Железо-платиновая наночастица

Железо-платиновые наночастицы (НЧ FePt) представляют собой трехмерные сверхрешетки , состоящие из примерно равного атомного соотношения Fe и Pt . В стандартных условиях НЧ FePt существуют в гранецентрированной кубической могут перейти в химически упорядоченную гранецентрированную тетрагональную фазу фазе, но в результате термического отжига . ^{[ 1 ]} В настоящее время существует множество синтетических методов, таких как микроэмульсия «вода в масле» , одностадийный термический синтез с прекурсорами металлов и обменно-связанная сборка для получения НЧ FePt. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ ненадежный источник? ]} Важным свойством НЧ FePt является их суперпарамагнитный характер ниже 10 нанометров. ^{[ 4 ]} Суперпарамагнетизм агентов НЧ FePt сделал их привлекательными кандидатами для использования в качестве для сканирования МРТ / КТ и записывающего материала высокой плотности. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}

Характеристики

Различные свойства наночастиц железа и платины позволяют им функционировать множеством способов. В стандартных условиях НЧ FePt существуют в гранецентрированной кубической фазе диаметром от 3 до 10 нанометров. ^{[ 7 ]} Однако при добавлении тепла структура становится гранецентрированной тетрагональной.

Вирусы растений, такие как вирус мозаики вигны и вирус табачной мозаики , увеличивают средний радиус НЧ FePt за счет прямой минерализации. ^{[ 8 ]} Вирус действует как естественная матрица для монодисперсных наночастиц диаметром до 30 нанометров. ^{[ 9 ]} Увеличение размера биметаллических наночастиц обеспечивает более широкий спектр биологических применений.

Синтез

Наночастицы платины становятся более химически стабильными при сплаве с железом, кобальтом или никелем . Платиновые сплавы также имеют лучший диапазон обнаружения и каталитическую активность, чем одна платина. ^{[ нужна ссылка ]} Эти добавки магнитных металлов к платине снижают общую чувствительность к окислению , сохраняя при этом желаемые магнитные свойства. ^{[ 10 ]}^{[ ненадежный источник? ]} В совокупности наночастицы FePt можно синтезировать для медицинских целей. Один из методов синтеза использует технологию падающего лазера для облучения растворов, содержащих железо и платину, для объединения двух сплавов. Лазерный луч излучается на смесь ацетилацетоната железа (III) и ацетилацетоната платины (II) в соотношении 4:1, растворенную в метаноле . ^{[ 11 ]} Черные осадки затем промывают и сушат на кремниевых подложках для исследования с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) и рентгеновской дифракции .

Синтез железо-платиновых наночастиц с использованием платинохлористоводородной кислоты

Альтернативный метод синтеза включает совместное восстановление платинохлористоводородной кислоты (H ₂ PtCl ₆ ) и хлорида железа (II) в микроэмульсиях вода в масле. ^{[ 3 ]} В этом процессе обычная гранецентрированная кубическая структура преобразуется в гранецентрированную тетрагональную конфигурацию, предлагая продукт с более высокой плотностью, полезный для многих применений носителей информации.

Для твердотельных приложений наночастицы FePt могут быть синтезированы на подложке путем прямого совместного распыления Fe и Pt. ^{[ 12 ]}

Приложения

Магнитное хранилище

НЧ FePt являются перспективными материалами для носителей магнитной записи сверхвысокой плотности из-за их высокой коэрцитивной силы . Более высокая коэрцитивность указывает на то, что материал невозможно легко размагнитить. После отжига при 700 °C пленка может иметь коэрцитивную силу до 14КОэ по сравнению с обычными жесткими дисками, имеющими коэрцитивную силу 5КОэ. ^{[ 13 ]} Наночастицы также выращивались с коэрцитивной силой до 37 кЭ. ^{[ 14 ]}

Лекарство

Благодаря своему суперпарамагнетизму и контролируемой форме, размеру и поверхности наночастицы железа и платины имеют большой потенциал для развития медицины во многих областях, включая визуализацию, обнаружение патогенов и таргетную терапию рака . ^{[ 4 ]} НЧ можно конъюгировать с антителами для тканеспецифичной доставки, что обеспечивает систематический способ адаптации к любой технологии. НЧ FePt подходят для компьютерной томографии из-за их сильной способности поглощать рентгеновские лучи . ^{[ 15 ]} НЧ FePt также представляют собой нетоксичную и более стойкую альтернативу молекулам йода , которые вредны для почек и сохраняются в организме лишь короткое время. ^{[ 4 ]} Суперпарамагнитные свойства наночастиц и систематический метод конъюгации лигандов с поверхностью FePt делают их жизнеспособными средствами обнаружения патогенов, таких как грамположительные бактерии . ^{[ 16 ]} Антитела к бактериям, конъюгированным с FePt NP, связываются с бактериями, и магнитные диполи используются для обнаружения конъюгата FePt NP-бактерии. Прикрепляя пептиды к поверхности гранецентрированных кубических НЧ FePt, цитотоксичное железо можно доставлять в определенные места и поглощать с высокой селективностью. ^{[ 17 ]} Фосфолипидное . покрытие FCC-FePt предотвращает высвобождение железа Попав в клетку, низкий pH внутриклеточной среды лизосом разрушает бислой фосфолипидов. Катализируемое Fe разложение перекиси водорода на АФК приводит к окислению мембранных липидов , повреждению ДНК и белков и гибели опухоли.

