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Subject: nanorods ×

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    Four-Dimensional Deoxyribonucleic Acid–Gold Nanoparticle Assemblies
    (Weinheim : Wiley-VCH, 2020) Luo, Ming; Xuan, Mingjun; Huo, Shuaidong; Fan, Jilin; Chakraborty, Gurudas; Wang, Yixi; Zhao, Hui; Herrmann, Andreas; Zheng, Lifei
    Organization of gold nanoobjects by oligonucleotides has resulted in many three-dimensional colloidal assemblies with diverse size, shape, and complexity; nonetheless, autonomous and temporal control during formation remains challenging. In contrast, living systems temporally and spatially self-regulate formation of functional structures by internally orchestrating assembly and disassembly kinetics of dissipative biomacromolecular networks. We present a novel approach for fabricating four-dimensional gold nanostructures by adding an additional dimension: time. The dissipative character of our system is achieved using exonuclease III digestion of deoxyribonucleic acid (DNA) fuel as an energy-dissipating pathway. Temporal control over amorphous clusters composed of spherical gold nanoparticles (AuNPs) and well-defined core–satellite structures from gold nanorods (AuNRs) and AuNPs is demonstrated. Furthermore, the high specificity of DNA hybridization allowed us to demonstrate selective activation of the evolution of multiple architectures of higher complexity in a single mixture containing small and larger spherical AuNPs and AuNRs. © 2020 The Authors. Published by Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA
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    Enzymatic Catalysis at Nanoscale: Enzyme-Coated Nanoparticles as Colloidal Biocatalysts for Polymerization Reactions
    (Washington, DC : ACS Publications, 2017) Kreuzer, Lucas Philipp; Männel, Max Julius; Schubert, Jonas; Höller, Roland P. M.; Chanana, Munish
    Enzyme-catalyzed controlled radical polymerization represents a powerful approach for the polymerization of a wide variety of water-soluble monomers. However, in such an enzyme-based polymerization system, the macromolecular catalyst (i.e., enzyme) has to be separated from the polymer product. Here, we present a compelling approach for the separation of the two macromolecular species, by taking the catalyst out of the molecular domain and locating it in the colloidal domain, ensuring quasi-homogeneous catalysis as well as easy separation of precious biocatalysts. We report on gold nanoparticles coated with horseradish peroxidase that can catalyze the polymerization of various monomers (e.g., N-isopropylacrylamide), yielding thermoresponsive polymers. Strikingly, these biocatalyst-coated nanoparticles can be recovered completely and reused in more than three independent polymerization cycles, without significant loss of their catalytic activity.
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    Growth of GaN nanowire ensembles in molecular beam epitaxy: Overcoming the limitations of their spontaneous formation
    (Berlin : Humboldt-Universität zu Berlin, 2018) Zettler, Johannes Kristian
    Dichte Ensembles aus GaN-Nanodrähten können in der Molekularstrahlepitaxie mithilfe eines selbstinduzierten Prozesses sowohl auf kristallinen als auch amorphen Substraten gezüchtet werden. Aufgrund der Natur selbstgesteuerter Prozesse ist dabei die Kontrolle über viele wichtige Ensembleparameter jedoch eingeschränkt. Die Arbeit adressiert genau diese Einschränkungen bei der Kristallzucht selbstinduzierter GaN-Nanodrähte. Konkret sind das Limitierungen bezüglich der Nanodraht-Durchmesser, die Nanodraht-Anzahl-/Flächendichte, der Koaleszenzgrad sowie die maximal realisierbare Wachstumstemperatur. Für jede dieser Einschränkungen werden Lösungen präsentiert, um die jeweilige Limitierung zu umgehen oder zu verschieben. Als Resultat wurde eine neue Klasse von GaN Nanodrähten mit bisher unerreichten strukturellen und optischen Eigenschaften geschaffen. Mithilfe eines Zwei-Schritt-Ansatzes, bei dem die Wachstumstemperatur während der Nukleationsphase erhöht wurde, konnte eine verbesserte Kontrolle über die Flächendichte, den Durchmesser und den Koaleszenzgrad der GaN-Nanodraht-Ensembles erreicht werden. Darüber hinaus werden Ansätze präsentiert, um die außerordentlich lange Inkubationszeit bei hohen Wachstumstemperaturen zu minimieren und damit wesentlich höhere Wachstumstemperaturen zu ermöglichen (bis zu 905°C). Die resulierenden GaN-Nanodraht-Ensembles weisen schmale exzitonische Übergänge mit sub-meV Linienbreiten auf, vergleichbar zu denen freistehender GaN-Schichten. Abschließend wurden Nanodrähte mit Durchmessern deutlich unterhalb von 10 nm fabriziert. Mithilfe eines Zersetzungsschrittes im Ultrahochvakuum direkt im Anschluss an die Wachstumsphase wurden reguläre Nanodraht-Ensembles verdünnt. Die resultierenden ultradünnen Nanodrähte weisen dielektrisches Confinement auf. Wir zeigen eine ausgeprägte exzitonische Emission von puren GaN-Nanodrähten mit Durchmessern bis hinab zu 6 nm.