Un dispozitiv de decalaj molecular pentru determinarea specifică a ionilor de mercur - rapoarte
- Subiecte
- rezumat
- Introducere
- Rezultate
- Discuţie
- Metode
- Prepararea nanoparticulelor Au cu monostraturi din stratul de glutation
- Fabricarea dispozitivelor de separare moleculară și măsurători de detectare.
- Caracterizare
- Calcule teoretice
- Informatie suplimentara
- Fișiere PDF
- Informatie suplimentara
- Comentarii
Subiecte
rezumat
Introducere
Aici prezentăm un dispozitiv de decalare moleculară prin introducerea nanoparticulelor Au (GSH) monostrat de glutation, funcționalizate într-un electrod micro-întrerupt și aplicația sa pentru determinarea electrică a ionilor de metale grele toxice. Deși mulți alți ioni metalici, cum ar fi Zn 2+, Cd 2+, Pb 2+ etc., ar putea interacționa cu un grup funcțional terminal al acidului carboxilic al GSH, am constatat că respectivul dispozitiv cu decalaj molecular prezintă o specificitate excelentă față de Hg 2+. Limita de detectare (LOD) ajunge de fapt la aproximativ 1 nM. Calculele teoretice arată că orbitalii moleculari ai frontierei dimerului format din glutation, legați de ioni de metale grele între nanoparticulele Au, sunt responsabili pentru transferul de electroni din dispozitivul de separare moleculară menționat.
Rezultate
(a) Au NP acoperite cu monostrat de glutation; (b) Monostraturi de NP cu strat de glutation auto-asamblate între microelectrozi (sus) și două molecule de glutation legate de ioni metalici complexați cu grupări carboxilice între două NP Au (jos).
Imagine la dimensiune completă
Figurile 2a și b prezintă imagini TEM cu mărire ridicată ale Au NP goale și respectiv PN. Pentru NP-urile goale, suprafețele lor sunt evident netede, fără modificatori. După modificarea GSH, exteriorul Au NPs este acoperit cu un strat subțire marcat de linii punctate roșii, care este atribuit câtorva molecule GSH neadorbite în mod specific de pe suprafața sa, pe lângă legarea monostratului GSH cu Au NPs. În special, grosimea este de aproximativ 1
(a) Imagine TEM cu mărire mare a Au NP gol. (b) Imagine TEM cu mărire ridicată a Au NPs cu GSH (). Stratul GSH de 1-2 nm este clar vizibil. (c) Imagine SEM a doi microelectrozi interdigitali Au adiacenți cu PN auto-asamblat, inserția corespunde fotografiei optice a dispozitivului de separare moleculară fabricat. (d) Imaginea SEM mărită a PN între microelectrozi interdigitali Au.
Imagine la dimensiune completă
Înainte de experimentele de detectare a ionilor de metale grele, au fost explorate mai întâi caracteristicile electrice ale dispozitivelor de separare moleculară fabricate (Figura suplimentară S2). În ceea ce privește dispozitivul asamblat cu Au NPs fără nicio modificare, se observă o liniaritate bună în curba IV (Figura complementară S2a). Evident, încă prezintă o bună proprietate conductivă (curentul este la nivelul mA), ceea ce este în conformitate cu rapoartele anterioare 4. Cu toate acestea, conductivitatea dispozitivului asamblat PN scade dramatic (curentul este la nivelul nA), ceea ce poate sugera un decalaj molecular (Figura suplimentară S2c). Acest rezultat poate fi atribuit straturilor moleculare duble de GSH, blocând transportul de electroni între Au NP. Pentru PN-urile goale, acest „efect de blocare” nu există. Rezistența sa provine în principal din contactul de impact al Au NPs cu nanoparticulele sale vecine. Schema transportului lor de electroni poate fi văzută în Fig. S2b și respectiv d. În consecință, caracterizarea electrică de mai sus demonstrează indirect formarea unui strat molecular GSH pe suprafața Au NPs.
(a - b) Curbele IV pentru dispozitivele de separare moleculară înainte și după expunerea la Zn 2+ (1 mM) și respectiv Hg 2+ (1 mM). Conductanța este practic neschimbată după imersiunea într-o soluție de 1 mM Zn 2+ și are ca rezultat o schimbare marcată a unei soluții de 1 mM Hg 2+. (c) Curba de detecție în timp real sub diferite concentrații de Hg 2+ pentru dispozitivul de separare moleculară sub o tensiune de polarizare de 0,1 V. (d) Specificitatea dispozitivului de separare moleculară fabricat. Concentrația tuturor ionilor metalici investigați este de 1 mM; Rb și Ra sunt rezistența dispozitivului înainte și după scufundare, respectiv.