Nanofils, nanofibres, nanorods
Ils sont donc prometteurs pour la préparation de capteurs ou d'électrodes transparentes flexibles, mais sont également utilisés pour de nombreuses autres applications électroniques. En outre, les nanofils, les nanofibres et les nanorods sont importants pour les applications biomédicales, où ils sont utilisés pour modifier les surfaces afin d'assurer une meilleure interaction avec les cellules/tissus biologiques. Dans cette section, vous trouverez un aperçu d'exemples de recherche spécifiques avec différentes techniques de mesure, à savoir la synthèse micro-ondes et la diffraction des rayons X d'Anton Paar. En plus de la surveillance in situ de la formation de nanofils de CuO avec un diffractomètre à rayons X, vous pouvez également lire sur la formation de nanofils par synthèse micro-ondes.
Synthèse de nanofils de cuivre pour dispositifs électroniques
Montage expérimental
Dans un bécher, le chlorure de cuivre (II) et l'octadécylamine ont été dissous dans 30 mL d'eau à 65 °C et soniqués pendant 1 h. Le glucose a été dissous dans 30 mL d'eau et ajouté à la solution précurseur sous agitation. Un aliquote (max. 20 mL) du mélange a été transféré dans un flacon G30 et soumis à une irradiation micro-ondes. Après refroidissement, le mélange a été centrifugé, et le précipité a été soigneusement lavé et dispersé dans du chloroforme pour stockage jusqu'à purification et utilisation ultérieure. La purification des particules a été réalisée en extrayant simplement la dispersion de chloroforme avec de l'eau, et en centrifugeant la phase organique.
Résultats et discussion
Différentes conditions de température/temps (2-4 h à 80 °C à 120 °C) ont été utilisées pour déterminer le rapport d'aspect le plus élevé des nanoparticules résultantes. Le glucose agit comme agent réducteur tandis que l'agent de recouvrement alkylamine était essentiel à la formation de nanofils. Cependant, la formation de nanofils n'a pas été observée dans un temps de réaction inférieur à 4 h, et en dessous de 120 °C. Le chauffage conventionnel nécessite un reflux de 24 h pour obtenir des résultats comparables. Les nanofils résultants ont été utilisés pour fabriquer des films d'électrodes conductrices transparentes, qui sont restés stables dans des conditions ambiantes et lors d'un traitement acide.Informations complémentaires
Instruments :Source : A. S. Hashimi et al., Curr. Pomme. Phys. 2020, 20, 205–211 Entrée de la base de données d'application :
Synthèse de nanorods d'hydroxyapatite dopés avec des activités biologiques
Introduction
L'hydroxyapatite poreuse suscite un intérêt considérable dans la recherche sur les nanomatériaux, car sa porosité et sa surface peuvent être facilement ajustées en fonction des applications souhaitées en catalyse, adsorption de gaz et d'autres domaines. Le dopage avec des métaux de transition appropriés comme l'argent ou le cuivre entraîne une activité antibactérienne remarquable, ce qui rend le matériau également adapté à la fabrication de dispositifs médicaux tels que des implants osseux ou dentaires. L'irradiation par micro-ondes fournit un processus facile et rapide en deux étapes pour générer des nanorods d'hydroxyapatite dopés de valeur.Montage expérimental
Le nitrate de calcium a été dissous avec du bromure de cétyltriméthylammonium (CTAB) en tant qu'agent tensioactif dans 30 mL d'eau. Le phosphate d'hydrogène diammonique a été dissous séparément dans 30 mL d'eau et le pH a été ajusté avec de l'hydroxylamine à 10. Cette solution a été ajoutée goutte à goutte sous agitation à la solution de calcium. Un aliquote (max. 20 mL) du mélange a été transféré dans un flacon G30 et soumis à une irradiation micro-ondes. Ensuite, le précipité formé a été centrifugé, lavé à l'eau et calciné à 550 °C. Pour l'étape suivante, 2 g de nanorods d'hydroxyapatite fraîchement préparés ont été dispersés dans 50 mL d'eau. 5 mol% de nitrate d'argent a été ajouté et le mélange a été agité à température ambiante pendant 5 min. Un aliquote (20 mL) a été rempli dans un flacon G30 et a été soumis à une irradiation micro-ondes. Le matériau solide a été centrifugé, lavé à l'eau et séché à 50 °C.
