نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز
2 گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز
چکیده
در این مقاله، روش ساخت و خواص نوری بلورهای کلوئیدی دوبعدی دوتایی منظم در ابعاد سانتیمتر، متشکل از میکروکرات تکپخشی پلی متیل متاکریلات (PMMA) با قطرهای 1039 و 238 نانومتر، با استفاده از روش خودآرایی در فصل مشترک هوا-آب مطالعه شده است. در این روش، مخلوط معلق کلوئیدی مخلوط کرات بزرگ و کوچک همراه با حلال اتانول به آرامی روی زیرلایۀ شیشهای تزریق میشود. سپس، کرات کلوئیدی به سرعت روی سطح آب پخش شده، یک تک لایه از میکروکرات پلیمری روی سطح آب تشکیل میشود که قابل انتقال بر روی زیرلایههای دیگر است. نکتۀ چالش برانگیز در ساخت بلورهای کلوئیدی دوبعدی دوتایی، نفوذ منظم میکروکرات با قطر کوچکتر در فضای خالی بین میکروکرات بزرگتر است. در این کار نشان داده شده است که استفاده از سورفکتانت سدیم دودسیل سولفات (SDS) و یا تغییر pHآب با افزودن سدیم هیدروکسید (NaOH)، منجر به نفوذ منظم کرات کوچک میشود. غلظت و مقدار بهینۀ SDS وpH برای ساخت بلورهای منظم و بزرگ در سطح مشترک هوا-آب گزارش شده است. بلورهای کلوئیدی دوبعدی دوتایی ساخته شده، میتوانند کاربردهای متعددی در زمینههای مختلف از جمله ساخت ادوات فوتونیکی، حسگرهای زیستی/شیمیایی، کروماتوگرافی، دستگاههای زیست پزشکی، ابزارهای کشت سلولی و غیره داشته باشند.
کلیدواژهها
- بلورهای کلوئیدی دوبعدی دوتایی
- لایه نشانی در سطح مشترک هوا-آب
- خودآرایی
- میکروکرات پلیمری تکپخشی
- نقصهای ساختاری
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Rapid fabrication of ordered 2D binary colloidal crystals at the air-water interface by engineering the surface properties of water and polymer microspheres
نویسندگان [English]
- Farzaneh Bayat 1
- Zahra Sadeghi Farshi 1
- Alireza Amani Ghadim 2
- Kazem Jamshidi-Ghaleh 1
1 Department of Physics, Faculty of Basic Sciences, Azarbaijan Shahid Madani University, Tabriz, Iran
2 Department of Chemistry, Faculty of Basic Sciences, Azarbaijan Shahid Madani University, Tabriz, Iran
چکیده [English]
In this work, the fabrication of centimeter-sized 2D binary colloidal crystals, composed of monodisperse poly(methyl methacrylate) (PMMA) microspheres with diameters of 1039 and 238 nm, using the self-assembly method at the air-water interface is studied. In this method, a colloidal suspension of large and small spheres mixed with ethanol is gently injected onto a glass substrate. After injection, the colloidal spheres rapidly spread on the water surface and form a monolayer of polymer microspheres that can be transferred onto any other substrates. A challenging issue in fabricating 2D binary colloidal crystals is the regular penetration of smaller microspheres into the empty spaces between larger ones. It has been shown in this work that the use of sodium dodecyl sulfate (SDS) surfactant and adjusting the pH of water by adding sodium hydroxide (NaOH) leads to ordered penetration of small spheres. Moreover, optimal concentrations of SDS and pH for fabricating large and regular crystals at the air-water interface have been obtained. The fabricated 2D binary colloidal crystals have various applications in different fields, such as photonic devices, chemical/biosensors, chromatography, biomedical devices, cell culture tools etc
کلیدواژهها [English]
- 2D binary colloidal crystals
- air-liquid interface deposition
- self-assembly
- monodisperse polymeric microspheres
- structural defects
- J Yu, J Lei, L Wang, J Zhang, and Y Liu, Alloys Compd. 769 (2018) 740.
- G I N Waterhouse and M R Waterland, Polyhedron 26 (2007) 356.
- M M Abadla, K M Abohassan, and H S Ashour, B: Condens. Matter 601 (2021) 412436.
- M Curti, G L Robledo, P C dos Santos Claro, J H Ubogui, and C B Mendive, Res. Bull. 101 (2018) 12.
- H Li, J Robichaud, and Y Djaoued, Biocompatible Hybrid Oxide Nanoparticles for Human Health, (2019) 209.
- E Armstrong, M Osiak, H Geaney, C Glynn, and C O'Dwyer, CrystEngComm 16 (2014) 10804.
- G Collins, E Armstrong, D McNulty, S O’Hanlon, H Geaney, and C O’Dwyer, Technol. Adv. Mater. 17 (2016) 563.
- H W Nho and T H Yoon, Rep. 7 (2017) 12424.
- J Zhang, L Wang, D N Lamont, S S Velankar, and S A Asher, Angew Chem Int Ed 51 (2012) 6117.
- P A Kralchevsky and N D Denkov, Opin. Colloid Interface Sci. 6 (2001) 383.
- F S Diba, A Boden, H Thissen, M Bhave, P Kingshott, and P-Y Wang, Colloid Interface Sci. 261 (2018) 102.
- A Luzar, S Svetina, and B Žekš, Chem. Phys. Lett. 96 (1983) 485.
- A Emoto, E Uchida, and T Fukuda, Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp. 396 (2012) 189.
- L Wang, Y Wan, Y Li, Z Cai, H-L. Li, X S. Zhao, and Q Li, Langmuir 25 (2009) 6753.
- M H Kim, S H Im, and O O Park, Mater. 17 (2005) 2501.
- N Vogel, L de Viguerie, U Jonas, C K Weiss, and K Landfester, Funct. Mater. 21 (2011) 3064.
- Z Cai, Y J Liu, X Lu, and J Teng, ACS Appl. Mater. Interfaces 6 (2014) 10265.
- Z Zhang, G Yi, P Li, X Zhang, Z Wan, X Wang, C Zhang, and Y Zhang, J. Phys. Chem. B 125 (2021) 6012.
- J Yu, Q Yan, and D Shen, ACS Appl. Mater. Interfaces 2 (2010) 1922.
- Z Dai, Y Li, G Duan, L Jia, and W Cai, ACS nano 6 (2012) 6706.
- F Bian, L Sun, L Cai, Y Wang, Y Wang, and Y Zhao, Small 16 (2020) 1903931.
- P Koegler, M Dunn, P-Y. Wang, H Thissen, and P Kingshott, Crystals 6 (2016) 84.
- V Lotito and T Zambelli, Nanomaterials 9 (2019) 921.
- C-L Luo, R -X. Yang, W -G. Yan, J Zhao, G -W Yang, and G -Z Jia, Superlattices Microstruct. 95 (2016) 33.
- N Jose, G. Deshmukh, and M Ravindra, Sci. Nutr. Health. 3 (2019) 50.
- P -Y Wang, H Pingle, P Koegler, H Thissen, and P Kingshott, Mater. Chem. B 3 (2015) 2545.
- N Vogel, S Goerres, K Landfester, and C K Weiss, Chem. Phys. 212 (2011) 1719.
- J Pariente, F Bayat, A Blanco, A García‐Martín, C Pecharromán, M Marqués, and C López, Small 19 (2023) 2302355.