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Plasmonic の感知のための Microgel の敏感な合成のコロイド

教授によって Luis M. リスMarzan

Luis M. リスMarzan、 Departamento de Quimica Fisica、 Unidad Asociada CSIC-Universidade de ビゴ 36310 ビゴ、スペイン教授。 対応する著者: lmarzan@uvigo.es

適した電磁波と照射された場合伝導の電子の凝集性の振動に基づいている興味深い光学的性質と関連しているアプリケーションからの貴金属の nanoparticles の茎のカプセル化の興味。 nanoparticles のそのような電子振動はように集中させた表面のプラズモンの共鳴か LSPRs 知られています。 対応する共鳴頻度は nanoparticles の構成、サイズおよび形によってことができま、目に見えるのかほぼ IR スペクトル領域に普通 (金、銀および銅のために) 調整する発生します。 これは LSPR の頻度で鋭く、強い絶滅バンドをもたらしますが、特にそれの隣にある分子の化学そして分光学に影響を与えることができる nanoparticles でその上に高い電界を浮上します起こします。

最も広く調査された効果の 1 つは分子が金属の nanostructures (SERS) に吸着されるとき分散しているシグナルを分散させているラマンの大きい機能拡張が記録される表面高められたラマンです。 従って分子が金属表面への近似性にあること条件は汎用超高感度の技術として SERS のアプリケーションを制限し、そこに実行中に analyte の分子を引っ掛け、金属 nanostructure の近くの持って来ることができるコーティング材料の開発のための必要性です。[1]

この文脈では、ポリマーヒドロゲルのシェル内の金属の nanoparticle から成り立つ nanocomposite の粒子のコロイドはこの問題の解決については適した候補者として nanoparticle のコアの光通信の特性およびスマートな microgel のコーティングの装飾の能力を結合するので見ることができます。 明らかに、そのようなハイブリッドコロイドの効率的な製造はコア粒子のサイズそして形の精密な制御を、ようにきちんとシステムの光学応答を調整する方法必要とします。

これをディケイドの最後のカップルの間に大抵開発された高度のコロイド化学方法によって達成することができます。 ポリマーシェルに関して、刺激敏感な材料は外部切換えおよび処理のための潜在性のために特に興味深いです。 共通の例は多 (N-isopropylacrylamide) (pNIPAM)、親水性、水膨張した状態からの、水の 32 ºC 頃より低く重大な解決の温度の上で熱されたとき疎水性の、球状状態への (LCST)フェーズ遷移を経る thermoresponsive ポリマーです。 コモノマーの付加は温度、 pH、イオン強さまたはライトのような異なった刺激の方に敏感さを追加するために提案されました。

私達は最近 Cetyltrimethylammonium の臭化物 (CTAB) - ポリスチレン発動を促された nanoparticles の NIPAM の単量体の薄いポリスチレンのシェルそしてそれに続く乳剤重合と最初のコーティングを含む pNIPAM が付いているキャップされた金の nanoparticles に塗るために新しく、効果的な方法を開発してしまいました。[2] 生じるコアシェルの構造は詳しい TEM、 AFM および紫外線気力の分光学の分析によって最終的に特徴付けられました。 温度主導の、可逆膨張deswelling の転移は (リバーシブルの) 表面のプラズモンシフトを通して容易に監視することができる純粋な microgel システムのそれに類似した遷移温度のコアシェルシステムで、識別されました。

microgel 内の金属コアのそれ以上の成長は光学応答および環境感度を調整することを割り当てる CTAB の集中の機能として異なった形態の原因となります。 これらの結果はすべて触媒作用または biosensing のようなアプリケーションのために重大である金属のコアのアクセス可能性を示します。

金のコア [3] のプラズモン共鳴によって助けられたラマン表面の高められた分散によって容易に検出できる有機性汚染物を捕獲するのに例えば、 (SERS) pNIPAM のシェルの thermoresponsive 動作が開発されていました。 このセンサーの操作は解決のナフトールの識別のための図 1 で説明されます。 ナフトールは金属表面に化学的に結合できる microgel ネットワークの内で引っ掛けることができま基を含んでいなくて、従って LCST の上で倒れられたとき有意義な SERS スペクトルを記録することを中核に達し、私達を許可します。 興味深いことに、ナフトールの分子は私達が感知要素は可逆方法ではたらくと言ってもいいように温度が下がる microgel が膨れるとき解放されて得。

漫画に示すように、膨張した、 (左右) 崩壊された (中間の) microgel に相当して、再度低く、 (残っている)、高い (中間) 低温に 10 の µM の 1 ナフトールと接触して Au@pNIPAM のコロイドから、 (右) 記録される図 1. SERS スペクトル。 良質 SERS スペクトルは崩壊された州にナフトールの分子が金のコアの隣で引っ掛かるのでしか記録することができません。

これらのスマートな plasmonic センサーのデザインの追加前進は下記のものを含んでいます:

  • 銀 [4] が付いている金の nanorods そしてそのままのコーティングのカプセル封入、または
  • 金のコア [5] の表面のニッケルの減少による磁気機能性の結合、または
  • 同じ microgels [6] 内の小さい酸化鉄の nanoparticles の結合。

これらの作戦はすべていろいろ analytes の超高感度の識別のための小型化された感知装置の製造の方に新しい道を開きます。


参照

[1] ユニバーサル SERS の検出、 Chem のための R.A. Alvarez プエブラ、 L.M. リスMarzán、トラップおよびケージ。 Soc. Rev. 2011 年の。 doi: 10.1039/c1cs15155j

[2] R. Contreras-Cáceres、 M. Karg、 I. Pastoriza サントス、 J. Perez-Justee、 J. Pacifico、 T. Hellweg、 A. Fernandez-Barberoo、 L.M. リスMarzán、 thermoresponsive microgels、 ADV の金の nanoparticles のカプセル封入および成長。 Mater。 2008 年、 20 1666-1670。

[3] R.A. Alvarez プエブラ、 R. Contreras-Caceress、 I. Pastoriza サントス、 J. Perez-Justee、 L.M. リスMarzán の表面高められた、分光の、超高感度の分析、 Angew のための分子トラップとして Au@pNIPAM のコロイド。 Chem。 Int. Ed.2009、 48、 138-143。

[4] R. Contreras-Cáceres、 I. Pastoriza サントス、 R.A. Alvarez プエブラ、 J. Perez-Justee、 A. Fernandez-Barberoo、 L.M. リスMarzán の検出、 Chem を分散させている改良された表面高められたラマンのための microgel のコロイド内の成長 Au/Ag の nanoparticles。 Eur. J. 2010 年、 16、 9462 - 9467。

[5] A. Sánchez イグレシアス、 M. Grzelczak、 B. Rodriguez-Gonzalezez、 P. グアルディアGirós、 I. Pastoriza サントス、 J. Perez-Justee、 M. Prato、 L.M. リスMarzán の pNIPAM 上塗を施してある Au の nanoparticles、 ACS Nano 2009 年、 3、 3184-3190 のそのままの NI の成長による多機能の合成の microgels の統合。

[6] R. Contreras-Cáceres、 S. Abalde-Cela、 P. グアルディアGirós、 A. Fernandez-Barberoo、 J. Perez-Justee、 R.A. Alvarez プエブラ、 L.M. リスMarzán の SERS の ultradetection、 Langmuir 2011 年、 27、 4520-4525 のための多機能の microgel の磁気/光学トラップ。

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

Last Update: 14. June 2013 09:28

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