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Сан, С. (17 февраля 2006 г.). «Последние достижения в области химического синтеза, самосборки и применения наночастиц FePt». Продвинутые материалы . 18 (4). Уайли: 393–403. дои : 10.1002/adma.200501464 . ISSN 0935-9648 . S2CID 55861637 .
^ Чен, Мин; Лю, Япония; Сунь, Шоухэн (2004). «Одностадийный синтез наночастиц FePt регулируемого размера». Журнал Американского химического общества . 126 (27). Американское химическое общество (ACS): 8394–8395. дои : 10.1021/ja047648m . ISSN 0002-7863 . ПМИД 15237993 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Хие, К.М. (2010). «Синтез железо-платиновых наночастиц в водно-масляных микроэмульсиях для применения в качестве носителей информации высокой плотности». 1-9.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Сунь, Шоухэн; Андерс, Симона; Томсон, Томас; Баглин, JEE; Тони, Майк Ф.; и др. (2003). «Контролируемый синтез и сборка наночастиц FePt». Журнал физической химии Б. 107 (23). Американское химическое общество (ACS): 5419–5425. дои : 10.1021/jp027314o . ISSN 1520-6106 .
^ Чжоу, Шан-Вэй; Шау, Ю-Хонг; У, Пин-Цзин; Ян, Ю-Санг; Ши, Дар-Бин; Чен, Цзя-Чун (29 сентября 2010 г.). «Исследование наночастиц FePt in vitro и in vivo для двухмодальной молекулярной визуализации КТ/МРТ». Журнал Американского химического общества . 132 (38). Американское химическое общество (ACS): 13270–13278. дои : 10.1021/ja1035013 . ISSN 0002-7863 . ПМИД 20572667 .
^ Христодулидес, Дж.А.; Хуанг, Ю.; Чжан, Ю.; Хаджипанайис, Греция ; Панагиотопулос, И.; Ниархос, Д. (2000). «Тонкие пленки CoPt и FePt для носителей записи высокой плотности». Журнал прикладной физики . 87 (9). Издательство АИП: 6938–6940. дои : 10.1063/1.372892 . ISSN 0021-8979 .
^ Солнце, С.; Мюррей, CB; Веллер, Д.; Фолкс, Л.; Мозер, А. (17 марта 2000 г.). «Монодисперсные наночастицы FePt и ферромагнитные нанокристаллические сверхрешетки FePt». Наука . 287 (5460). Американская ассоциация содействия развитию науки (AAAS): 1989–1992 гг. дои : 10.1126/science.287.5460.1989 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 10720318 .
^ С любовью, Эндрю Дж.; Макаров, Валентин; Яминский Игорь; Калинина Наталья О.; Талианский, Майкл Э. (2014). «Использование вируса табачной мозаики и вируса мозаики вигны для производства новых металлических наноматериалов» . Вирусология 449 . Эльзевир Б.В.: 133–139. дои : 10.1016/j.virol.2013.11.002 . ISSN 0042-6822 . ПМИД 24418546 .
^ Шах, Сачин Н.; Стейнмец, Николь Ф.; Альджабали, Алаа А.А.; Ломоносов, Джордж П.; Эванс, Дэвид. Дж. (2009). «Экологически безопасный синтез вирусных монодисперсных наночастиц железа и платины». Далтон Транзакции (40). Королевское химическое общество (RSC): 8479–8480. дои : 10.1039/b906847c . ISSN 1477-9226 . ПМИД 19809720 .
^ Летеба, Жерар; Ланг, Кэндис (12 августа 2013 г.). «Синтез биметаллических наночастиц платины для биосенсоров» . Датчики . 13 (8). МДПИ АГ: 10358–10369. дои : 10.3390/s130810358 . ISSN 1424-8220 . ПМЦ 3812608 . ПМИД 23941910 .
^ Нокси, СС; Мвакикунга, Бонекс В.; Сидерас-Хаддад, Э.; Форбс, А. (2012). «Синтез и характеристика потенциальных железо-платиновых препаратов и добавок методом лазерного фотолиза жидкости» . Нанотехнологии, наука и приложения . 5 . Информа UK Limited: 27–36. дои : 10.2147/nsa.s24419 . ISSN 1177-8903 . ПМЦ 3781719 . ПМИД 24198494 .
^ Чжан, Ли; Такахаши, ЮК; Перумал, А.; Хоно, К. (1 сентября 2010 г.). «L10-упорядоченные гранулированные тонкие пленки высокой коэрцитивной силы (FePt)Ag – C для перпендикулярной записи» . Журнал магнетизма и магнитных материалов . 322 (18): 2658–2664. дои : 10.1016/j.jmmm.2010.04.003 . ISSN 0304-8853 .
^ Но, Лей; Лю, ZW; Ю, HY; Чжун, XC; Цзэн, Ю.П.; Цзэн, округ Колумбия; Чжун, XP (2011). «Высококоэрцитивные пленки FePtSiN с $L1_{0}$ –Наночастицы FePt, встроенные в матрицу, богатую кремнием». IEEE Transactions on Magnetics . 47 (10). Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE): 3505–3508. doi : 10.1109/tmag.2011.2147772 . ISSN 0018-9464 . S2CID 25645077 .
^ Чжан, Ли; Такахаши, ЮК; Перумал, А.; Хоно, К. (1 сентября 2010 г.). «L10-упорядоченные гранулированные тонкие пленки высокой коэрцитивной силы (FePt)Ag – C для перпендикулярной записи». Журнал магнетизма и магнитных материалов . 322 (18): 2658–2664. дои : 10.1016/j.jmmm.2010.04.003 . ISSN 0304-8853 .
^ Страница массовых коэффициентов ослабления рентгеновских лучей для Pt. [1] .
^ Гу, Хунвэй; Хо, Пак-Леунг; Цанг, Кеннет В.Т.; Ван, Линг; Сюй, Бин (2003). «Использование биофункциональных магнитных наночастиц для захвата энтерококков, устойчивых к ванкомицину, и других грамположительных бактерий в сверхнизких концентрациях». Журнал Американского химического общества . 125 (51). Американское химическое общество (ACS): 15702–15703. дои : 10.1021/ja0359310 . ISSN 0002-7863 . ПМИД 14677934 .
^ Сюй, Чэньцзе; Юань, Чжэнлун; Колер, Натан; Ким, Джемин; Чанг, Морин А.; Сунь, Шоухэн (28 октября 2009 г.). «Наночастицы FePt как резервуар железа для контролируемого высвобождения железа и ингибирования опухоли» . Журнал Американского химического общества . 131 (42). Американское химическое общество (ACS): 15346–15351. дои : 10.1021/ja905938a . ISSN 0002-7863 . ПМЦ 2791709 . ПМИД 19795861 .