Résultats et discussion
Divers tensioactifs organiques ont été utilisés pour étudier l'influence sur la morphologie des nanoparticules résultantes. La structure cristalline des produits a été analysée par diffraction des rayons X en poudre. Uniquement le CTAB cationique en tant que tensioactif a déjà montré de bons résultats, mais la plus grande surface et le plus grand diamètre des pores ont été obtenus lorsque un mélange de tensioactifs cationiques et anioniques a été utilisé. Les nanorods d'hydroxyapatite de taille nanométrique dopés générés ont été évalués pour leurs propriétés d'adsorption vis-à-vis des colorants et des ions métalliques ainsi que pour leur activité antibactérienne contre E. coli. Pour ce dernier, un dopage en argent à 5 % a montré la plus grande efficacité après 24 h d'incubation.Informations complémentaires
Instruments :Source: M. Sharma et al., J. Nanosci. Nanotechnol. 2018, 18, 623-633 Entrée de la base de données d'application :
Formation de nanofils GeSn pour dispositifs optoélectroniques
Introduction
Les nanofils semi-conducteurs ont suscité de l'intérêt ces dernières années en tant que matériau potentiel pour les dispositifs optoélectroniques. L'incorporation de dopants dans le semi-conducteur de base permet un réglage facile des propriétés électroniques. Surtout les nanoalliages d'étain et de germanium dans diverses constitutions montrent des effets prometteurs pour les LED ou les capteurs biologiques. Le chauffage au micro-ondes réduit considérablement le temps de réaction pour la formation de nanofils souhaités et permet ainsi de varier simplement la teneur en étain dans le nanomatériau préparé.Montage expérimental
Dans un flacon G10, du bis[bis(triméthylsilyl)]étain et 4 équivalents de bis[bis(triméthylsilyl)]germanium ont été suspendus sous atmosphère inerte dans de l'amine dodécyle. Le mélange a été chauffé à 100 °C sous agitation dans une boîte à gants pendant la nuit. Le vaisseau a été scellé et soumis à une irradiation micro-ondes. Après refroidissement, le mélange a été dilué avec de l'acétone et centrifugé. Les nanofils décantés ont été redispersés et centrifugés (2x dans le toluène, 3x dans l'éthanol, 3x dans le toluène) et enfin stockés dans le toluène. Avant une utilisation ultérieure, les nanofils ont été recuits sous atmosphère d'hélium à 250 °C pendant 60 min.
Résultats et discussion
Bien que cela prenne beaucoup de temps, le prétraitement du mélange réactionnel à 100 °C était essentiel, sinon aucune nanofils ne se serait formé. Les nanostructures obtenues ont été caractérisées par microscopie électronique à balayage, microscopie électronique de transmission, spectroscopie de fluorescence X à dispersion d'énergie et diffraction des rayons X (voir Fig. 1). En suivant la procédure décrite, les nanofils résultants avaient une teneur élevée en étain d'environ 20 %. Le matériau a été soigneusement évalué pour son comportement ohmique par dépôt sur des substrats en silicium et a révélé de fortes conditions de semi-conducteur avec une résistivité croissante à mesure que les températures diminuent.
Figure 1 : image SEM (a) et analyse STEM-EDX des nanofils GeSn
Informations complémentaires
Instruments :Source: M. Sistani et al., Nanoscale 2018, 10, 19443-19449 Entrée de la base de données d'application:
Synthèse de nanorods fonctionnalisés pour dispositifs électroniques
Introduction
La création de monocouches peut être réalisée efficacement par auto-assemblage de substrats appropriés, tels que des nanorods fonctionnalisés. Bénéfiques sont les techniques d'auto-assemblage aboutissant à de fines monocouches, qui peuvent être appliquées dans des dispositifs électroniques et photoniques. Ici, une méthode médiée par micro-ondes pour générer efficacement des nanorods d'oxyde métallique, enveloppés par de l'oxyde de graphène réduit, pour des études d'auto-assemblage ultérieures, est présentée.Montage expérimental
Dans un bécher, des feuilles d'oxyde de graphène ont été dispersées dans 20 mL d'eau et soniquées pendant 1 h. De la poudre d'anatase a été ajoutée et le mélange a été placé sur un shaker pendant la nuit. La dispersion a ensuite été ajoutée à 30 mL d'une solution de NaOH 10M. Le mélange résultant a été réparti uniformément dans quatre doublures en PTFE de 100 mL. Les récipients de réaction ont été scellés et placés dans le rotor en conséquence et soumis à une irradiation micro-ondes.
Résultats et discussion
L'approche micro-ondes parallèle a été choisie pour générer suffisamment de nanomatériaux pour des investigations ultérieures dans une seule expérience. Les nanorods étaient suspendus dans de l'eau déionisée (10 mg/mL) et plusieurs méthodes de revêtement, telles que le revêtement par immersion, le coulage goutte à goutte ou le revêtement au couteau, ont été étudiées. Avec les différentes méthodes pour déposer les nanorods de titanate de sodium recouverts de graphène préparés sur divers substrats, l'épaisseur accessible des couches résultantes a été étudiée. Les films déposés ont été caractérisés en appliquant la transformation de Fourier 2D aux images de microscopie électronique à balayage.Informations complémentaires
Instruments :- Multiwave PRO (prédécesseur de Multiwave 5000) avec Rotor 16HF100 Details
Source : M. H. Modarres et al., Adv. Mater. Interf. 2019, 6, 1900219 Entrée de base de données d'application :
Synthèse de nanofils en oxyde d'argent-étain en structure cœur/coquille pour tissus
Introduction
Les nanofils d'argent avec leur remarquable réflectance infrarouge suscitent un intérêt considérable en tant que produits de gestion thermique pour les textiles. La recherche actuelle se concentre sur les améliorations de la stabilité des nanomatériaux. La passivation des nanofils avec une couche d'oxyde d'étain de taille nanométrique a le potentiel d'améliorer la stabilité environnementale tout en conservant sa réflectance IR. L'irradiation micro-ondes facilite un processus hydrothermal simple pour générer des nanofils en oxyde d'argent-étain en structure cœur/enveloppe.Montage expérimental
Dans un bécher, 3 mL d'une dispersion éthanolique de nanofils d'argent a été diluée avec de l'eau jusqu'à 100 mL, et du citrate de sodium (1 % p/p dans l'eau) a été ajouté sous agitation. Le stannate de sodium trihydraté (0,25 % en poids dans l'eau) a été ajouté et le mélange a été réparti uniformément dans huit doublures en PTFE de 100 mL. Les récipients de réaction ont été placés dans le rotor, qui a été fermé avec le couvercle et soumis à un chauffage micro-ondes à 250 W. La température a été maintenue à 100 °C pendant 15 min avant d'être chauffée davantage à une température cible de 150 °C.
