Probing single polymeric nanoparticles via impact voltammetry

通过冲击伏安法探测单一聚合物纳米粒子

基本信息

项目摘要

Due to their diversity of applications in research and industry, nanomaterials have had a great technological importance in the last two decades. The global nanomaterials market is valued at $3.4 billion in 2014, and is expected to reach $11.8 billion by 2020, showing a compound annual growth rate of 23.1%. Furthermore, the global nanotechnology industry will grow to reach $75.8 Billion by 2020. Among them, polymer nanoparticles (NPs) attract a special interest due to their wide use in drug delivery, solar cells, biosensors and corrosion coatings. Although the electrochemistry of dissolved molecules and ions has been intensively studied, the electrochemistry of single nanoparticles remains largely unexplored. Reliable detection of NPs is a significant challenge due to their low concentration, large range of molecular structures of organic ones, agglomeration, heterogeneous character and presence in complex matrices. However, there is an urgent need from environmental and human health concerns for NPs characterization. Polymeric-NPs have typically been studied via the ensemble method. However, monitoring charge/discharge processes in such ensemble is complex since charge transfer and mass transport processes are overlapping and thus can only be estimated. In addition, this method can be misleading since particles agglomerate on the electrode so that only a fraction of them is active. Here, I will show how the recently developed nanoimpact method will be used to study the charging and doping of single polymer-NPs.Nanoimpacts is an efficient method which has been shown to be very promising for the study of kinetics and thermodynamics of NPs. This method enables precise and fast determination of size, concentration and composition of NPs. This project aims to characterize individual NPs of conducting polymers (e.g. PANI, PPy). Important information such as doping yield, dopant effect and reversibility of doping will be provided by these measurements, which are difficult to obtain by other spectroscopic methods. By linking the nanoimpact with independent sizing data, one can explore if the entire particle is doped or a sort of core-shell structure is made. Screening of different particle sizes allows us to identify the largest particle size which can be fully doped. We also aim at a better understanding of the electrochemical reactions at interface, as well as the study of kinetics and growth mechanism of these single NPs. Variation of the doping parameters and its influence on the behavior of the polymer shall be investigated. Comparison of the nanoimpact data with other techniques like DLS shall be carried out. This understanding is expected to have a significant impact on emerging applications.
由于其在研究和工业中的广泛应用,纳米材料在过去二十年中具有巨大的技术重要性。 2014年全球纳米材料市场价值34亿美元,预计到2020年将达到118亿美元,复合年增长率为23.1%。此外,到2020年,全球纳米技术产业将增长至758亿美元。其中,聚合物纳米粒子(NP)因其广泛应用于药物输送、太阳能电池、生物传感器和腐蚀涂层而引起特别关注。尽管溶解分子和离子的电化学已被深入研究,但单个纳米颗粒的电化学仍然很大程度上未被探索。由于纳米粒子浓度低、有机纳米粒子分子结构范围大、团聚、异质性以及存在于复杂基质中,因此可靠检测纳米粒子是一项重大挑战。然而,出于环境和人类健康的考虑,迫切需要对纳米颗粒进行表征。聚合物纳米粒子通常通过系综方法进行研究。然而,监测此类系综中的充电/放电过程很复杂,因为电荷转移和质量传输过程是重叠的,因此只能进行估计。此外,这种方法可能会产生误导,因为颗粒会聚集在电极上,因此只有一小部分是活跃的。在这里,我将展示如何使用最近开发的纳米冲击方法来研究单一聚合物纳米颗粒的充电和掺杂。纳米冲击是一种有效的方法,已被证明对于纳米颗粒的动力学和热力学研究非常有前景。该方法能够精确、快速地测定纳米粒子的尺寸、浓度和组成。该项目旨在表征导电聚合物(例如 PANI、PPy)的单个纳米粒子。这些测量将提供诸如掺杂产率、掺杂剂效应和掺杂可逆性等重要信息,这是其他光谱方法难以获得的。通过将纳米冲击与独立的尺寸数据联系起来,人们可以探索整个颗粒是否被掺杂或是否形成了某种核壳结构。筛选不同的粒径使我们能够确定可以完全掺杂的最大粒径。我们的目的还在于更好地了解界面的电化学反应,以及这些单一纳米粒子的动力学和生长机制的研究。应研究掺杂参数的变化及其对聚合物行为的影响。应将纳米冲击数据与 DLS 等其他技术进行比较。这种理解预计将对新兴应用产生重大影响。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Understanding gold nanoparticle dissolution in cyanide-containing solution via impact-chemistry.
  • DOI:
    10.1039/c8cp05154b
  • 发表时间:
    2018-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    A. Suherman;G. Zampardi;S. Kuss;E. E. Tanner-E.;Hatem M. A. Amin;N. Young;R. Compton
  • 通讯作者:
    A. Suherman;G. Zampardi;S. Kuss;E. E. Tanner-E.;Hatem M. A. Amin;N. Young;R. Compton
Electrochemical Behavior of Single CuO Nanoparticles: Implications for the Assessment of their Environmental Fate.
  • DOI:
    10.1002/smll.201801765
  • 发表时间:
    2018-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    13.3
  • 作者:
    G. Zampardi;J. Thöming;H. Naatz;Hatem M. A. Amin;S. Pokhrel;L. Mädler;R. Compton
  • 通讯作者:
    G. Zampardi;J. Thöming;H. Naatz;Hatem M. A. Amin;S. Pokhrel;L. Mädler;R. Compton
Tannic acid capped gold nanoparticles: capping agent chemistry controls the redox activity.
  • DOI:
    10.1039/c9cp00056a
  • 发表时间:
    2019-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    A. Suherman;G. Zampardi;Hatem M. A. Amin;N. Young;R. Compton
  • 通讯作者:
    A. Suherman;G. Zampardi;Hatem M. A. Amin;N. Young;R. Compton
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Dr. Hatem Abdelhalim Amin其他文献

