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Entgegenkommende Zusammengesetzte Kolloide Microgel für Plasmonic Ermittlen

Durch Prof Luis M. Liz-Marzan

Professor Luis M. Liz-Marzan, Departamento de Quimica Fisica, Unidad Asociada CSIC-Universidade De Vigo 36310 Vigo, Spanien. Entsprechender Autor: lmarzan@uvigo.es

Die Zinsen der Einkapselung von Edelmetall nanoparticles stammen die Anwendungen ab, die auf ihren interessanten optischen Eigenschaften in Verbindung gestanden werden, die auf zusammenhängenden Oszillationen von Leitungselektronen basieren, wenn sie mit einer geeigneten elektromagnetischen Strahlung bestrahlt werden. Solche Elektronoszillationen in nanoparticles bekannt wie Lokalisierte OberflächenPlasmon Resonanzen oder LSPRs. Die entsprechende Resonanzfrequenz kann durch die Zusammensetzung, die Größe und die Form der nanoparticles justiert werden und (für Gold, Silber und Kupfer) am sichtbaren oder am Spektralbereich fast-IR gewöhnlich auftreten. Dieses verursacht die scharfen und intensiven Löschungsbands bei der LSPR-Frequenz, aber entsteht zusätzlich hohe elektrische Bereiche an den nanoparticles auftauchen, die die Chemie und die Spektroskopie von den Molekülen vornehmlich beeinflussen können, die neben sie gelegen sind.

Einer der am breitesten studierten Effekte ist Oberfläche-erhöhter zerstreuender Raman (SERS), in dem große Verbesserungen des Ramans, der Signal zerstreut, aufgezeichnet werden, wenn die Moleküle auf Metall-nanostructures adsorbiert werden. Die Anforderung, dass die Moleküle in der nächsten Nähe zur metallischen Oberfläche sind, hat die Anwendungen von SERS als allgemeine ultrasensitive Technik eingeschränkt und deshalb dort ein Bedarf an der Entwicklung von Beschichtungsmaterialien ist, die die Parametermoleküle aktiv einschließen und sie nah an dem metallischen nanostructure holen können. [1]

In diesem Zusammenhang können die nanocomposite Partikelkolloide, die einen Metallnanoparticle innerhalb eines Polymerhydrogelshells enthalten, als geeigneter Kandidat für das Lösen dieses Problems gesehen werden, da sie die photonischen Eigenschaften der Nanoparticlekerne und die Abfangenfähigkeit der intelligenten microgel Beschichtung kombinieren. Offensichtlich benötigt effiziente Fälschung solcher hybriden Kolloide eine genaue Regelung über der Größe und der Form der Kernpartikel, wie Mittelwerte, die optische Antwort der Anlage richtig zu modulieren.

Dieses kann durch hoch entwickelte kollodiale Chemiemethoden erzielt werden, die größtenteils während der letzten Paare von Jahrzehnten entwickelt worden sind. Betreffend die Polymershells sind Auslöseimpuls-entgegenkommende Materialien wegen ihres Potenzials für externe Schaltung und Manipulation besonders interessant. Ein geläufiges Beispiel ist (N-isopropylacrylamide) (pNIPAM), ein thermoresponsive Polymer Poly, das einen Phasenübergang von einem hydrophilen, wasser-geschwollenen Zustand zu einem hydrophoben, kugelförmigen Zustand durchmacht, wenn es über seiner niedrigeren kritischen Lösungstemperatur, (LCST) um ungefähr ºC 32 im Wasser geheizt wird. Zusatz von Comonomeren ist vorgeschlagen worden, um Reaktionsvermögen in Richtung zu den verschiedenen Auslöseimpulsen wie Temperatur, pH, Ionenstärke oder Leuchte hinzuzufügen.

Wir haben neuentwickelt eine neue und effiziente Methode, zum des Cetyltrimethylammonium-Bromids (CTAB) - mit einer Kappe bedeckte Gold-nanoparticles zu beschichten mit dem pNIPAM und beziehen Anfangsbeschichtung in ein dünnes Polystyrenshell und eine nachfolgende Emulsionspolymerisation von NIPAM-Monomeren auf den Polystyren-grundierten nanoparticles mit ein. [2] Die resultierende Kernshell Zelle wurde entscheidend durch ausführliches TEM, FLUGHANDBUCH und UV-Kräfte Spektroskopieanalyse gekennzeichnet. Ein Temperatur-gesteuerter, umschaltbarer Schwellen-deswelling Übergang wurde in der Kernshell Anlage, mit einer Übergangstemperatur gekennzeichnet, die der der reinen microgel Anlage ähnlich ist, die durch (Reversible) Oberfläche Plasmonschichten leicht geüberwacht werden kann.