Résultats et discussion
Le nanocomposite final a été entièrement caractérisé par microscopie électronique à transmission par balayage, microscopie électronique à transmission, spectroscopie de perte d'énergie des électrons, spectroscopie photoélectronique à rayons X et spectroscopie UV/Vis. Le revêtement en oxyde d'étain a amélioré la stabilité de l'air des nanofils, car aucune dégradation n'a pu être observée même après 4 mois (voir la Figure 1 ci-dessous). Le nanocomposite a été utilisé pour produire des tissus pour des textiles en para-aramide afin d'économiser de l'énergie et de maintenir la chaleur dans le corps humain.
Figure 1 : images STEM de nanofils décorés de SnO2 : tels que synthétisés (a), après 3 semaines (b), après 4 mois (c)
Informations complémentaires
Instruments :- Synthos 3000 (prédécesseur de Multiwave 5000) avec Rotor 16MF100
Source : A. Baranowska-Korczyc et al., RSC Adv. 2021, 11, 4174–4185 Entrée de la base de données d'application :
Suivi de la formation des nanofils de CuO grâce à la diffraction in situ des rayons X à haute température
Introduction
Les semi-conducteurs nanostructurés ont une grande variété d'applications potentielles allant des dispositifs photovoltaïques (par exemple, des cellules solaires) aux capteurs de gaz / liquide. L'oxyde cuivrique (Cu2O) et l'oxyde cuivré (CuO) sont deux formes d'oxyde de cuivre qui se produisent naturellement et peuvent croître sous forme de cristaux à l'échelle nanométrique. Les deux présentent des propriétés semi-conductrices et leurs bandes interdites (2,0 et 1,2 eV, respectivement) signifient qu'elles peuvent être appliquées dans divers domaines. L'intérêt particulier réside dans les nanofils des deux formes d'oxyde. Plusieurs méthodes sont possibles pour la croissance de nanofils de CuO, mais la plus simple repose uniquement sur le chauffage d'une feuille de Cu pure dans l'air à une température suffisamment élevée pendant une certaine durée. La température à laquelle la croissance des nanofils se produit se situe dans la région de 300 – 800 °C.
Montage expérimental
Un film de Cu d'une épaisseur de 0,015 mm a été utilisé comme substrat pour faire pousser des nanofils de CuO. Des expériences de diffraction des rayons X in-situ (XRD) ont été réalisées dans l'air sur un diffractomètre à rayons X en poudre de laboratoire en géométrie de transmission utilisant le rayonnement CuKα. Les conditions d'échantillonnage ont été contrôlées avec la chambre à basse température TTK 600 avec un support d'échantillon de transmission d'Anton Paar. Le foil de Cu a été chauffé de la température ambiante à 600 °C par paliers de 10 °C et maintenu à la température la plus élevée pendant 4 heures. Des mesures ont été effectuées pour chaque étape de température puis toutes les 15 minutes à 600 °C. Une mesure supplémentaire où une feuille a été rapidement chauffée à 600 °C à un rythme de 100 °C/min et une mesure effectuée toutes les 2 minutes à 600 °C pendant 4 heures, avec d'autres mesures toutes les 15 minutes pendant deux heures à 600 °C, a également été réalisée.
Résultats et discussion
La formation de deux formes d'oxyde de Cu pourrait être surveillée in-situ à l'aide de la chambre à basse température TTK 600 d'Anton Paar. Il a été constaté qu'en chauffant un film de Cu pur à 600 °C, le Cu2O se forme d'abord à ~ 360 °C avant que la forme nanofil de CuO ne soit produite à des températures supérieures à 500 °C. Lorsqu'il est maintenu à 600 °C, la majorité du CuO est formée à partir du Cu2O dans les deux premières heures, bien que la fraction de CuO présente continue d'augmenter sur une période de temps plus longue. Cette étude donne une indication des températures et des échelles de temps nécessaires pour optimiser la production de CuO nanostructuré. En particulier, des échelles de temps plus courtes que celles souvent rapportées dans la littérature (~ 2 heures, par rapport à > 4 heures) peuvent être suffisantes pour produire des nanofils de CuO en quantités appropriées.
Informations complémentaires
Instruments :
Rapport d’application
