Name: multifunctional hybrid fe2o3-au nanoparticles for efficient plasmonic heating
Uploaded: 2016-02-20T16:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 4 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Multifunctional Hybrid Fe2O3-Au Nanoparticles for Efficient Plasmonic Heating at JoVE.com

وقدمت الدعم المالي لهذا العمل من قبل وزارة الطاقة DOE- مختبر إخراج بحوث والتنمية (LDRD) برنامج المبادرة الاستراتيجية. نشكر السيد هنري الجلسات، والسيد تشارلز Shick لتوفير الوقت والخبرة لمساعدة لنا تجاربنا.

1. بروتوكول تخليق المواد النانوية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد محلول المخزون من الحديد 2 يا 3 من 25 مم. ملاحظة: جميع الحلول الأسهم وإعدادها باستخدام الماء منزوع الأيونات ما لم ينص على خلاف ذلك. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> خذ 25 مل دورق مخروطي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 10 مل منزوع الأيونات الماء (DI) وبقضيب، ووضعه على كتلة التدفئة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 100 ميكرولتر من الحديد المحلول 2 O 3 (25 ملم) لهذه القارورة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الحرارة الحل مع التحريك لمدة 5 دقائق تقريبا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد 10 مل 1٪ سيترات الصوديوم عن طريق إذابة 0.1 غرام من سيترات الصوديوم إلى 10 مل من الماء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 1 مل من محلول 1٪ سيترات الصوديوم إلى قارورة 25 مل تحتوي على حل الحديد 2 يا 3 مائي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تقديم حل ليغلي (100 درجة مئوية). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 250 ميكرولتر من حمض chloroauric 0.01 م. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تواصل تسخين الحل عند 100 درجة مئوية لمدة 10 دقيقة. بعد عدة دقائق (2-3 دقيقة)، والحل أحمرا / مؤشر على اللون البنيتينغ أن يتم إنتاج الجسيمات النانوية الاتحاد الافريقي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة الحل من كتلة التدفئة، واتركه حتى يبرد في RT (حوالي 20 درجة مئوية) (1-2 ساعة). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنقية العينات بواسطة الطرد المركزي لمدة 7 دقائق في 4700 × ز. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة طاف من العينات طرد. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعادة تفريق النانوية طرد في الماء DI، تصل إلى 10 مل. </li></ol> 2. النانوية توصيف <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> SEM / EDX توصيف: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضع 1-2 ميكرولتر من النانوية طرد على الشبكة النحاسية واتركه حتى يجف لمدة 1 ساعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع العينة في وعاء نظيف وأخذه إلى SEM / EDX لتوصيف. 11،12 </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أشعة فوق البنفسجية فيس توصيف: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره على أشعة فوق البنفسجية فيس والسماح لها الاحماء لمدة 10-15 دقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تسجيل الطيف إشارة DI المياه. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضع 1 مل من محلول مائي للجسيمات متناهية الصغر في كفيت ميتاكريليتوسجل للأشعة فوق البنفسجية فيس الأطياف على موجات λ = 300 - 1000 نانومتر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تجنب تشبع من إشارة عن طريق الحفاظ على الحد الأقصى لامتصاص أقل من ~ 1.2. إذا كان الحد الأقصى الامتصاصية لوحظ أكبر، والحد من ذروة الذروة عن طريق تمييع العينة أو باستخدام أقصر مسار طول كفيت. ملاحظة: سطح مأكل عصابة من الاتحاد الافريقي (λ ≈ 525 نانومتر) ينبغي ملاحظتها بسهولة. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التلاعب المغناطيسي <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضع 3 مل من / العينات المائية بنية اللون الأحمر النانو المغناطيسية / plasmonic في cuvettes ميتاكريليت. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع مغناطيس شراؤها تجاريا (~ 100 جاوس) في مقربة من كفيت. ملاحظة: في غضون دقائق، كل الجسيمات النانوية المغناطيسية / plasmonic هي &quot;تعلق&quot; إلى الجانب كفيت ميتاكريليت حيث تم وضع المغناطيس. تحولت حل من البني إلى عديم اللون تشير إلى أن الجسيمات النانوية احتفظت خصائصها المغناطيسية حتى بعد أودع الاتحاد الافريقي على الحديد 2 </sub&gt; O 3 السطح. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إلى جانب بالحث البلازما الطيف الكتلي (ICP-MS) التحليل. 13 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام العينات المائية من حلول جسيمات متناهية الصغر في هذا التحليل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ملخص تنقية عينات جسيمات متناهية الصغر في حامض النيتريك لتحويلها إلى شكل أيوني قبل التجارب تحليل الجماعية عن طريق نقل جميع العينات في أنابيب مع الحجم النهائي من 10 مل من حمض النتريك 2٪. سماح 30 دقيقة لعملية الهضم لتأخذ مكان. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إنشاء منحنى المعايرة مع تركيزات معروفة في التحاليل من الفائدة (على سبيل المثال، والاتحاد الافريقي، الحديد). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عينات سبايك مع المحلول القياسي الداخلي تحتوي على 10 جزء في البليون الصحة الانجابيه وفي وتحليل في وضع نصف الكمية من ICP-MS وفقا لتعليمات الشركة الصانعة. تنطوي هذه التقنية على تحليل لارجاعها مستوى متعدد العناصر نيست (10 جزء في البليون في و 100 جزء في البليون لي، المنغنيز، الحديد، شركة، الأب، الكادميوم، بي، وU). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مقارنة شدة المحددة لمعيار مع intensitiوفاق لعينات أخرى لانتاج تركيزات تقريبية لعناصر معينة. لحساب البلازما وأداة الانجرافات، يجب أن يكون جميع العينات الحد الأدنى من تركيز 10 جزء في البليون لفي التي تم إضافتها إلى جميع العينات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد تركيز عنصر من التحاليل المصالح للحلول استعداد باتباع الخطوات التالية: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إجراء عينة التحقق من صحة معايرة الأولية للمعايير متعددة العناصر (10 جزء في البليون في و75 جزء في البليون لي، والمغنيسيوم، الحديد، شركة، الأب، الكادميوم، بي، وU). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أداء فارغة معايرة الأولي من الماء منزوع الأيونات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لتحليل ICP-MS على اثنين من عينة من الفائدة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الاستمرار في أداء عينة التحقق من صحة معايرة (10 جزء في البليون في و75 جزء في البليون لي، والمغنيسيوم، الحديد، شركة، الأب، الكادميوم، بي، وU) من المعيار متعددة العناصر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تواصل فارغة معايرة الماء منزوع الأيونات. ملاحظة: وفقا للمواصفات البائعين، وقياسات ICP-MS لها عدم التيقن من 20٪. تم تنفيذ العمل المخبري المواد متناهية الصغر تحت بالعربيةغطاء محرك السيارة أوميا. وينبغي استخدام معدات الوقاية الشخصية (معطف المختبر، المريلة، رقيقة قفازات النتريل مل للاتصال عرضية، ونظارات واقية) ودرع الوجه إذا هود وشاح فوق مستوى الذقن. الحد الأدنى معدات الوقاية الشخصية اللازمة عند التعامل مع المواد النانوية. معطف مختبر المتاح، رقيقة قفازات النتريل مل للاتصال والسلامة نظارات عرضية مع الدروع الجانب سيتم ارتداؤها في المختبر عند التعامل مع المواد النانوية. لا يجوز وضع المواد متناهية الصغر النفايات واضعة في القمامة العادية أو هباء. </li></ol></li></ol></li></ol> 3. الليزر التدفئة تجربة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره على امدادات الطاقة ليزر والتوازن. ملاحظة: الطول الموجي الليزر المستخدمة في هذه التجربة (λ = 532 نانومتر) يتم اختياره لتتناسب مع LSPR الامتصاصية الذروة قدر الإمكان. ومع ذلك، والآثار ضوئي؛ ضوحراري يمكن أن يتسبب استخدام أي الطول الموجي التي تتداخل مع امتصاص الجسيمات النانوية. كفاءة التدفئة أكبر فقط عندما مضيئة في الرنين. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع النوافذ التوازن بحيث دo لن تعرقل مسار الليزر أو منع الأشعة تحت الحمراء (IR) المزدوجات الحرارية. المزدوجات الحرارية الأشعة تحت الحمراء هي عدم الاتصال تحقيقات درجة الحرارة ويجب أن يكون لها خط واضح البصر لقياس السطح. ويبين الشكل 1 تخطيطي من الإعداد التجريبية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة الأغطية الواقية من المزدوجات الحرارية الأشعة تحت الحمراء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فتح برنامج حاسوبي لجمع البيانات وتشغيل، تسمية القياس، &quot;الودية&quot;. يجمع برنامج حاسوبي مخصص قيم التوازن والمقاومة الحرارية بوصفها وظيفة من الزمن، وعندما يتم تشغيل البرنامج هو تسجيل هذه القيم في ملف البيانات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تشغيل قياس لمدة 20 دقيقة على الأقل للسماح للنظام في عملية الاحماء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في حين أن النظام الاحماء، وإعداد العينة قبل pipetting كمية مناسبة (3 مل) من الحل المنشود في كفيت ميتاكريليت. المبالغ المستخدمة هنا هي 3 مل من محلول لcuvettes القياسية، و 1 مل لcuvettes شبه الصغرى. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضبط قوة الليزر إلى أدنى ضبطجي التي تنتج شعاع بالكاد مرئية، والتي هي 1،5 ألف لنظام الليزر المستخدمة هنا. تحقق للتأكد من أن بقعة شعاع الليزر دون عائق، وتظل في بؤرة الحرارية الأشعة تحت الحمراء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضع العينة على ذراع التوازن بحيث جانب كفيت هو عمودي على شعاع قياس الأشعة تحت الحمراء الحرارية وبقعة شعاع الليزر يضرب مركز من الحل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تقليل قوة الليزر حتى شعاع لم تعد مرئية، ولكن لا إيقاف إمدادات الطاقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد 20 دقيقة الاحماء كاملة. وقف برنامج القياس والخروج من البرنامج. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعادة الصفر التوازن. فتح برنامج حاسوبي لجمع البيانات، انقر فوق تشغيل، ثم قم بإنشاء اسم لملف البيانات. سيتم تشغيل التجربة بعد تسمية الملف والنقر على &quot;حفظ&quot;. سوف روتين التجريبي المحدد تعتمد على المعلومات المطلوبة، ولكن يتم توفير روتين نموذج هنا. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدء جمع البيانات. بعد 120 ثانية، وتحويل ما يصل لعسير القدرة على الإعداد المطلوب (1.2 W لهذه التجارب، والتي عندما ركزت في ~ 20 ميكرون بقعة يتوافق مع ~ 3.8 × 10 5 واط / سم 2). جمع بيانات عن 1000 ثانية أخرى، ثم ضبط قوة الليزر إلى الحد الأدنى من الإعداد وإيقاف إمدادات الطاقة ليزر. الاستمرار في جمع البيانات عن 1000 ثانية أخرى قبل وقف قياس. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد روتين التجريبية كاملة، للخروج من البرنامج، يتحول كل شيء خارج، وإعادة تغطية جميع المعدات. حفظ البيانات التجريبية في شكل ASCII ومزيد من العملية وتحليلها باستخدام برامج إضافية. </li></ol>

