zu korrelierengesicherter und berechneten plasmonischen Reaktion mit unterschiedlichen Teilchendurchmesser, Länge, und das Seitenverhältnis ^{30, 31.} Vielleicht ist die am besten untersuchte und erfolgreiche Nutzung von Plasmonen Materialien ist der Brechungsindex Biosensoren. Hierzu Resonanzen im roten bis nahen infraroten (NIR)-Bereich (~ 800 – 1300 nm) sind wünschenswert, da sie empfindlicher auf Brechungsindexänderung sind und liegen in der "Wasserfenster" derart, dass sie durch Wasser und übertragen werden menschlichen Geweben. Solution-suspendierbare Nanostrukturen mit SPR Gipfel in diesem Bereich offen faszinierende Möglichkeiten für In-vivo-Plasmonen Biosensorik.

Poröse AAO wurde verwendet, um Polymer-Nanoröhrchen oder Nanodrähte durch elektrochemische Synthese oder Templatbenetzung vorzubereiten, und erwiesen sich als anwendbar auf eine Vielzahl von Materialien. AAO Membranen werden nun verwendet, um lösungsorientiert suspendierbare hohem Seitenverhältnis Nanostäbchen und nanostrukturierte Arrays, die als Hochleistungs-Plasmonen Biosensoren oder SER funktionieren synthetisierenS Substraten. Während AAO Membranen meist haben als Matrizen zum Synthetisieren festen Stangen verwendet worden, in einigen Fällen kann es wünschenswert sein, dass die Struktur hohl zu sein. Plasmonischen und SERS Erfassen von Anwendungen, zum Beispiel, werden solche oberflächenaktiven basierten und hohle Strukturen mit großen Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnisse können stärkere Signalerzeugung und höhere Sensitivität ^{14, 15, 32} führen. Im Hinblick hierauf haben Gold Nanoröhrchen von verschiedenen Verfahren, einschließlich galvanische Ersatz Reaktionen auf Silber Nanostäbchen ^33, stromloses Plattieren ^{34, 35,} Oberflächenmodifizierung der Vorlage Poren ^{36, 37,} Sol-Gel-Verfahren ³⁸ und Elektroabscheidung ^39-41 synthetisiert. Diese Synthesen typischerweise verlassen schlecht gebildeten, porösen Nanoröhrchen oder ermöglichen wenig Kontrolle über die Größe und Morphologie. Synthesen wurden ebenfalls berichtet, wobei eine Metallhülse über einen Polymerkern in einem AAO Membran ^{42, 43} abgeschieden wird. Diese Synthese verlassen gold NanotUBEs an das Substrat gebunden und setzen auf Vorlage Ätzen, um für das Wachstum des Goldes etwa dem Polymer zu ermöglichen, damit sie nicht in Lösung untersucht werden. Darüber hinaus verfügt Vorlage Ätzen einige potenzielle Nachteile. Ersten, ungleichmäßigen Poren Ätzen entlang der Schablone Wand kann zu einer ungleichmäßigen Wanddicke führen Gold. Zweitens signifikante Ätzung (dh bis sehr dicke Wand Rohre machen) kann Porenwänden vollständig aufzulösen.

Vor kurzem berichteten Bridges et al. Eines Ätzmittels freies Verfahren zum Gold Nanoröhren in AAO Membranen, die eine Opfer-Poly (3-hexyl)-thiophen Kern und Ausbeuten Lösung Gold-suspendierbare Nanoröhren mit extrem hohem Brechungsindex Empfindlichkeit ¹⁵ verwendet synthetisieren. Aus diesem und weiteren Arbeiten wurde festgestellt, dass, um Gold Schalen um den Kern ohne Polymer chemisches Ätzen abzuscheiden, das Polymer muss rohrförmigen so dass es Innenraum dafür zu kollabieren, und die hydrophobe Polymer muß, so daß es wird colverfallen auf sich selbst, anstatt sich an die Vorlage Porenwänden ^16. Wenn hydrophile Polymere verwendet werden, wird eine Gold "Mantel" teilweises Abdecken des Polymerkerns beobachtet, was die Polymerkern haftet an einer der Wände der Schablone während Goldabscheidung ^44. Hierin wird die detaillierte Protokoll für die Synthese von hohlen Gold-Nanoröhren, die für die Kontrolle über Länge und Durchmesser ermöglicht beschrieben (Abb. 1). Diese Lösung suspendierbaren Gold-Nanoröhrchen sind vielversprechende Materialien für eine breite Palette von Anwendungen, einschließlich plasmonischen Biosensorik oder SERS-Substrate.