Understanding the Surfaces of Nanodiamonds
Notice bibliographique
Résumé
Functional groups and their associated charges are responsible for the binding and release of molecules from the surfaces of particles in nanodiamond colloids. In this work, we describe a combined set of experimental and computational techniques that are used to characterize these functional groups quantitatively. The surfaces of the particles examined during this study are amphoteric, as one would expect for surfaces made of carbon, with high concentrations of phenols, pyrones, and sulfonic acid groups; the average 50-nm-diameter nanodiamond aggregate has approximately 22000 phenols, 7000 pyrones, and 9000 sulfonic acids. The aggregates also have at least 2000 fixed positive charges, stabilized within pyrones and/or chromenes. No evidence for a significant concentration of carboxylic acid groups was found, although some are probably present. Hydroxyl and epoxide groups are present on some areas of the surfaces. The surfaces are graphitized, so the presence of phenols and pyrones is not surprising because such groups are common on graphitic surfaces. The sulfonic acid is due to the sulfuric acid treatment used to remove amorphous carbon and graphite during particle cleaning. The fixed charges are also due to the cleaning procedure that includes the use of KMnO 4 with the sulfuric acid. Based on titration and zeta potential experiments, elemental and particle size analyses, and modeling using semiempirical quantum mechanics, a model is proposed for the types and concentrations of surface groups. The modeling shows how functional groups form during the bead milling and cleaning used in the preparation of the colloid. It also shows that the p K a associated with the phenols and pyrones that are formed (p K a = 7.6–10.0) is consistent with that predicted using titration experiments (p K a ≥ 7.3). The positive surface potential means that the latter p K a value is significantly larger than a Henderson–Hasselbalch-based estimate. The model is shown to be useful in explaining a number of recent experiments in which nanodiamonds were used to bind and release therapeutic drug and polymer molecules.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».