<ol>
	<li>Barber, D., Freestone, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+investigation+of+the+origin+of+the+colour+of+the+Lycurgus+Cup+by+analytical+transmission+electron+microscopy.">An investigation of the origin of the colour of the Lycurgus Cup by analytical transmission electron microscopy.</a> Archaeometry. 32 (1), 33-45 (1990).</li><li>Ozbay, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmonics:+merging+photonics+and+electronics+at+nanoscale+dimensions.">Plasmonics: merging photonics and electronics at nanoscale dimensions.</a> Science. 311 (5758), 189-193 (2006).</li><li>Murphy, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anisotropic+metal+nanoparticles:+synthesis,+assembly,+and+optical+applications.">Anisotropic metal nanoparticles: synthesis, assembly, and optical applications.</a> J. Phys. Chem. B. 109 (29), 13857-13870 (2005).</li><li>Luo, Y. L., Shiao, Y. S., Huang, Y. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Release+of+photoactivatable+drugs+from+plasmonic+nanoparticles+for+targeted+cancer+therapy.">Release of photoactivatable drugs from plasmonic nanoparticles for targeted cancer therapy.</a> ACS Nano. 5 (10), 7796-7804 (2011).</li><li>Murph, S. E. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manganese-gold+nanoparticles+as+an+MRI+positive+contrast+agent+in+mesenchymal+stem+cell+labeling.">Manganese-gold nanoparticles as an MRI positive contrast agent in mesenchymal stem cell labeling.</a> J. Nanopart. Res. 14 (4), 1-13 (2012).</li><li>Maier, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Plasmonics: fundamentals and applications: fundamentals and applications. , (2007).</li><li>Bigall, N. C., Parak, W. J., Dorfs, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescent+magnetic+and+plasmonic-Hybrid+multifunctional+colloidal+nano+objects.">Fluorescent magnetic and plasmonic-Hybrid multifunctional colloidal nano objects.</a> Nano Today. 7 (4), 282-296 (2012).</li><li>Larson, T. A., Bankson, J., Aaron, J., Sokolov, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hybrid+plasmonic+magnetic+nanoparticles+as+molecular+specific+agents+for+MRI/optical+imaging+and+photothermal+therapy+of+cancer+cells.">Hybrid plasmonic magnetic nanoparticles as molecular specific agents for MRI/optical imaging and photothermal therapy of cancer cells.</a> Nanotechnology. 18 (32), 325101 (2007).</li><li>Hung, W. H., Aykol, M., Valley, D., Hou, W., Cronin, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmon+resonant+enhancement+of+carbon+monoxide+catalysis.">Plasmon resonant enhancement of carbon monoxide catalysis.</a> Nano Lett. 10 (4), 1314-1318 (2010).</li><li>Neumann, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solar+vapor+generation+enabled+by+nanoparticles.">Solar vapor generation enabled by nanoparticles.</a> Acs Nano. 7 (1), 42-49 (2012).</li><li>Szirmae, A., Fisher, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Techniques of Electron Microscopy, Diffraction, and Microprobe Analysis. 372, (1963).</li><li>Goldstein, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Scanning electron microscopy and X-ray microanalysis: a text for biologists, materials scientists, and geologists. , (2012).</li><li>Kennedy, J. F., Xu, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Practical+guide+to+ICP-MS,+Robert+Thomas.+Marcel+Dekker,+INC,+New+York,+USA+(2004).">Practical guide to ICP-MS, Robert Thomas. Marcel Dekker, INC, New York, USA (2004).</a> Carbohydr. Polym. 62 (4), 393 (2005).</li><li>Georgakilas, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decorating+carbon+nanotubes+with+metal+or+semiconductor+nanoparticles.">Decorating carbon nanotubes with metal or semiconductor nanoparticles.</a> J. Mater. Chem. 17 (26), 2679-2694 (2007).</li><li>Murph, S. E. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tuning+of+size+and+shape+of+Au-Pt+nanocatalysts+for+direct+methanol+fuel+cells.">Tuning of size and shape of Au-Pt nanocatalysts for direct methanol fuel cells.</a> J. Nanopart. Res. 13 (12), 6347-6364 (2011).</li><li>Unrine, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+for+bioavailability+of+Au+nanoparticles+from+soil+and+biodistribution+within+earthworms+(Eisenia+fetida).">Evidence for bioavailability of Au nanoparticles from soil and biodistribution within earthworms (Eisenia fetida).</a> Environ. Sci. Technol. 44 (21), 8308-8313 (2010).</li><li>Hunyadi Murph, S. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> ACS Symp. Ser. , 127-163 (2011).</li><li>Murph, S., Murphy, C. J., Leach, A., Gall, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Possible+Oriented+Attachment+Growth+Mechanism+for+Silver+Nanowire+Formation.">A Possible Oriented Attachment Growth Mechanism for Silver Nanowire Formation.</a> Cryst Growth Des. , (2015).</li><li>Hunyadi Murph, S. E., Heroux, K., Turick, C., Thomas, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Applications of Nanomaterials. Vol. 4 Nanomaterials and Nanostructures, (2012).</li><li>Murphy, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+sensing+and+imaging+with+metallic+nanorods.">Chemical sensing and imaging with metallic nanorods.</a> Chem. Comm. (5), 544-557 (2008).</li><li>Shanmukh, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+and+sensitive+detection+of+respiratory+virus+molecular+signatures+using+a+silver+nanorod+array+SERS+substrate.">Rapid and sensitive detection of respiratory virus molecular signatures using a silver nanorod array SERS substrate.</a> Nano Lett. 6 (11), 2630-2636 (2006).</li><li>Jaque, D., Vetrone, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Luminescence+nanothermometry.">Luminescence nanothermometry.</a> Nanoscale. 4 (15), 4301-4326 (2012).</li><li>Ebrahimi, S., Akhlaghi, Y., Kompany-Zareh, M., Rinnan, &. #. 1. 9. 7. ;. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nucleic+acid+based+fluorescent+nanothermometers.">Nucleic acid based fluorescent nanothermometers.</a> ACS Nano. 8 (10), 10372-10382 (2014).</li><li>Dias, J. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA+as+a+molecular+local+thermal+probe+for+the+analysis+of+magnetic+hyperthermia.">DNA as a molecular local thermal probe for the analysis of magnetic hyperthermia.</a> Angew. Chem. 125 (44), 11740-11743 (2013).</li></ol>

