Facile sonochemical synthesis of single-crystalline europium fluorine with novel nanostructure

A single-crystalline EuF3 nanoflower with a novel three-dimensional (3D) nanostructure has been successfully synthesized via a facile, fast, efficient, and mild ultrasonic irradiation solution route employing the reaction of Eu(NO3)(3) and KBF4 under ambient conditions without any template or surfactant. The ultrasonic irradiation plays an important role and is necessary for the synthesis of EuF3 with the complex structure. The formation mechanism of this complex nanostructure is proposed in this paper. No template or surfactant is used in this method, which avoids the subsequent complicated workup for the removal of the template or surfactant. Furthermore, a substantial reduction in the reaction time as well as the reaction temperature is observed compared with the hydrothermal process.

Unique structure and photoluminescence of Au/CdTe nanostructure materials

Unique nanostructure materials with highly ordered spherical aggregates have been obtained by self-organization of single CdTe nanocrystals using gold nanoparticles as seeds, and a red shift of the photoluminescence peak was observed.

Controlled synthesis of 2D Au nanostructure assembly with the assistance of sulfonated polyaniline nanotubes

A wet chemical approach is used successfully to produce nanostructured Au material by the reduction of sulfonated polyaniline (SPANI) nanotubes. The Au nanostructures obtained are composed of single crystal Au nanoplates, which are aggregated layer-by-layer into stacks or edge-on-face into clusters at various conditions. The Au nanoplate diameter and thickness can be conveniently controlled in the range of 100 nm to 2 mu m and 10 to 30 nm, respectively, with no accompanying single Au nanoparticles being observed. The formation of the Au nanostructures was controlled by the degradation of SPANI. The gradually and slowly released segments of SPANI served as the reductant during the growth of the 2D Au nanostructures.

In situ study of nanostructure and morphological development during the crystal-mesophase transition of poly(di-n-hexylsilane) and poly(di-n-butylsilane) by X-ray and hot-stage AFM

Nanostructure and morphology and their development of poly(di-n-hexylsilane) (PDHS) and poly(di-n-butylsilane) (PDBS) during the crystal-mesophase transition are investigated using small angle X-ray scattering (SAXS), wide angle X-ray diffraction and hot-stage atomic force microscopy. At room temperature, PDHS consists of stacks of lamellae separated by mesophase layers, which can be well accounted using an ideal two-phase model. During the crystal-mesophase transition, obvious morphological changes are observed due to the marked changes in main chain conformation and intermolecular distances between crystalline phase and mesophase. In contrast to PDHS, the lamellae in PDBS barely show anisotropy in dimensions at room temperature. The nonperiodic structure and rather small electronic density fluctuation in PDBS lead to the much weak SAXS. The nonperiodic structure is preserved during the crystal-mesophase transition because of the similarity of main chain conformation and intermolecular distances between crystalline phase and mesophase.

Nanostructure and mechanical measurement of highly oriented lamellae of melt-drawn HDPE by scanning probe microscopy

Scanning probe microscopy was used to simultaneously determine the molecular chain structure and intrinsic mechanical properties, including anisotropic elastic modulus and friction, for lamellae of highly oriented high-density polyethylene (HDPE) obtained by the melt-drawn method. The molecular-scale image of the highly oriented lamellae by friction force microscopy (FFM) clearly shows that the molecular chains are aligned parallel to the drawing direction, and the periodicities along and perpendicular to the drawing direction are 0.26 and 0.50 nm, respectively. The results indicate that the exposed planes of the lamellae resulting from the melt-drawn method are (200), which is consistent with results of transmission electron microscopy and electron diffraction. Because of the high degree of anisotropy in the sample, coming from alignment of the molecular chains along the drawing direction, the measured friction force, F, determined by FFM is strongly dependent on the angle, theta, between the scanning direction and the chain axis. The force increases as theta is increased from 0 degrees (i.e., parallel to the chain axis) to 90 degrees (i.e., perpendicular to the chain axis). The structural anisotropy was also found to strongly influence the measurements of the transverse chain modulus of the polymer by the nanoindentation technique. The measured value of 13.8 GPa with transverse modulus was larger than the value 4.3 GPa determined by wide-angle X-ray diffraction, which we attributed to anisotropic deformation of the lamellae during nanoindentation measurements that was not accounted for by the elastic treatment we adopted from Oliver and Pharr. The present approach using scanning probe microscopy has the advantage that direct correlations between the nanostructure, nanotribology, and nanomechanical properties of oriented samples can be determined simultaneously and simply.