[Sun2006-1] Перейти обратно: ^а ^б Сан, С. (17 февраля 2006 г.). «Последние достижения в области химического синтеза, самосборки и применения наночастиц FePt». Продвинутые материалы . 18 (4). Уайли: 393–403. дои : 10.1002/adma.200501464 . ISSN 0935-9648 . S2CID 55861637 .

[2] Чен, Мин; Лю, Япония; Сунь, Шоухэн (2004). «Одностадийный синтез наночастиц FePt регулируемого размера». Журнал Американского химического общества . 126 (27). Американское химическое общество (ACS): 8394–8395. дои : 10.1021/ja047648m . ISSN 0002-7863 . ПМИД 15237993 .

[Hyie2010-3] Перейти обратно: ^а ^б Хие, К.М. (2010). «Синтез железо-платиновых наночастиц в водно-масляных микроэмульсиях для применения в качестве носителей информации высокой плотности». 1-9.

[Sun2003-4] Перейти обратно: ^а ^б ^с Сунь, Шоухэн; Андерс, Симона; Томсон, Томас; Баглин, JEE; Тони, Майк Ф.; и др. (2003). «Контролируемый синтез и сборка наночастиц FePt». Журнал физической химии Б. 107 (23). Американское химическое общество (ACS): 5419–5425. дои : 10.1021/jp027314o . ISSN 1520-6106 .

[5] Чжоу, Шан-Вэй; Шау, Ю-Хонг; У, Пин-Цзин; Ян, Ю-Санг; Ши, Дар-Бин; Чен, Цзя-Чун (29 сентября 2010 г.). «Исследование наночастиц FePt in vitro и in vivo для двухмодальной молекулярной визуализации КТ/МРТ». Журнал Американского химического общества . 132 (38). Американское химическое общество (ACS): 13270–13278. дои : 10.1021/ja1035013 . ISSN 0002-7863 . ПМИД 20572667 .

[6] Христодулидес, Дж.А.; Хуанг, Ю.; Чжан, Ю.; Хаджипанайис, Греция ; Панагиотопулос, И.; Ниархос, Д. (2000). «Тонкие пленки CoPt и FePt для носителей записи высокой плотности». Журнал прикладной физики . 87 (9). Издательство АИП: 6938–6940. дои : 10.1063/1.372892 . ISSN 0021-8979 .