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

استخدام جزيئات الذهب الانضباطي بصريا للدراسات ارتفاع الحرارة هو خيارا جذابا لأنها تستفيد من التدفئة plasmonic من جزيئات الذهب ضبطها لتمتص الضوء بقوة في المنطقة VIS-الجرد الوطني. تم فحص دراسات التدفئة plasmonic هو موضح هنا باستخدام مختبر إعداد ومتاحة تجاريا الحديد النانوية أكسيد الذهب المختلطة. إحدى الطرق الأكثر استخداما على نطاق واسع لتصنيع جزيئات الذهب nanospherical الغروية ينطوي على خفض حمض chloroauric (HAuCl 4) إلى الذهب محايد الاتحاد الافريقي (0) من خلال الحد من وكلاء، مثل سترات الصوديوم، بوروهيدريد الصوديوم، الخ 15،16 توليف جزيئات الذهب النانوية على أكسيد الحديد واضح ومباشر. واحد يمكن بسهولة التحكم في حجم الاتحاد الافريقي المعادن، والشكل، والتحميل عن طريق تغيير المعلمات التجريبية، على سبيل المثال، تركيزات المواد المتفاعلة، والحد من وكلاء، والسطحي، وما إلى ذلك 17 هذا النهج غلة السيطرة التامة على الاتحاد الافريقي nanoparticlأبعاد الإلكترونية وموحد تحميل جسيمات متناهية الصغر على الحديد 2 يا 3. المعادن الثمينة الأخرى كما يمكن بواسطة هذا الإجراء، بما في ذلك حج، وحزب العمال، والمشتريات إعداد 18 ميزة واضحة من هذا الإجراء هو أن الإجراء رد فعل يمكن القيام به في الهواء أو الماء، و، من حيث المبدأ، غير قابلة للتصعيد. استخدام المواد النانوية التجارية و / أو إجراءات كيميائية قابلة الرطب مثالية لتطبيقات العلاج على نطاق واسع أو التطبيقات البيولوجية لأن تكون هذه المواد متاحة بسهولة وأكثر اقتصادا من المواد والإجراءات تصنيعه حسب الطلب. التعديلات سطح هذه النانو المعدنية هي أيضا ذات أهمية في المجتمع العلمي. وهناك عدد من العضوية (السطحي، التجولات bifunctional، والبوليمرات، والأحماض الأمينية والبروتينات والحمض النووي) والمواد غير العضوية (السيليكا والمعادن الأخرى، وأكاسيد المعادن، الخ) 19 يمكن زيادة تحميل أو functionalized على هذه السطوح لخلق المواد بمركب متناهي في الصغر مع مختلف تصاميم، وهندستها،التراكيب وقدرات متعددة المهام، لاستهداف البيولوجي، تسليم المخدرات، الاستشعار عن بعد، والتصوير، والتطبيقات البيئية، الخ بالإضافة إلى ذلك، تقنية ضوئي؛ ضوحراري الموصوفة هنا هي مناسبة تماما لوصف خصائص plasmonic من مواد مختلفة، مثل درجة الحرارة السائبة والقياسات الجماعية هي سهلة نسبيا لأداء باستخدام المعدات المتاحة بسهولة. سهولة إعداد العينات وقياس هو ميزة واضحة على تقنيات plasmonic / التطبيقات الأخرى. على سبيل المثال، تقنيات مثل سطح تعزيز التحليل الطيفي رامان وLSPR استشعار حساسة للغاية لإعداد كل من الركيزة والهدف، 20،21 مما يجعل التكرار والمقارنة بين عينات أكثر تحديا. عيب واحد من الممكن القياسات ضوئي؛ ضوحراري المذكورة أعلاه هو أن يتم قياس درجة الحرارة على نطاق وبالجملة وليس على سطح جسيمات متناهية الصغر حيث transduced الحرارة. هناك الحراريةتقنيات التناظر التي يمكن أن توفر هذه المعلومات درجة الحرارة المحلية، 22-24 ولكن هذه تحتاج إلى إعداد نموذج أكثر تعقيدا، مما يجعلها أكثر تحديا لتنفيذها. وأخيرا، فإن القياسات الموضحة هنا يمكن بسهولة جنبا إلى جنب مع تقنيات أخرى (على سبيل المثال، وتدهور ضوئي) 9 لتقييم آثار ضوئي؛ ضوحراري على العمليات المختلفة. باختصار، لقد وصفنا تركيب الهجين الحديد 2 يا 3 -Au النانوية الحلول وتوصيف ضوئي؛ ضوحراري بهم. حتى مع وجود تركيز 20 × أصغر من الاتحاد الافريقي، هذه الجسيمات النانوية الحديد 2 يا 3 -Au قادرة على photothermally حلول مائي الحرارة بكفاءة كما AuNPs، مما يدل على مزايا المواد المختلطة. وعلاوة على ذلك، وهياكل هجينة تحتفظ خصائص كل المواد، وخلق بنية متعددة الوظائف مع الخصائص المغناطيسية وplasmonic. هذه الهياكل هي مثيرة للاهتمام التطبيقات الطبية الحيوية،يمكن تصوره 8 ولكن العديد من استخدامات إضافية.

