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Síntesis de Nanocables de Níquel

Traducido por Claribel Acevedo, Victoria L. Calero-DdelC y Carlos Rinaldi. Procedimiento modificado por J. Whitsett, S. M. Condren, y G. Lisensky de A. K. Bentley, M. Farhoud, A. B. Ellis, G. C. Lisensky, Anne-Marie Nickel, y W. C. Crone, "Template Synthesis and Magnetic Manipulation of Nickel Nanowires," Journal of Chemical Education, 82, 765-768 (2005).

Una manera sencilla de sintetizar nanocables es utilizando un molde. En este experimento, los nanocables de níquel crecen en el interior de los poros de una membrana de alúmina, que luego es removida para obtener los nanocables de níquel.

Las membranas nanoporosas fueron diseñadas para aplicaciones médicas, incluyendo filtración de virus, separación de muestras y fabricación de liposomas (http://www.whatman.com). El proceso de manufactura de estas membranas consiste en aplicar un potencial eléctrico alto a una pieza de aluminio sumergida en un ácido. El aluminio se oxida para convertirse en alúmina (Al2O3) y de esta forma se crean los poros en la membrana. El tamaño de los poros depende del potencial que se aplique.

Procedimiento

Utilice gafas de seguridad

Utilice guantes

Se recomienda el uso de una campana de extracción
Evite el contacto con o la inhalación de níquel o soluciones de níquel.

Obtener un filtro Anodisc de 0.02 micrómetros. Estos discos de cerámica son muy frágiles y un anillo de polipropileno les sirve de soporte. Remover la membrana de alúmina del empaque utilizando las pinzas. Asegurarse de sujetar la membrana por el anillo de polipropileno para evitar que ésta se quiebre. Cubrir por completo el lado superior de la membrana (lado con el anillo de polipropileno más ancho) con un material conductor (vea las opciones en el siguiente paso).

Una opción es cubrir la membrana con la aleación de GaIn utilizando el aplicador con punta de algodón. El lado cubierto lucirá brillante, mientras que el lado opuesto permanecerá opaco. Aunque es muy importante cubrir la superficie por completo para prevenir escapes, sólo es necesario sumergir el aplicador en GaIn una vez. La capa de GaIn puede ser bastante delgada. Para asegurarse que la membrana quedó completamente cubierta, observar el lado no cubierto y verificar que el mismo esté totalmente opaco.

Otra opción es utilizar la técnica de "sputtering" con plata para cubrir la superficie. Las condiciones utilizadas son 50 militorr de argón y 45 miliamperes de corriente por tres deposiciones de 150 segundos. Para asegurarse que la membrana quedó completamente cubierta, observar el lado no cubierto y verificar que el mismo esté totalmente opaco.

Colocar la placa de cobre en el soporte de madera.
Colocar la membrana en el centro de la placa de cobre con el lado cubierto en contacto con la placa.
Colocar el anillo tipo O sobre la membrana y luego acomodar la jeringuilla sobre el mismo.

Sujetar el la jeringuilla fuertemente a la placa de acrílico utilizando dos "binder clips".

Conectar el lado negativo de la batería de 1.5 V al electrodo de cobre. Añadir la solución de níquel a la jeringuilla hasta completar las primeras marcas de la escala. Verificar que no haya derrames. Conectar el lado positivo de la batería de 1.5 V al cable de níquel e introducirlo a la solución. Electrolizar por 10-45 minutos. A mayor tiempo de electrodeposición, mayor será la longitud de los cables a menos que se exceda el largo de los poros.

Desconectar la batería y remover la placa de cobre de la solución.
La solución de níquel puede ser reutilizada. ¿Por qué la concentración de la solución de níquel no cambia durante la electrolisis?
Lavar el disco con agua.

Sostener la jeringuilla firmemente y remover los "binder clips". Remover la membrana de la placa de cobre y transferirla a la lámina de vidrio para la remoción de la capa de metal. Sujetar cuidadosamente la membrana a la placa de vidrio utilizando cinta aislante.

En una campana de extracción, utilizar ácido nítrico y el aplicador de algodón para remover la capa de GaIn o plata. Moje el aplicador de algodón con agua antes de descartarlo.

Lavar con agua.

Colocar el disco en 5 mL de NaOH 6M por 10 minutos para disolver la membrana. Descartar el anillo de polipropileno.

Colocar el beaker junto a un imán. Los nanocables de níquel serán atraídos hacia el imán. Remover la solución de NaOH. Lavar los nanocables con agua. Colocar el imán junto al beaker para separar los nanocables del agua. Remover el agua. Repetir el proceso de lavado varias veces. Adicionar agua para suspender los nanocables y transferir a un vial para almacenar. Mantener los nanocables en solución.

Materiales

Propiedades

Nanocables de níquel vistos a través de un microscopio óptico (20x) mientras un imán se mueve hacia adelante y hacia atrás desde la parte delantera hacia la parte lateral del microscopio. Los nanocables giran para alinearse con el campo magnético. La escala representa 100 micrómetros.

Nanocables de níquel vistos a través de un microscopio óptico (20x) mientras un imán rota a un lado. Los nanocables giran para alinearse con el campo magnético. La escala representa 100 micrómetros.

Nanocables de níquel suspendidos en agua y controlados por un campo magnético.

Developed in collaboration with the
University of Wisconsin Materials Research Science and Engineering Center
Interdisciplinary Education Group   |   MRSEC on Nanostructured Interfaces
This page created by George Lisensky, Beloit College.  Last modified June 16, 2013 .