Dr. Hatem Abdelhalim Amin的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

相似国自然基金

含Re、Ru先进镍基单晶高温合金中TCP相成核—生长机理的原位动态研究
  • 批准号:
    52301178
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
活细胞单分子成像定量研究EGFR内吞途径命运选择
  • 批准号:
    32000557
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
高效率单细胞分析微流控芯片的机理研究
  • 批准号:
    31970754
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于SERS纳米标签和光子晶体的单细胞Western Blot定量分析技术研究
  • 批准号:
    31900571
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
酵母RNase MRP的结构及催化机制研究
  • 批准号:
    31900929
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
单细胞RNA和ATAC测序解析肌肉干细胞激活和增殖中的异质性研究
  • 批准号:
    31900570
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
亚纳米单分子定位技术研究化学修饰对蛋白-膜相互作用的干预
  • 批准号:
    91753104
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    70.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
基于Single Cell RNA-seq的斑马鱼神经干细胞不对称分裂调控机制研究
  • 批准号:
    31601181
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
甲醇合成汽油工艺中烯烃催化聚合过程的单元步骤(single event)微动力学理论研究
  • 批准号:
    21306143
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
全基因组micro-RNA种子区结合序列SNP标志体系与乳腺癌发病风险的关联及相关功能研究
  • 批准号:
    81172762
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    68.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Role of the oral microbiome in driving local and systemic inflammation in HIV
口腔微生物组在驱动艾滋病毒局部和全身炎症中的作用
  • 批准号:
    10762264
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Ideal Probe Single Molecule Imaging for the Study of Small Molecule and Polymeric Glass Formers
用于小分子和聚合物玻璃形成体研究的理想探针单分子成像
  • 批准号:
    1660392
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Fabrication of polymeric nano-actuators with sensor by the single-particle nanofabrication technique
利用单粒子纳米加工技术制造带传感器的聚合物纳米执行器
  • 批准号:
    25810129
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
Investigation of nanoscale spatial heterogeneity in polymeric materials by using 3D single-molecule tracking techniques
使用 3D 单分子跟踪技术研究聚合物材料中的纳米级空间异质性
  • 批准号:
    23681023
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
Polymeric Matrices with Defined Cell Adhesion
具有明确细胞粘附力的聚合物基质
  • 批准号:
    8035602
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
New polymeric nanoparticles for Cystic Fibrosis gene therapy
用于囊性纤维化基因治疗的新型聚合物纳米颗粒
  • 批准号:
    7544660
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
New polymeric nanoparticles for Cystic Fibrosis gene therapy
用于囊性纤维化基因治疗的新型聚合物纳米颗粒
  • 批准号:
    7679451
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Spatio-temporally resolved in-situ measurement of reaction in polymeric materials with single molecule fluorescence detection techniques
利用单分子荧光检测技术对聚合物材料中的反应进行时空分辨原位测量
  • 批准号:
    20750012
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
Development of Facility for Measurement of Single and Multicomponent Gas/Vapor Transport through Polymeric Materials and for Student Training
开发通过聚合物材料测量单组分和多组分气体/蒸气传输以及学生培训的设施
  • 批准号:
    9975774
  • 财政年份:
    1999
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Polymeric Matrices with Defined Cell Adhesion
具有明确细胞粘附力的聚合物基质
  • 批准号:
    8043663
  • 财政年份:
    1998
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了