ابتداء من استخدامها في زجاج مزدوج اللون القديم، غالبا ما أسهمت 1 جزيئات الذهب (AuNPs) لتطوير تكنولوجيات جديدة. 2،3 المزيد من الأمثلة الحديثة لهذه التقنيات تشمل الأجهزة والجسيمات الحجب التي يمكن أن كلا كشف وعلاج السرطان. 4،5 AuNPs لديها العديد من الخصائص الرائعة، ولكن أبرزها بين هذه هو وجود مترجم الرنين مأكل السطح (LSPRs)، والتي تحدث عندما الحادث الإشعاع الكهرومغناطيسي محركات resonantly مجانا الإلكترونات إلى التذبذبات الجماعية، وخلق مجالات الكهرومغناطيسية الشديدة وتقتصر إلى حد كبير. 6 ومن الجوانب فضول من LSPRs هي أنها الانضباطي. وهذا يعني أن الطاقة الرنين يمكن تعديلها عن طريق تعديل شكل وحجم AuNPs أو عن طريق تغيير معامل الانكسار للبيئة المحيطة. خاصية أخرى من AuNPs، والذهب بشكل عام، هو أنها غالية الثمن نسبيا. في حين أن هذا قد يجعل الذهب أكثر جاذبية منوجهة نظر ترفا، لالتطبيقات التكنولوجية، وهذا هو العيب ويمكن أن يكون عقبة أمام استخدام العام. اثنين من الحلول الممكنة لهذه المشكلة يبحثون عن مواد بديلة أقل تكلفة أن يحمل خصائص مشابهة مثل الذهب، أو إيجاد طريقة لدمج الذهب مع مواد أخرى لإنشاء المواد المركبة ذات خصائص مماثلة ولكن كميات صغيرة من المعدن النفيس. الحل الأخير هو ربما أكثر إثارة للاهتمام لأنها تسمح لإمكانية إنشاء البنية النانوية المختلطة متعددة الوظائف مع الخصائص الفيزيائية من اثنين أو أكثر من المواد 7 الحديد (III) أكسيد، الحديد 2 يا 3، هو مرشح ممتاز لعنصر واحد من هذا الخليط لأنه متاح على نطاق واسع، وغير مكلفة، وغير سامة. وعلاوة على ذلك، فإن المرحلة maghemite، γ الحديد 2 يا 3، هي ferrimagnetic، والمرحلة الهيماتيت، α الحديد 2 يا 3، هي المغناطيسية ضعيفة. وهكذا، فإن الجمع بينالذهب مع الحديد 2 يا 3 يحتمل أن تسفر النانوية التي تظهر خصائص plasmonic وأيضا التفاعل مع المجالات المغناطيسية الخارجية، ولكن بشكل ملحوظ أقل تكلفة من الذهب الخالص. مثل هذه البنية النانوية الهجينة يمكن أن تجد مثيرة للاهتمام تطبيقات العالم الحقيقي. على سبيل المثال، فقد أثبتت النانوية الحديد 2 يا 3 -Au مفيدة لكلا تشخيص السرطان والعلاج عن طريق التصوير بالرنين المغناطيسي والعلاج ضوئي؛ ضوحراري. 8 في هذه الحالة، الحديد 2 يا 3 وظائف وكيلا التصوير بالرنين المغناطيسي النقيض من ذلك، في حين أن الجزء الاتحاد الافريقي تحويل محليا الحادث ضوء للحرارة من خلال تبديد الطاقة الكهرومغناطيسية الممتصة خلال LSPR. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت الحديد 2 يا 3 -Au النانوية تعزيز plasmonic من التحويل التحفيزي من ثاني أكسيد الكربون إلى ثاني أكسيد الكربون 2 تحت إضاءة الضوء المرئي، ويمكن أن تستخدم هذه الهياكل أيضا ضوئي؛ ضوحراري تحويل الطاقة الشمسية. 9،10 ثييصف الصورة تقرير تركيب الحديد 2 يا 3 -Au النانوية باستخدام أسلوب الكيميائي الرطب بسيط. ويتكون هيكل هجين من الحديد 2 يا 3 الأساسية التي زينت مع AuNPs أصغر. الأهم من ذلك، الحصول على الحديد 2 يا 3 -Au النانوية تحتفظ كل من الخصائص المغناطيسية وplasmonic من المواد المكونة، مما يخلق الجسيمات متعددة الوظائف التي يمكن أن تكون مفيدة لمجموعة متنوعة من التطبيقات. من أجل توضيح التطبيقات plasmonic من هذه الجسيمات النانوية الهجينة، وصفت أيضا توصيف ضوئي؛ ضوحراري من الجسيمات النانوية باستخدام نظام التدفئة الليزر. تظهر القياسات ضوئي؛ ضوحراري أن الهجين الحديد 2 يا 3 -Au النانوية قادرة على تسخين المحاليل المائية بكفاءة كما AuNPs النقي، حتى مع وجود تركيز أقل بكثير من المعادن النبيلة. هذه النتائج تعد تصديقا لطريقة استخدام مركب أو هجين المواد اللازمة لخفض التكاليف وتحقيق قدر أكبر من الوظيفيهذ.

<table><tbody><tr><td>&lt;strong&gt;Gold(III) chloride trihydrate&amp;nbsp;&lt;/strong&gt;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>520918&amp;nbsp;</td><td>&amp;ge;99.9% trace metals basis</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Iron(III) oxide&lt;/strong&gt;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>544884</td><td>nanopowder, &amp;lt;50&amp;nbsp;nm particle size (BET)</td></tr><tr><td>Sodium citrate tribasic dihydrate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S4641</td><td>ACS reagent, &amp;ge;99.0%&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>SEM</td><td>Hitachi&amp;nbsp;</td><td>S8200</td><td></td></tr><tr><td>TEM</td><td>Hitachi&amp;nbsp;</td><td>H95000</td><td></td></tr><tr><td>EDX</td><td>Oxford Instruments&amp;nbsp;</td><td>SDD - X-Max</td><td></td></tr><tr><td>DLS</td><td>Brookhaven Instruments</td><td>NanoBrook Omni</td><td></td></tr><tr><td>ICP-MS</td><td>Agilent&amp;nbsp;</td><td>7500s</td><td></td></tr><tr><td>UV-Vis-NIR spectrometer</td><td>Tec5 MultiSpec</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Laser, &amp;lambda; = 532 nm&amp;nbsp;</td><td>Del Mar Photonics</td><td>DMPV-532-1</td><td></td></tr><tr><td>Microgram Balance</td><td>Mettler Toledo&amp;nbsp;</td><td>XP205</td><td></td></tr><tr><td>Infrared Thermocouples</td><td>Omega Engineering</td><td>OS801-HT</td><td></td></tr></tbody></table>

multifunctional hybrid fe2o3-au nanoparticles for efficient plasmonic heating

إحدى الطرق الأكثر استخداما على نطاق واسع لتصنيع جزيئات الذهب nanospherical الغروية ينطوي على خفض حمض chloroauric (HAuCl 4) إلى الذهب محايد الاتحاد الافريقي (0) من خلال الحد من وكلاء، مثل سترات الصوديوم أو بوروهيدريد الصوديوم. تمديد هذه الطريقة لتزيين أكسيد الحديد أو النانوية مماثلة مع جزيئات الذهب لخلق هجين متعدد الوظائف الحديد 2 يا 3 -Au النانوية واضح ومباشر. هذا النهج غلة سيطرة جيدة على أبعاد جسيمات متناهية الصغر الاتحاد الافريقي وتحميلها على الحديد 2 يا 3. بالإضافة إلى ذلك، فإن حجم الاتحاد الافريقي المعادن، والشكل، والتحميل يمكن بسهولة ضبطها عن طريق تغيير المعلمات التجريبية (على سبيل المثال، تركيزات المواد المتفاعلة، الاختزال، السطحي، وما إلى ذلك). ميزة هذا الإجراء هي أن رد الفعل الذي يمكن القيام به في الهواء أو الماء، و، من حيث المبدأ، هو قابل للتصعيد. استخدام هذا الانضباطي البصري الحديد 2 يا 3 -Au النانوية لhypertherدراسات ميا هو خيارا جذابا لأنها تستفيد من التدفئة plasmonic من جزيئات الذهب ضبطها لتمتص الضوء بقوة في المنطقة VIS-الجرد الوطني. بالإضافة إلى آثاره plasmonic، يوفر النانو الاتحاد الافريقي سطح فريدة من نوعها للكيمياء مثيرة للاهتمام والحفز. والحديد 2 يا 3 مواد توفر وظائف إضافية بسبب خاصية المغناطيسية لها. على سبيل المثال، حقل مغناطيسي خارجي يمكن استخدامها لجمع وإعادة تدوير الهجين الحديد 2 يا 3 -Au النانوية بعد تجربة الحفازة، أو بدلا من ذلك، والحديد المغناطيسي 2 O 3 يمكن استخدامها لدراسات ارتفاع الحرارة من خلال الحث الحراري المغناطيسي. التجربة ضوئي؛ ضوحراري المبينة في هذا التقرير يقيس التغير في درجة الحرارة بالجملة وحل جسيمات متناهية الصغر فقدان كتلة وظائف من الوقت باستخدام الأشعة تحت الحمراء الحرارية والتوازن، على التوالي. سهولة إعداد العينات واستخدام المعدات المتاحة بسهولة هي مزايا واضحة لهذه التقنية. والتحذير هو الفي هذه القياسات ضوئي؛ ضوحراري تقييم درجة حرارة المحلول بكميات كبيرة، وليس على سطح جسيمات متناهية الصغر حيث transduced الحرارة ودرجة الحرارة من المرجح أن يكون أعلى من ذلك.

