Science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Op weg naar zilvercluster-geassembleerde materialen voor milieumonitoring

Schematische weergave van het reactie- en kristallisatieproces. De vergrote weergave toont de SEM-afbeeldingen (linksonder:TUS 1, rechtsonder:TUS 2) van de kristallen. Krediet:Nanoschaal (2023). DOI:10.1039/D3NR01920A

De afgelopen jaren is er een groeiende belangstelling voor het gebruik van zilveren nanoclusters (Ag NC's), zilverdeeltjes op nanoschaal bestaande uit tientallen tot honderden atomen, op verschillende gebieden zoals materiaalkunde, scheikunde en biologie. Ag NC's hebben doorgaans afmetingen variërend van 1–3 nm. Wetenschappers hebben aanzienlijke vooruitgang geboekt bij het creëren en manipuleren van Ag NC's, wat heeft geleid tot de ontwikkeling van zilvercluster-geassembleerde materialen (SCAM's).



SCAM's zijn lichtgevende materialen die bestaan ​​uit veel onderling verbonden Ag NC's, samengevoegd door speciale organische linkermoleculen die 'liganden' worden genoemd. Het bijzondere aan hen is hun structurele ontwerpbaarheid op moleculair niveau en hun unieke fotofysische eigenschappen. Het wijdverbreide gebruik ervan is echter beperkt vanwege hun ongelijke structurele architectuur bij onderdompeling in verschillende oplosmiddelen.

Om dit probleem aan te pakken heeft een team van onderzoekers van de Tokyo University of Science (TUS), onder leiding van professor Yuichi Negishi en onder wie assistent-professor Saikat Das, onlangs twee nieuwe (4.6)-verbonden driedimensionale luminescerende SCAM's ontwikkeld, bestaande uit een Ag 12 clusterkern verbonden door quadridentate pyridine-linkers:[Ag12 (S t Bu)6 (CF3 COO)6 (TPEPE)6 ]n , aangeduid als TUS 1 en [Ag12 (S t Bu)6 (CF3 COO)6 (TPVPE)6 ]n , aangeduid als TUS 2.

"We hebben met succes twee met zilverclusters verbonden architecturen ontwikkeld met een nieuwe koppelingsstructuur, die kan worden toegepast op milieumonitoring en -beoordeling", legt prof. Negishi uit. Deze studie is gepubliceerd in het tijdschrift Nanoscale .

De onderzoekers synthetiseerden de SCAM's met behulp van dezelfde gemakkelijke reactiemethode, met als enige verschil de linkermoleculen. Ze combineerden [AgS t Bu]n en CF3 COOAg in een oplossing van acetonitril en ethanol. De linkermoleculen TPEPE =1,1,2,2-tetrakis(4-(pyridin-4-ylethynyl)fenyl)etheen en TPVPE =1,1,2,2-tetrakis(4-((E )-2-(pyridine-4yl)vinyl)fenyl)etheen werd opgelost in afzonderlijke chemicaliën, namelijk respectievelijk tetrahydrofuran en dichloormethaan.

De metaaloplossing werd vervolgens aan de linkermolecuuloplossing toegevoegd en in het donker laten kristalliseren. Na één dag vormden zich gele kristallen nabij de kruising van de twee oplossingen, wat duidde op het ontstaan ​​van de SCAM's.

Het team voerde verschillende tests uit om de structuur van de SCAM's te onderzoeken. Ze ontdekten dat TUS 1 een staafvormige structuur had, terwijl TUS 2 een blokvormige structuur had. Ze testten ook de chemische stabiliteit van de materialen door ze in verschillende oplosmiddelen onder te dompelen, en ontdekten dat hun kristalstructuur onveranderd bleef, wat hun uitzonderlijke stabiliteit onderstreepte.

Bovendien onderzocht het team, vanwege hun uitzonderlijke fluorescentie-eigenschappen met een kwantumopbrengst van maximaal 9,7% en stabiliteit in water, het potentieel van SCAM's voor het detecteren van metaalionen in waterige oplossingen.

Tot hun vreugde waren beide SCAM's zeer gevoelig voor Fe 3+ ionen, die hun fluorescentie effectief doven bij kamertemperatuur, wat wijst op de aanwezigheid van Fe 3+ ionen. De detectielimieten van Fe 3+ ionen waren 0,05 en 0,86 nM L –1 voor respectievelijk TUS 1 en TUS 2 vergelijkbaar met de standaardwaarden. Bovendien waren beide SCAM's zeer selectief ten aanzien van Fe 3+ en werden niet beïnvloed door andere veel voorkomende metaalionen.

Deze resultaten suggereren een mogelijke toepassing van SCAM's bij milieumonitoring, vooral bij het detecteren van Fe 3+ ionen in water. "Het vermogen om zilverclusters via verschillende koppelingsmodi met elkaar te verbinden kan een bottom-up fabricage van materialen met verschillende fysisch-chemische eigenschappen mogelijk maken. Verdere ontwikkelingen op het gebied van nanotechnologie kunnen ons dus in staat stellen materialen en apparaten op kleinere schaal te fabriceren, wat naar verwachting zal leiden tot hogere functionaliteiten in materialen en apparaten", zegt prof. Negishi.

Meer informatie: Jin Sakai et al., Synthese- en luminescentie-eigenschappen van twee zilvercluster-geassembleerde materialen voor selectieve Fe 3+ detectie, Nanoschaal (2023). DOI:10.1039/D3NR01920A

Journaalinformatie: Nanoschaal

Aangeboden door de Tokyo University of Science




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Wat is de basis voor uitzonderingen op het Aufbau-principe?
  2. Het verschil tussen craniologie en frenologie

    Craniologie en frenologie zijn beide praktijken die de conformatie van de menselijke schedel onderzoeken; echter, de twee zijn heel verschillend. Craniologie is de studie van verschillen in vorm, groott

  3. Sneeuwuilaantallen veel lager dan ooit gedacht
  4. Hoe internationaal toerisme en reizen een manier kunnen zijn om invasieve soorten te introduceren
  5. Verschillen in mannelijke en vrouwelijke chromosomen
  6. Hoeveel spieren heb je nodig om te glimlachen?
  7. Sommige lemuren zijn eenlingen, anderen hunkeren naar verbinding
  8. Denk je dat je een hersenschudding hebt? Een bloedtest kan het diagnosticeren
  9. Welke waarde heeft de natuur? Landen hebben nu eerste richtlijnen

Wetenschap