Spin-Based Diagnostic of Nanostructure in Copper Phthalocyanine-C-60 Solar Cell Blends

Nanostructure and molecular orientation play a crucial role in determining the functionality of organic thin films. In practical devices, such as organic solar cells consisting of donor-acceptor mixtures, crystallinity is poor and these qualities cannot be readily determined by conventional diffraction techniques, while common microscopy only reveals surface morphology. Using a simple nondestructive technique, namely, continuous-wave electron paramagnetic resonance spectroscopy, which exploits the well-understood angular dependence of the g-factor and hyperfine tensors, we show that in the solar cell blend of C-60 and copper phthalocyanine (CuPc)-for which X-ray diffraction gives no information-the CuPc, and by implication the C-60, molecules form nanoclusters, with the planes of the CuPc molecules oriented perpendicular to the film surface. This information demonstrates that the current nanostructure in CuPc:C-60 solar cells is far from optimal and suggests that their efficiency could be considerably increased by alternative film growth algorithms.

Controlling the materials properties and nanostructure of a single-component dendritic gel by adding a second component

This paper reports a dendritic system which is capable of forming both one-component and two-component gels interestingly the addition of the second component can either increase or decrease the degree of gelation, depending on dendritic generation.

Nanostructure des particules polymériques : aspects physiques, chimiques et biologiques

Les nanotechnologies appliquées aux sciences pharmaceutiques ont pour but d’améliorer l’administration de molécules actives par l’intermédiaire de transporteurs nanométriques. Parmi les différents types de véhicules proposés pour atteindre ce but, on retrouve les nanoparticules polymériques (NP) constituées de copolymères “en bloc”. Ces copolymères permettent à la fois l’encapsulation de molécules actives et confèrent à la particule certaines propriétés de surface (dont l’hydrophilicité) nécessaires à ses interactions avec les milieux biologiques. L’architecture retenue pour ces copolymères est une structure constituée le plus fréquemment de blocs hydrophiles de poly(éthylène glycol) (PEG) associés de façon linéaire à des blocs hydrophobes de type polyesters. Le PEG est le polymère de choix pour conférer une couronne hydrophile aux NPs et son l’efficacité est directement liée à son organisation et sa densité de surface. Néanmoins, malgré les succès limités en clinique de ces copolymères linéaires, peu de travaux se sont attardés à explorer les effets sur la structure des NPs d’architectures alternatives, tels que les copolymères en peigne ou en brosse. Durant ce travail, plusieurs stratégies ont été mises au point pour la synthèse de copolymères en peigne, possédant un squelette polymérique polyesters-co-éther et des chaines de PEG liées sur les groupes pendants disponibles (groupement hydroxyle ou alcyne). Dans la première partie de ce travail, des réactions d’estérification par acylation et de couplage sur des groupes pendants alcool ont permis le greffage de chaîne de PEG. Cette méthode génère des copolymères en peigne (PEG-g-PLA) possédant de 5 à 50% en poids de PEG, en faisant varier le nombre de chaînes branchées sur un squelette de poly(lactique) (PLA). Les propriétés structurales des NPs produites ont été étudiées par DLS, mesure de charge et MET. Une transition critique se situant autour de 15% de PEG (poids/poids) est observée avec un changement de morphologie, d’une particule solide à une particule molle (“nanoagrégat polymére”). La méthode de greffage ainsi que l’addition probable de chaine de PEG en bout de chaîne principale semblent également avoir un rôle dans les changements observés. L’organisation des chaînes de PEG-g-PLA à la surface a été étudiée par RMN et XPS, méthodes permettant de quantifier la densité de surface en chaînes de PEG. Ainsi deux propriétés clés que sont la résistance à l’agrégation en conditions saline ainsi que la résistance à la liaison aux protéines (étudiée par isothermes d’adsorption et microcalorimétrie) ont été reliées à la densité de surface de PEG et à l’architecture des polymères. Dans une seconde partie de ce travail, le greffage des chaînes de PEG a été réalisé de façon directe par cyclo-adition catalysée par le cuivre de mPEG-N3 sur les groupes pendants alcyne. Cette nouvelle stratégie a été pensée dans le but de comprendre la contribution possible des chaines de PEG greffées à l’extrémité de la chaine de PLA. Cette librairie de PEG-g-PLA, en plus d’être composée de PEG-g-PLA avec différentes densités de greffage, comporte des PEG-g-PLA avec des PEG de différent poids moléculaire (750, 2000 et 5000). Les chaines de PEG sont seulement greffées sur les groupes pendants. Les NPs ont été produites par différentes méthodes de nanoprécipitation, incluant la nanoprécipitation « flash » et une méthode en microfluidique. Plusieurs variables de formulation telles que la concentration du polymère et la vitesse de mélange ont été étudiées afin d’observer leur effet sur les caractéristiques structurales et de surface des NPs. Les tailles et les potentiels de charges sont peu affectés par le contenu en PEG (% poids/poids) et la longueur des chaînes de PEG. Les images de MET montrent des objets sphériques solides et l'on n’observe pas d’objets de type agrégat polymériques, malgré des contenus en PEG comparable à la première bibliothèque de polymère. Une explication possible est l’absence sur ces copolymères en peigne de chaine de PEG greffée en bout de la chaîne principale. Comme attendu, les tailles diminuent avec la concentration du polymère dans la phase organique et avec la diminution du temps de mélange des deux phases, pour les différentes méthodes de préparation. Finalement, la densité de surface des chaînes de PEG a été quantifiée par RMN du proton et XPS et ne dépendent pas de la méthode de préparation. Dans la troisième partie de ce travail, nous avons étudié le rôle de l’architecture du polymère sur les propriétés d’encapsulation et de libération de la curcumine. La curcumine a été choisie comme modèle dans le but de développer une plateforme de livraison de molécules actives pour traiter les maladies du système nerveux central impliquant le stress oxydatif. Les NPs chargées en curcumine, montrent la même transition de taille et de morphologie lorsque le contenu en PEG dépasse 15% (poids/poids). Le taux de chargement en molécule active, l’efficacité de changement et les cinétiques de libérations ainsi que les coefficients de diffusion de la curcumine montrent une dépendance à l’architecture des polymères. Les NPs ne présentent pas de toxicité et n’induisent pas de stress oxydatif lorsque testés in vitro sur une lignée cellulaire neuronale. En revanche, les NPs chargées en curcumine préviennent le stress oxydatif induit dans ces cellules neuronales. La magnitude de cet effet est reliée à l’architecture du polymère et à l’organisation de la NP. En résumé, ce travail a permis de mettre en évidence quelques propriétés intéressantes des copolymères en peigne et la relation intime entre l’architecture des polymères et les propriétés physico-chimiques des NPs. De plus les résultats obtenus permettent de proposer de nouvelles approches pour le design des nanotransporteurs polymériques de molécules actives.