تركيب المواد اعتبار هام للمواد الهجين. الطاقة والتشتت تحليل الأشعة السينية (EDX) وإلى جانب بالحث البلازما الطيف الكتلي (ICP-MS) يمكن أن توفر هذه المعلومات. يوفر تحليل البيانات EDX شبه الكمي (الشكل 2)، في حين يوفر ICP-MS معلومات دقيقة والكمية المتعلقة العناصر المثيرة للاهتمام. تبين أن الهجين الحديد 2 يا 3 -Au النانوية لها الحديد والاتحاد الافريقي تركيزات ρFe = 150 جزء في البليون وρAu = 49 جزء في البليون. في المقابل، النانوية الاتحاد الافريقي النقية، والتي تستخدم كعنصر تحكم لتسخين حراري ضوئي؛ ضوحراري، تركيزات الاتحاد الافريقي أعلى بكثير من ρAu = 1100 جزء في البليون. تحليل SEM يكشف عن التشكل من جزيئات الحديد 2 يا 3 -Au (الشكل 3)، والتي تبين مجاميع من الجسيمات مدورة، غير النظامية التي تظهر functionalized مع أصغر، ومشرق،وتقريبه النانوية. يتم تحديد جزيئات أكبر كما الحديد 2 O 3، في حين يتم التعرف عليها، النانوية أصغر أكثر إشراقا كما الاتحاد الافريقي. هذا النوع من التشكل وكثيرا ما يشار إليها باسم النانوية &quot;زينت&quot;. (14) وفي هذه الحالة، سطح الجسيمات دعم والحديد 2 O 3، ومزينة، النانوية الاتحاد الافريقي المتفرقة الأصغر حجما. التحليل الإحصائي للالنانوية يكشف عن أن الحديد 2 يا 3 النانوية لديها متوسط ​​قطرها من د = 40 ± 10 نانومتر. النانوية الاتحاد الافريقي functionalizing لديها مجموعة واسعة من الأحجام، مع د = 20 ± 20 نانومتر. ديناميكية تشتت الضوء (DLS) القياسات يمكن قياس السلوك التجميع، وتبين أن الهجين الحديد 2 يا 3 -Au النانوية يبلغ متوسط ​​نصف قطر الهيدروديناميكية من درهم = 243 نانومتر مع صناديق السكان درهم = 61 نانومتر (13٪) و درهم = 310 نانومتر (87٪). بالإضافة إلى ذلك، تم العثور على إمكانات زيتا لζ = -16 بالسيارات، والتي قد تساعد على الحد منسلوك التجميع. طيف الأشعة فوق البنفسجية تجاه-الجرد الوطني للالهجين يظهر الحديد 2 يا 3 -Au النانوية في الشكل 4A. ويلاحظ وجود الامتصاصية قمة متميزة في الطول الموجي λ ≈ 520 نانومتر، ونسبت إلى وضع LSPR من الجسيمات النانوية الاتحاد الافريقي functionalizing والحديد 2 يا 3. الطول الموجي للLSPR يتسق مع القيم الأدب لAuNPs مع الأشكال التضاريسية مماثلة. 11،12 السلوك plasmonic للهياكل هجينة ويرجع ذلك إلى تشكيل AuNP على الحديد 2 يا 3 دعامات. هذا يمكن ملاحظتها مباشرة في الموقع الطيفي للأشعة فوق البنفسجية لوجه. الشكل 4B يدل على الأشعة فوق البنفسجية تجاه الامتصاصية أطياف الحل المتفاعلة في أوقات مختلفة أثناء عملية التفاعل. في البداية، هناك بعض طفيف الامتصاصية الضوء المرئي يعزى إلى الحديد 2 يا 3 النانوية فرقت في الحل. ومع استمرار التفاعل، abso<html> زيادات rbance، وفي 1.5 دقيقة، تبدأ ذروة لتشكيل، التي تصبح أكثر تحديدا كرد فعل تطول. هذه النتائج الذروة من LSPR الامتصاصية ويتوافق مع تشكيل AuNPs وترسبها على سطح الدعم الحديد 2 يا 3. ويلاحظ سلوك المغناطيسي للجزيئات الحديد 2 يا 3 -Au بسهولة من خلال التلاعب مع حقل مغناطيسي خارجي. في البداية، والحل الحديد 2 يا 3 -Au لها لون ضارب إلى السمرة (الشكل 5B). ومع ذلك، بعد وضع الحل في حقل مغناطيسي خارجي، والحل يتحول تدريجيا واضحا على مدى عدة دقائق كما يتم جمعها في مجملها من جزيئات هجينة المغناطيسية حسب الحقل (الشكل 5C). جمع المغناطيسي هو عكسها، ويمكن النانوية متعددة الوظائف إعادة فرقت عن طريق التحريض على الحل، كما هو مبين في الشكلين 5D و5E. 1 &quot;&gt; وأظهرت قياسات ضوئي؛ ضوحراري التدفئة في الشكل 6A، الذي يرسم التغير في درجة الحرارة بالجملة في حل المشع، ΔT، بوصفها وظيفة من الوقت للهجين الحديد 2 يا 3 -Au النانوية، AuNPs، والماء منزوع الأيونات النقي (DI H 2 O)، والحديد 2 يا 3 -Au والاتحاد الافريقي النانوية يحمل ملف تعريف درجة الحرارة متطابقة تقريبا، مع درجات حرارة متزايدة من قبل أكثر من 40 درجة مئوية. ومن الواضح أن الامتصاصية plasmonic كل من الجسيمات النانوية أنواع قادرة على تنبيغ الضوء إلى حرارة بشكل فعال جدا، ولكن والحديد 2 يا 3 -Au تفعل ذلك مع تركيز أقل بكثير من الاتحاد الافريقي، كما نوقش أعلاه. ومن ناحية أخرى، فإن DI H 2 O التجربة تظهر أي تغيير في درجة الحرارة، مما يدل على أن ارتفاع درجات الحرارة في الحلول جسيمات متناهية الصغر هو فقط ويرجع ذلك إلى تبديد الطاقة الكهرومغناطيسية استيعابها في النانوية. ويصف ΔT في الشكل 6A على درجة حرارة التغيير الأكبره، ودرجات الحرارة في المنطقة المشع وبالقرب من أسطح جسيمات متناهية الصغر يمكن أن يكون أعلى من ذلك بكثير. 13 التغير في كتلة الحل، Δm، الذي ينشأ من توليد البخار هو مؤشر واحد من هذه ارتفاع درجات الحرارة. الشكل 6B المؤامرات Δm مقابل الوقت ل الهجين الحديد 2 يا 3 النانوية -Au وDI H 2 O. Δm من أجل حل جسيمات متناهية الصغر هو أكبر بكثير من معدل التبخر الخلفية، مما يدل بما فيه الكفاية درجة حرارة سطح عالية لتوليد البخار بمعدل كبير. <img alt="الشكل 1" src="/files/ftp_upload/53598/53598fig1.jpg" /> الشكل 1. تخطيطي لإعداد التدفئة الليزر. يتم وضع كوفيت على نطاق ميكروجرام ومضيئة من شعاع الليزر من فوق. اثنين من الأشعة تحت الحمراء الحرارية قياس درجة حرارة كفيت والمحيطة، على التوالي. تتم مزامنة جميع القياسات وتسجيلها في collecti البياناتعلى البرنامج. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53598/53598fig1large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل 2" src="/files/ftp_upload/53598/53598fig2.jpg" /> 2. الممثل الشكل EDX طيف الهجين الحديد 2 يا 3 -Au النانوية. المحور الإحداثي السيني يتوافق مع الطاقة ومحور تنسيق يتوافق مع عدد من التهم الموجهة إليه. وقد وصفت قمم مع العنصر المطابق. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53598/53598fig2large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل (3)" src="/files/ftp_upload/53598/53598fig3.jpg" /> الشكل 3. صورة SEM من الهجين الحديد 2 يا 3 -Au النانوية. وتأ<html> إيه والمناطق الداكنة هي الحديد 2 يا 3 الجسيمات، التي زينت مع أصغر أكثر إشراقا النانوية الاتحاد الافريقي. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53598/53598fig3large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل (4)" src="/files/ftp_upload/53598/53598fig4.jpg" width="400" /> الشكل 4. خصائص بصرية. (A) الأشعة فوق البنفسجية تجاه الامتصاصية أطياف الهجين الحديد 2 يا 3 -Au النانوية، والتي تبين واسع الامتصاصية الضوء المرئي من الحديد 2 يا 3 وذروة plasmonic يعزى إلى النانوية الاتحاد الافريقي قرب 530 نانومتر. (ب) والأشعة فوق البنفسجية تجاه الامتصاصية أطياف الحل المتفاعلة في أوقات مختلفة أثناء عملية التفاعل، والتي تبين الامتصاصية LSPR الناشئة عن تشكيل AuNP في الحل وعلى الحديد 2 يا 3 النانوية.كوم / ملفات / ftp_upload / 53598 / 53598fig4large.jpg &quot;الهدف =&quot; _ فارغة &quot;&gt; الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم. <img alt="الرقم 5" src="/files/ftp_upload/53598/53598fig5.jpg" /> الرقم 5. الخواص المغناطيسية صور من الاتحاد الافريقي الحديد 2 يا 3 النانوية؛ (A) تفرقوا في محلول مائي. (ب) التلاعب المغناطيسي (الوقت = 0 ثانية). (C) التلاعب المغناطيسي (الوقت = 2 دقيقة)؛ (D) المغناطيس إزالة. (E) الاتحاد الافريقي الحديد 2 يا 3 النانوية التالية التلاعب المغناطيسي، وتبين أنه يمكن بسهولة إعادة تفرقوا في محلول مائي. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53598/53598fig5large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل (6)" src=&quot;/files/ftp_upload/53598/53598fig6.jpg&quot; /&gt; الرقم التجارب 6. ضوئي؛ ضوحراري. المؤامرات يبين التغيير (A) في درجة حرارة المحلول، ΔT، و (ب) فقدان الكتلة، Δm، وظائف من الزمن. تحت إضاءة ليزر، النانوية (الأسود والمنحنيات الحمراء) تولد ΔT كبير والقيم Δm التي هي أكبر بكثير من تلك التي تحدث للالنقي DI H 2 O في ظل ظروف مماثلة (المنحنى الأزرق). <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53598/53598fig6large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم .</a>