[7] Солнце, С.; Мюррей, CB; Веллер, Д.; Фолкс, Л.; Мозер, А. (17 марта 2000 г.). «Монодисперсные наночастицы FePt и ферромагнитные нанокристаллические сверхрешетки FePt». Наука . 287 (5460). Американская ассоциация содействия развитию науки (AAAS): 1989–1992 гг. дои : 10.1126/science.287.5460.1989 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 10720318 .

[8] С любовью, Эндрю Дж.; Макаров, Валентин; Яминский Игорь; Калинина Наталья О.; Талианский, Майкл Э. (2014). «Использование вируса табачной мозаики и вируса мозаики вигны для производства новых металлических наноматериалов» . Вирусология 449 . Эльзевир Б.В.: 133–139. дои : 10.1016/j.virol.2013.11.002 . ISSN 0042-6822 . ПМИД 24418546 .

[9] Шах, Сачин Н.; Стейнмец, Николь Ф.; Альджабали, Алаа А.А.; Ломоносов, Джордж П.; Эванс, Дэвид. Дж. (2009). «Экологически безопасный синтез вирусных монодисперсных наночастиц железа и платины». Далтон Транзакции (40). Королевское химическое общество (RSC): 8479–8480. дои : 10.1039/b906847c . ISSN 1477-9226 . ПМИД 19809720 .

[10] Летеба, Жерар; Ланг, Кэндис (12 августа 2013 г.). «Синтез биметаллических наночастиц платины для биосенсоров» . Датчики . 13 (8). МДПИ АГ: 10358–10369. дои : 10.3390/s130810358 . ISSN 1424-8220 . ПМЦ 3812608 . ПМИД 23941910 .

[11] Нокси, СС; Мвакикунга, Бонекс В.; Сидерас-Хаддад, Э.; Форбс, А. (2012). «Синтез и характеристика потенциальных железо-платиновых препаратов и добавок методом лазерного фотолиза жидкости» . Нанотехнологии, наука и приложения . 5 . Информа UK Limited: 27–36. дои : 10.2147/nsa.s24419 . ISSN 1177-8903 . ПМЦ 3781719 . ПМИД 24198494 .

[12] Чжан, Ли; Такахаши, ЮК; Перумал, А.; Хоно, К. (1 сентября 2010 г.). «L10-упорядоченные гранулированные тонкие пленки высокой коэрцитивной силы (FePt)Ag – C для перпендикулярной записи» . Журнал магнетизма и магнитных материалов . 322 (18): 2658–2664. дои : 10.1016/j.jmmm.2010.04.003 . ISSN 0304-8853 .

[13] Но, Лей; Лю, ZW; Ю, HY; Чжун, XC; Цзэн, Ю.П.; Цзэн, округ Колумбия; Чжун, XP (2011). «Высококоэрцитивные пленки FePtSiN с $L1_{0}$ –Наночастицы FePt, встроенные в матрицу, богатую кремнием». IEEE Transactions on Magnetics . 47 (10). Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE): 3505–3508. doi : 10.1109/tmag.2011.2147772 . ISSN 0018-9464 . S2CID 25645077 .

[14] Чжан, Ли; Такахаши, ЮК; Перумал, А.; Хоно, К. (1 сентября 2010 г.). «L10-упорядоченные гранулированные тонкие пленки высокой коэрцитивной силы (FePt)Ag – C для перпендикулярной записи». Журнал магнетизма и магнитных материалов . 322 (18): 2658–2664. дои : 10.1016/j.jmmm.2010.04.003 . ISSN 0304-8853 .

[15] Страница массовых коэффициентов ослабления рентгеновских лучей для Pt. [1] .

[16] Гу, Хунвэй; Хо, Пак-Леунг; Цанг, Кеннет В.Т.; Ван, Линг; Сюй, Бин (2003). «Использование биофункциональных магнитных наночастиц для захвата энтерококков, устойчивых к ванкомицину, и других грамположительных бактерий в сверхнизких концентрациях». Журнал Американского химического общества . 125 (51). Американское химическое общество (ACS): 15702–15703. дои : 10.1021/ja0359310 . ISSN 0002-7863 . ПМИД 14677934 .

[17] Сюй, Чэньцзе; Юань, Чжэнлун; Колер, Натан; Ким, Джемин; Чанг, Морин А.; Сунь, Шоухэн (28 октября 2009 г.). «Наночастицы FePt как резервуар железа для контролируемого высвобождения железа и ингибирования опухоли» . Журнал Американского химического общества . 131 (42). Американское химическое общество (ACS): 15346–15351. дои : 10.1021/ja905938a . ISSN 0002-7863 . ПМЦ 2791709 . ПМИД 19795861 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]