Weiteres Wachstum der metallischen Kerne innerhalb des microgel führt zu verschiedene Morphologien als Funktion CTAB-Konzentration, die die optische Antwort und die Umweltempfindlichkeit justieren darf. Alle diese Ergebnisse zeigen die Zugänglichkeit der Metallkerne, die für Anwendungen wie Katalyse oder Biosensing entscheidend ist-.

Zum Beispiel ist das thermoresponsive Verhalten des pNIPAM Shells ausgenutzt worden, um organische Verschmutzer zu erfassen, die durch erhöhtes Raman-Oberflächenc$zerstreuen betriebsbereit entdeckt werden konnten (SERS) unterstützt worden durch die Plasmonresonanz des Goldkernes [3]. Die Operation dieses Fühlers wird in Abbildung 1 für das Kennzeichen des Naphthols in gelöster Form dargestellt. Naphthol enthält keine Funktionsgruppen, die an metallische Oberflächen chemisch binden können, aber sie kann innerhalb des microgel Netzes eingeschlossen werden, wenn sie über dem LCST eingestürzt werden, so die Seele erreichen und uns erlauben, aussagefähige SERS-Spektren aufzuzeichnen. Interessant erhalten die Naphtholmoleküle freigegeben, wenn Temperatur gesenkt wird und das microgel geschwollen wird, damit wir sagen können, dass der Fühler auf eine umschaltbare Form arbeitet.

Abbildung 1. SERS-Spektren zeichnete von einem Au@pNIPAM-Kolloid in Verbindung mit 10 µM 1 Naphthol, an niedrigem (link), hohe (mittlere) und niedrige Temperatur wieder (recht), entsprechend geschwollenem (link und recht) auf und stürzte (Mitte) microgel, wie in den Karikaturen gezeigt ein. Ein Spektrum der hohen Qualität SERS kann im eingestürzten Zustand nur aufgezeichnet werden, weil die Naphtholmoleküle neben die Goldkerne eingeschlossen werden.

Zusätzliche Fortschritte in der Auslegung dieser intelligenten plasmonic Fühler umfassen:

  • Die Einschalung von Gold-nanorods und von ihrer in-situbeschichtung mit Silber [4] oder
  • Die Inkorporation der magnetischen Funktionalität, durch Reduzierung des Nickels auf der Oberfläche der Goldkerne [5] oder
  • Inkorporation von kleinen Eisenoxid nanoparticles innerhalb der gleichen microgels [6].

Alle diese Strategien öffnen neue Alleen in Richtung zur Fälschung von miniaturisierten Fühlern für ultrasensitive Kennzeichen einer großen Vielfalt der Parameter.


Bezüge

[1] R.A. Alvarez-Puebla, L.M. Liz-Marzán, Fallen und Käfige für Universal-SERS-Befund, Chem. Soc. Rev. 2011. doi: 10.1039/c1cs15155j

[2] R. Contreras-Cáceres, M. Karg, I. Pastoriza-Santos, J. Pérez-Juste, J. Pacifico, T. Hellweg, A. Fernández-Barbero, L.M. Liz-Marzán, Einschalung und Wachstum von Gold-nanoparticles in den thermoresponsive microgels, Adv. Mater. 2008, 20, 1666-1670.

[3] R.A. Alvarez-Puebla, R. Contreras-Cáceres, I. Pastoriza-Santos, J. Pérez-Juste, L.M. Liz-Marzán, Au@pNIPAM-Kolloide als molekulare Fallen für Oberfläche-erhöhte, spektralanalytische, ultra-empfindliche Analyse, Angew. Chem. Int. Ed.2009, 48, 138-143.

[4] R. Contreras-Cáceres, I. Pastoriza-Santos, R.A. Alvarez-Puebla, J. Pérez-Juste, A. Fernández-Barbero, L.M. Liz-Marzán, Wachsende Au-/Agnanoparticles innerhalb microgel Kolloide für verbesserten Oberfläche-erhöhten Raman, der Befund, Chem. Eur zerstreut. J. 2010, 16, 9462 - 9467.

[5] A. Sánchez-Iglesias, M. Grzelczak, B. Rodríguez-González, P. Guardia-Girós, I. Pastoriza-Santos, J. Pérez-Juste, M. Prato, L.M. Liz-Marzán, Synthese von mehrfunktionalen zusammengesetzten microgels über in-situ- Ni-Wachstum auf pNIPAM-überzogenen Au nanoparticles, ACS Nano--2009, 3, 3184-3190.

[6] R. Contreras-Cáceres, S. Abalde-Cela, P. Guardia-Girós, A. Fernández-Barbero, J. Pérez-Juste, R.A. Alvarez-Puebla, L.M. Liz-Marzán, Multifunktions-microgel magnetische/optische Fallen für SERS-ultradetection, Langmuir 2011, 27, 4520-4525.

Date Added: Aug 2, 2011 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 09:21

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