Hybrid Multiferroic Nanostructure with Magnetic−Dielectric Coupling

The development of methods to economically synthesize single wire structured multiferroic systems with room temperature spin−charge coupling is expected to be important for building next-generation multifunctional devices with ultralow power consumption. We demonstrate the fabrication of a single nanowire multiferroic system, a new geometry, exhibiting room temperature magnetodielectric coupling. A coaxial nanotube/nanowire heterostructure of barium titanate (BaTiO3, BTO) and cobalt (Co) has been synthesized using a template-assisted method. Room temperature ferromagnetism and ferroelectricity were exhibited by this coaxial system, indicating the coexistence of more than one ferroic interaction in this composite system

Formation of triple helical nanofibers using self-assembling chiral benzene-1,3,5-tricarboxamides and reversal of the nanostructure's handedness using mirror image building blocks

Intertwining triple helical nanofibers with an overall handedness have been formed from self-assembling chiral benzene-1,3,5-tricarboxamides 1, 2 and 3, whereas the achiralbenzene-1,3,5-tricarboxamide 4 upon self-association gives rise to straight nanofibers without any twist and transmission electron microscopy images of chiral compounds clearly demonstrate that the handedness of the triple helical nanofibers can be reversed by using the enantiomeric benzene-1,3,5-tricarboxamide building blocks.

Nanostructure formation in poly(gamma-benzyl-L-glutamate)-poly(ethylene glycol)-poly(gamma-benzyl-L-glutamate) triblock copolymers in the solid state

The morphology in the solid state of a series of triblock copolymers comprising a poly(ethylene glycol) (PEG) midblock and symmetric poly(gamma-benzyl-L-glutamate) (PBLG) end blocks has been studied using X-ray scattering and microscopy techniques. Transmission electron microscopy (TEM) on samples selectively stained with uranyl acetate provided clear assignment of morphologies for as-cast and annealed samples. The thickness of both PEG and PBLG domains was in good agreement with calculations based on the conformations of the respective chains, allowing for the crystal or amorphous state of PEG and the a-helical or P-sheet structure of the PBLG. Atomic force microscopy provided complementary information on surface morphology for several samples that was in good agreement with the structure observed by TEM. A morphology diagram was constructed. Cylindrical structures were observed for ordered samples with low f(PBLG), whereas at higher f(PLBG) there was evidence for broken lamellar and "hockey puck" nanostructures. Regular lamellae were observed for intermediate compositions.