Watch this Scientific Journal Video about Multifunctional Hybrid Fe2O3-Au Nanoparticles for Efficient Plasmonic Heating at JoVE.com

Multifunctional Hybrid Fe2O3-Au Nanoparticles for Efficient Plasmonic Heating

We describe the synthesis and properties of multifunctional Fe2O3-Au nanoparticles produced by a wet chemical approach and investigate their photothermal properties using laser irradiation. The composite Fe2O3-Au nanoparticles retain the properties of both materials, creating a multifunctional structure with excellent magnetic and plasmonic properties.

هجين متعدد الوظائف الحديد<sub&gt; 2</sub&gt; O<sub&gt; 3</sub&gt; -Au النانوية لالتدفئة Plasmonic كفاءة

One of the most widely used methods for manufacturing colloidal gold nanospherical particles involves the reduction of chloroauric acid (HAuCl4) to ...

multifunctional-hybrid-fe2o3-au-nanoparticles-for-efficient-plasmonic

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Engineering

Multifunctional Hybrid Fe2O3-Au Nanoparticles for Efficient Plasmonic Heating

13.7K Views.  Savannah River National Laboratory. We describe the synthesis and properties of multifunctional Fe2O3-Au nanoparticles produced by a wet chemical approach and investigate their photothermal properties using laser irradiation. The composite Fe2O3-Au nanoparticles retain the properties of both materials, creating a multifunctional structure with excellent magnetic and plasmonic properties.

Video: Multifunctional Hybrid Fe2O3-Au Nanoparticles for Efficient Plasmonic Heating

Design, Fabrication, and Experimental Characterization of Plasmonic Photoconductive Terahertz Emitters

In this video article we present a detailed demonstration of a highly efficient method for generating terahertz waves. Our technique is based on photoconduction, which has been one of the most commonly used techniques for terahertz generation 1-8. Terahertz generation in a photoconductive emitter is achieved by pumping an ultrafast photoconductor with a pulsed or heterodyned laser illumination. The induced photocurrent, which follows the envelope of the pump laser, is routed to a terahertz radiating antenna connected to the photoconductor contact electrodes to generate terahertz radiation. Although the quantum efficiency of a photoconductive emitter can theoretically reach 100%, the relatively long transport path lengths of photo-generated carriers to the contact electrodes of conventional photoconductors have severely limited their quantum efficiency. Additionally, the carrier screening effect and thermal breakdown strictly limit the maximum output power of conventional photoconductive terahertz sources. To address the quantum efficiency limitations of conventional photoconductive terahertz emitters, we have developed a new photoconductive emitter concept which incorporates a plasmonic contact electrode configuration to offer high quantum-efficiency and ultrafast operation simultaneously. By using nano-scale plasmonic contact electrodes, we significantly reduce the average photo-generated carrier transport path to photoconductor contact electrodes compared to conventional photoconductors 9. Our method also allows increasing photoconductor active area without a considerable increase in the capacitive loading to the antenna, boosting the maximum terahertz radiation power by preventing the carrier screening effect and thermal breakdown at high optical pump powers. By incorporating plasmonic contact electrodes, we demonstrate enhancing the optical-to-terahertz power conversion efficiency of a conventional photoconductive terahertz emitter by a factor of 50 10.

We describe methods for the design, fabrication, and experimental characterization of plasmonic photoconductive emitters, which offer two orders of magnitude higher terahertz power levels compared to conventional photoconductive emitters.

تصميم وتصنيع، والتجريبية توصيف Plasmonic بواعث تيراهيرتز موصل كهربائي بفعل الضوء

In this video article we present a detailed demonstration of a highly efficient method for generating terahertz waves. Our technique is based on ...

Utilization of Plasmonic and Photonic Crystal Nanostructures for Enhanced Micro- and Nanoparticle Manipulation

A method to manipulate the position and orientation of submicron particles nondestructively would be an incredibly useful tool for basic biological research. Perhaps the most widely used physical force to achieve noninvasive manipulation of small particles has been dielectrophoresis(DEP).1 However, DEP on its own lacks the versatility and precision that are desired when manipulating cells since it is traditionally done with stationary electrodes. Optical tweezers, which utilize a three dimensional electromagnetic field gradient to exert forces on small particles, achieve this desired versatility and precision.2 However, a major drawback of this approach is the high radiation intensity required to achieve the necessary force to trap a particle which can damage biological samples.3 A solution that allows trapping and sorting with lower optical intensities are optoelectronic tweezers (OET) but OET's have limitations with fine manipulation of small particles; being DEP-based technology also puts constraint on the property of the solution.4,5
This video article will describe two methods that decrease the intensity of the radiation needed for optical manipulation of living cells and also describe a method for orientation control. The first method is plasmonic tweezers which use a random gold nanoparticle (AuNP) array as a substrate for the sample as shown in Figure 1. The AuNP array converts the incident photons into localized surface plasmons (LSP) which consist of resonant dipole moments that radiate and generate a patterned radiation field with a large gradient in the cell solution. Initial work on surface plasmon enhanced trapping by Righini et al and our own modeling have shown the fields generated by the plasmonic substrate reduce the initial intensity required by enhancing the gradient field that traps the particle.6,7,8 The plasmonic approach allows for fine orientation control of ellipsoidal particles and cells with low optical intensities because of more efficient optical energy conversion into mechanical energy and a dipole-dependent radiation field. These fields are shown in figure 2 and the low trapping intensities are detailed in figures 4 and 5. The main problems with plasmonic tweezers are that the LSP's generate a considerable amount of heat and the trapping is only two dimensional. This heat generates convective flows and thermophoresis which can be powerful enough to expel submicron particles from the trap.9,10 The second approach that we will describe is utilizing periodic dielectric nanostructures to scatter incident light very efficiently into diffraction modes, as shown in figure 6.11 Ideally, one would make this structure out of a dielectric material to avoid the same heating problems experienced with the plasmonic tweezers but in our approach an aluminum-coated diffraction grating is used as a one-dimensional periodic dielectric nanostructure. Although it is not a semiconductor, it did not experience significant heating and effectively trapped small particles with low trapping intensities, as shown in figure 7. Alignment of particles with the grating substrate conceptually validates the proposition that a 2-D photonic crystal could allow precise rotation of non-spherical micron sized particles.10 The efficiencies of these optical traps are increased due to the enhanced fields produced by the nanostructures described in this paper.

Plasmonic tweezers and photonic crystal nanostructures are shown to produce useful enhancements in the efficiency and orientation control of optically trapping micro- and nano-particles.

الاستفادة من النانو كريستال Plasmonic والضوئية لتعزيز التلاعب الصغرى ، والجسيمات النانوية

A method to manipulate the position and orientation of submicron particles nondestructively would be an incredibly useful tool for basic biological ...

Bioengineering

Synthesis of Immunotargeted Magneto-plasmonic Nanoclusters

Magnetic and plasmonic properties combined in a single nanoparticle provide a synergy that is advantageous in a number of biomedical applications including contrast enhancement in novel magnetomotive imaging modalities, simultaneous capture&#160;and detection of circulating tumor cells (CTCs),&#160;and multimodal molecular imaging combined with photothermal therapy of cancer cells. These applications have stimulated significant interest in development of protocols for synthesis of magneto-plasmonic nanoparticles with optical absorbance in the near-infrared (NIR) region and a strong magnetic moment. Here, we present a novel protocol for synthesis of such hybrid nanoparticles that is based on an oil-in-water microemulsion method. The unique feature of the protocol described herein is synthesis of magneto-plasmonic nanoparticles of various sizes from primary blocks which also have magneto-plasmonic characteristics. This approach yields nanoparticles with a high density of magnetic and plasmonic functionalities which are uniformly distributed throughout the nanoparticle volume. The hybrid nanoparticles can be easily functionalized by attaching antibodies through the Fc moiety leaving the Fab portion that is responsible for antigen binding available for targeting.

Here, we describe a protocol for synthesis of magneto-plasmonic nanoparticles with a strong magnetic moment and a strong near-infrared (NIR) absorbance. The protocol also includes antibody conjugation to the nanoparticles through the Fc moiety for various biomedical applications which require molecular specific targeting.

تركيب Immunotargeted مغناطيسي plasmonic Nanoclusters

Magnetic and plasmonic properties combined in a single nanoparticle provide a synergy that is advantageous in a number of biomedical applications ...

Chemistry

Synthesis, Characterization, and Functionalization of Hybrid Au/CdS and Au/ZnS Core/Shell Nanoparticles

Plasmonic nanoparticles are an attractive material for light harvesting applications due to their easily modified surface, high surface area and large extinction coefficients which can be tuned across the visible spectrum. Research into the plasmonic enhancement of optical transitions has become popular, due to the possibility of altering and in some cases improving photo-absorption or emission properties of nearby chromophores such as molecular dyes or quantum dots. The electric field of the plasmon can couple with the excitation dipole of a chromophore, perturbing the electronic states involved in the transition and leading to increased absorption and emission rates. These enhancements can also be negated at close distances by energy transfer mechanism, making the spatial arrangement of the two species critical. Ultimately, enhancement of light harvesting efficiency in plasmonic solar cells could lead to thinner and, therefore, lower cost devices. The development of hybrid core/shell particles could offer a solution to this issue. The addition of a dielectric spacer between a gold nanoparticles and a chromophore is the proposed method to control the exciton plasmon coupling strength and thereby balance losses with the plasmonic gains. A detailed procedure for the coating of gold nanoparticles with CdS and ZnS semiconductor shells is presented. The nanoparticles show high uniformity with size control in both the core gold particles and shell species allowing for a more accurate investigation into the plasmonic enhancement of external chromophores.

The synthesis of uniform gold nanoparticles coated with semiconductor shells of CdS or ZnS is performed. The semiconductor coating is conducted by first depositing a silver sulfide shell and exchanging the silver cations for zinc or cadmium cations.

التوليف، وتوصيف، وFunctionalization الهجين الاتحاد الافريقي / أقراص مدمجة والاتحاد الافريقي / ZnS الأساسية / شل النانوية

Plasmonic nanoparticles are an attractive material for light harvesting applications due to their easily modified surface, high surface area and large ...

Electroactive Polymer Nanoparticles Exhibiting Photothermal Properties

A method for the synthesis of electroactive polymers is demonstrated, starting with the synthesis of extended conjugation monomers using a three-step process that finishes with Negishi coupling. Negishi coupling is a cross-coupling process in which a chemical precursor is first lithiated, followed by transmetallation with ZnCl2. The resultant organozinc compound can be coupled to a dibrominated aromatic precursor to give the conjugated monomer. Polymer films can be prepared via electropolymerization of the monomer and characterized using cyclic voltammetry and ultraviolet-visible-near infrared (UV-Vis-NIR) spectroscopy. Nanoparticles (NPs) are prepared via emulsion polymerization of the monomer using a two-surfactant system to yield an aqueous dispersion of the polymer NPs. The NPs are characterized using dynamic light scattering, electron microscopy, and UV-Vis-NIR-spectroscopy. Cytocompatibility of NPs is investigated using the cell viability assay. Finally, the NP suspensions are irradiated with a NIR laser to determine their effectiveness as potential materials for photothermal therapy (PTT).

A protocol is presented for the synthesis and preparation of nanoparticles consisting of electroactive polymers.

خصائص Electroactive البوليمر النانوية نستعرض ضوئي؛ ضوحراري

A method for the synthesis of electroactive polymers is demonstrated, starting with the synthesis of extended conjugation monomers using a three-step ...

Colloidal Synthesis of Nanopatch Antennas for Applications in Plasmonics and Nanophotonics

We present a method for colloidal synthesis of silver nanocubes and the use of these in combination with a smooth gold film, to fabricate plasmonic nanoscale patch antennas. This includes a detailed procedure for the fabrication of thin films with a well-controlled thickness over macroscopic areas using layer-by-layer deposition of polyelectrolyte polymers, namely poly(allylamine) hydrochloride (PAH) and polystyrene sulfonate (PSS). These polyelectrolyte spacer layers serve as a dielectric gap in between silver nanocubes and a gold film. By controlling the size of the nanocubes or the gap thickness, the plasmon resonance can be tuned from about 500 nm to 700 nm. Next, we demonstrate how to incorporate organic sulfo-cyanine5 carboxylic acid (Cy5) dye molecules into the dielectric polymer gap region of the nanopatch antennas. Finally, we show greatly enhanced fluorescence of the Cy5 dyes by spectrally matching the plasmon resonance with the excitation energy and the Cy5 absorption peak. The method presented here enables the fabrication of plasmonic nanopatch antennas with well-controlled dimensions utilizing colloidal synthesis and a layer-by-layer dip-coating process with the potential for low cost and large-scale production. These nanopatch antennas hold great promise for practical applications, for example in sensing, ultrafast optoelectronic devices and for high-efficiency photodetectors.

A protocol for the colloidal synthesis of silver nanocubes and fabrication of plasmonic nanoscale patch antennas with sub-10 nm gaps is presented.

الغروية توليف Nanopatch هوائيات للتطبيقات في Plasmonics وبصريات النانو

We present a method for colloidal synthesis of silver nanocubes and the use of these in combination with a smooth gold film, to fabricate plasmonic ...

In Situ Synthesis of Gold Nanoparticles without Aggregation in the Interlayer Space of Layered Titanate Transparent Films

Combinations of metal oxide semiconductors and gold nanoparticles (AuNPs) have been investigated as new types of materials. The in situ synthesis of AuNPs within the interlayer space of semiconducting layered titania nanosheet (TNS) films was investigated here. Two types of intermediate films (i.e., TNS films containing methyl viologen (TNS/MV2+) and 2-ammoniumethanethiol (TNS/2-AET+)) were prepared. The two intermediate films were soaked in an aqueous tetrachloroauric(III) acid (HAuCl4) solution, whereby considerable amounts of Au(III) species were accommodated within the interlayer spaces of the TNS films. The two types of obtained films were then soaked in an aqueous sodium tetrahydroborate (NaBH4) solution, whereupon the color of the films immediately changed from colorless to purple, suggesting the formation of AuNPs within the TNS interlayer. When only TNS/MV2+ was used as the intermediate film, the color of the film gradually changed from metallic purple to dusty purple within 30 min, suggesting that aggregation of AuNPs had occurred. In contrast, this color change was suppressed by using the TNS/2-AET+ intermediate film, and the AuNPs were stabilized for over 4 months, as evidenced by the characteristic extinction (absorption and scattering) band from the AuNPs.

In Situ Synthesis of Gold Nanoparticles without Aggregation in the Interlayer Space of Layered Titanate Transparent Films

Here, we present a protocol for the in situ synthesis of gold nanoparticles (AuNPs) within the interlayer space of layered titanate films without the aggregation of AuNPs. No spectral change was observed even after 4 months. The synthesized material has expected applications in catalysis, photo-catalysis, and the development of cost-effective plasmonic devices.

في الموقع توليف الذهب النانوية دون تجميع في الفضاء البينية من الطبقات ملح التيتان أفلام شفافة

Combinations of metal oxide semiconductors and gold nanoparticles (AuNPs) have been investigated as new types of materials. The in situ synthesis of AuNPs ...

Photodeposition of Pd onto Colloidal Au Nanorods by Surface Plasmon Excitation

A protocol is described to photocatalytically guide Pd deposition onto Au nanorods (AuNR) using surface plasmon resonance (SPR). Excited plasmonic hot electrons upon SPR irradiation drive reductive deposition of Pd on colloidal AuNR in the presence of [PdCl4]2-. Plasmon-driven reduction of secondary metals potentiates covalent, sub-wavelength deposition at targeted locations coinciding with electric field &#8220;hot-spots&#8221; of the plasmonic substrate using an external field (e.g., laser). The process described herein details a solution-phase deposition of a catalytically-active noble metal (Pd) from a transition metal halide salt (H2PdCl4) onto aqueously-suspended, anisotropic plasmonic structures (AuNR). The solution-phase process is amenable to making other bimetallic architectures. Transmission UV-vis monitoring of the photochemical reaction, coupled with ex situ XPS and statistical TEM analysis, provide immediate experimental feedback to evaluate properties of the bimetallic structures as they evolve during the photocatalytic reaction. Resonant plasmon irradiation of AuNR in the presence of [PdCl4]2- creates a thin, covalently-bound Pd0 shell without any significant dampening effect on its plasmonic behavior in this representative experiment/batch. Overall, plasmonic photodeposition offers an alternative route for high-volume, economical synthesis of optoelectronic materials with sub-5 nm features (e.g., heterometallic photocatalysts or optoelectronic interconnects).

A protocol for anisotropic photodeposition of Pd onto aqueously-suspended Au nanorods via localized surface plasmon excitation is presented.

الترسب الضوئي للPd on الغروية Au Nanorods بواسطة الإثارة البلازمون السطحية

A protocol is described to photocatalytically guide Pd deposition onto Au nanorods (AuNR) using surface plasmon resonance (SPR). Excited plasmonic hot ...

Preparation of Silver-Palladium Alloyed Nanoparticles for Plasmonic Catalysis under Visible-Light Illumination

Localized surface plasmon resonance (LSPR) in plasmonic nanoparticles (NPs) can accelerate and control the selectivity of a variety of molecular transformations. This opens possibilities for the use of visible or near-IR light as a sustainable input to drive and control reactions when plasmonic nanoparticles supporting LSPR excitation in these ranges are employed as catalysts. Unfortunately, this is not the case for several catalytic metals such as palladium (Pd). One strategy to overcome this limitation is to employ bimetallic NPs containing plasmonic and catalytic metals. In this case, the LSPR excitation in the plasmonic metal can contribute to accelerate and control transformations driven by the catalytic component. The method reported herein focuses on the synthesis of bimetallic silver-palladium (Ag-Pd) NPs supported on ZrO2 (Ag-Pd/ZrO2) that acts as a plasmonic-catalytic system. The NPs were prepared by co-impregnation of corresponding metal precursors on the ZrO2 support followed by simultaneous reduction leading to the formation of bimetallic NPs directly on the ZrO2 support. The Ag-Pd/ZrO2 NPs were then used as plasmonic catalysts for the reduction of nitrobenzene under 425 nm illumination by LED lamps. Using gas chromatography (GC), the conversion and selectivity of the reduction reaction under the dark and light irradiation conditions can be monitored, demonstrating the enhanced catalytic performance and control over selectivity under LSPR excitation after alloying non-plasmonic Pd with plasmonic metal Ag. This technique can be adapted to a wide range of molecular transformations and NPs compositions, making it useful for the characterization of the plasmonic catalytic activity of different types of catalysis in terms of conversion and selectivity.

Presented here is a protocol for the synthesis of silver-palladium (Ag-Pd) alloy nanoparticles (NPs) supported on ZrO2 (Ag-Pd/ZrO2). This system allows for harvesting energy from visible light irradiation to accelerate and control molecular transformations. This is illustrated by nitrobenzene reduction under light irradiation catalyzed by Ag-Pd/ZrO2 NPs.

إعداد جسيمات نانوية سبائك الفضة-البلاديوم للحفز بلازمونيك تحت الإضاءة الضوئية المرئية

Localized surface plasmon resonance (LSPR) in plasmonic nanoparticles (NPs) can accelerate and control the selectivity of a variety of molecular ...

Stable Aqueous Suspensions of Manganese Ferrite Clusters with Tunable Nanoscale Dimension and Composition

Manganese ferrite clusters (MFCs) are spherical assemblies of tens to hundreds of primary nanocrystals whose magnetic properties are valuable in diverse applications. Here we describe how to form these materials in a hydrothermal process that permits the independent control of product cluster size (from 30 to 120 nm) and manganese content of the resulting material. Parameters such as the total amount of water added to the alcoholic reaction media and the ratio of manganese to iron precursor are important factors in achieving multiple types of MFC nanoscale products. A fast purification method uses magnetic separation to recover the materials making production of grams of magnetic nanomaterials quite efficient. We overcome the challenge of magnetic nanomaterial aggregation by applying highly charged sulfonate polymers to the surface of these nanomaterials yielding colloidally stable MFCs that remain non-aggregating even in highly saline environments. These non-aggregating, uniform, and tunable materials are excellent prospective materials for biomedical and environmental applications.

We report a one-pot hydrothermal synthesis of manganese ferrite clusters (MFCs) that offers independent control over material dimension and composition. Magnetic separation allows rapid purification while surface functionalization using sulfonated polymers ensures the materials are non-aggregating in biologically relevant medium. The resulting products are well positioned for biomedical applications.

تعليق مائي مستقر لمجموعات المنغنيز فيريت مع البعد والتركيب النانوي غير القادر

Manganese ferrite clusters (MFCs) are spherical assemblies of tens to hundreds of primary nanocrystals whose magnetic properties are valuable in diverse ...

هجين متعدد الوظائف الحديد

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video