Silver Ions Hurry Up, Then Wait As They Disperse: Rice Chemists Show Ions Staged Release From Gold-silver Nanoparticles Could Be Useful Property

প্লেটো দ্বারা প্রকাশিত

অনুসরণকারী: 0

হোম > প্রেস > Silver ions hurry up, then wait as they disperse: Rice chemists show ions’ staged release from gold-silver nanoparticles could be useful property

Chemists at Rice University and the University of Duisburg-Essen, Germany quantified the release of silver ions from gold-silver nanoparticle alloys. At top, transmission electron microscope images show the change in color as silver (in blue) leaches out of a nanoparticle over several hours, leaving gold atoms behind. The bottom hyperspectral images show how much a nanoparticle of silver and gold shrank over four hours as the silver leached away. (Credit: Rice University)

সারাংশ:
There’s gold in them thar nanoparticles, and there used to be a lot of silver, too. But much of the silver has leached away, and researchers want to know how.

রৌপ্য আয়নগুলি তাড়াতাড়ি করে, তারপরে ছড়িয়ে পড়ার জন্য অপেক্ষা করুন: ভাত রসায়নবিদরা দেখান আয়নগুলির স্বর্ণ-রৌপ্য ন্যানো পার্টিকেল থেকে মুক্তি দেওয়া দরকারী সম্পত্তি হতে পারে

Houston, TX | Posted on April 23rd, 2021

Gold-silver alloys are useful catalysts that degrade environmental pollutants, facilitate the production of plastics and chemicals and kill bacteria on surfaces, among other applications. In nanoparticle form, these alloys could be useful as optical sensors or to catalyze hydrogen evolution reactions.

But there’s an issue: Silver doesn’t always stay put.

A new study by scientists at Rice University and the University of Duisburg-Essen, Germany, reveals a two-step mechanism behind silver’s dissipation, a discovery that could help industry fine-tune nanoparticle alloys for specific uses.

The team led by Rice chemists Christy Landes and Stephan Link and graduate student Alexander Al-Zubeidi and Duisburg-Essen chemist Stephan Barcikowski employed sophisticated microscopy to show how gold might retain enough silver to stabilize the nanoparticle.

Their study appears in the American Chemical Society journal ACS Nano.

The researchers used a hyperspectral dark-field imaging microscope to study gold-silver alloy nanoparticles containing an excess of silver in an acidic solution. The technique allowed them to trigger plasmons, ripples of energy that flow across the surface of particles when lit. These plasmons scatter light that changes with the alloy’s composition.

“The dependence of the plasmon on alloy composition allowed us to record silver ion leaching kinetics in real time,” said Al-Zubeidi, lead author of the study.

Al-Zubeidi noted films of gold and silver alloy have been in use for decades, often as antibacterial coatings, because silver ions are toxic to bacteria. “I think the silver release mechanism has been implied from studies of alloy films, but it’s never been proven in a quantitative way,” he said.

Initially, silver ions leach quickly from nanoparticles, which literally shrink as a result. As the process continues, the gold lattice in most instances releases all the silver over time, but about 25% of particles behave differently and silver leaching is incomplete.

Al-Zubeidi said what they observed suggests gold could be manipulated to stabilize the alloy nanoparticles.

“Usually silver leaching would last about two hours under our conditions,” he said. “Then in the second stage, the reaction no longer happens on the surface. Instead, as the gold lattice rearranges, the silver ions have to diffuse through this gold-rich lattice to reach the surface, where they can be oxidized. That slows the reaction rate a lot.

“At some point, the particles passivate and no more leaching can happen,” Al-Zubeidi said. “The particles become stable. So far, we’ve only looked at particles with a silver content of 80%-90%, and we found that a lot of the particles stop leaching silver when they reach a silver content of about 50%.

“That could be an interesting composition for applications like catalysis and electrocatalysis,” he said. “We’d like to find a sweet spot around 50%, where the particles are stable but still have a lot of their silver-like properties.”

Understanding such reactions could help researchers build a library of gold-silver catalysts and electrocatalysts for various applications.

Link said the Rice team welcomed the opportunity to work with Barcikowski, a leader in the field of nanoparticle synthesis via laser ablation. “This makes it possible to create alloy nanoparticles with various compositions and free of stabilizing ligands,” he said.

“From our end, we had the perfect technique to study the process of silver ion leaching from many single-alloy nanoparticles in parallel via hyperspectral imaging,” Landes added. “Only a single-particle approach was able to resolve the intra- and interparticle geometry.”

“This effort will enable a new approach to generate nanostructured catalysts and new materials with unique electrochemical, optical and electronic properties,” said Robert Mantz, program manager for electrochemistry at the Army Research Office, an element of the U.S. Army Combat Capabilities Command’s Army Research Laboratory. “The ability to tailor catalysts is important to achieve the goal of reducing soldier-borne weight associated with power storage and generation and enable novel material synthesis.”

Co-authors of the paper are Rice graduate students Charlotte Flatebo and Seyyed Ali Hosseini Jebeli and Duisburg-Essen graduate student Frederic Stein and researcher Christoph Rehbock. Link is a professor of chemistry and of electrical and computer engineering. Landes is a professor of chemistry and of electrical and computer engineering and chemical and biomolecular engineering. Barcikowski is a professor of chemistry at the Technical Chemistry Institute and the Center for Nanointegration at Duisburg-Essen.

The Army Research Office, a National Defense Science and Engineering Graduate Fellowship, the Robert A. Welch Foundation, the National Science Foundation and the German Research Foundation supported the study.

####

রাইস ইউনিভার্সিটি সম্পর্কে
হিউস্টনের 300 একর বনাঞ্চলীয় ক্যাম্পাসে অবস্থিত, ইউএস নিউজ অ্যান্ড ওয়ার্ল্ড রিপোর্ট দ্বারা রাইস বিশ্ববিদ্যালয়টি ধারাবাহিকভাবে দেশের শীর্ষ 20 টি বিশ্ববিদ্যালয়ের মধ্যে স্থান পেয়েছে। রাইস আর্কিটেকচার, বিজনেস, কন্টিনিউং স্টাডিজ, ইঞ্জিনিয়ারিং, হিউম্যানিটিস, মিউজিক, ন্যাচারাল সায়েন্সেস অ্যান্ড সোস্যাল সায়েন্সেসের স্কুলগুলিকে অত্যন্ত সম্মানিত করেছে এবং বেকার ইনস্টিটিউট অফ পাবলিক পলিসিতে রয়েছে। ৩,৯3,978৮ জন স্নাতক এবং ৩,১৯২ জন স্নাতক শিক্ষার্থীর সাথে, রাইসের স্নাতক শিক্ষার্থী-থেকে-অনুষদের অনুপাতটি কেবল 3,192-থেকে -6 এর নীচে। এর আবাসিক কলেজ সিস্টেমটি ঘনিষ্ঠ এবং অজস্র বন্ধুত্ব গড়ে তোলে, ভাতকে প্রচুর জাতি / শ্রেণির মিথস্ক্রিয়া করার জন্য প্রিন্সটন রিভিউ দ্বারা জীবনমানের জন্য 1 নম্বরে এবং জীবনমানের জন্য 1 নম্বরে স্থান দেওয়ার একমাত্র কারণ। কিপলিংয়ের ব্যক্তিগত অর্থ দ্বারা চালকে বেসরকারী বিশ্ববিদ্যালয়গুলির মধ্যে সেরা মূল্য হিসাবেও চিহ্নিত করা হয়।

টুইটার @ রাইসইউনিউজের মাধ্যমে ভাত নিউজ এবং মিডিয়া সম্পর্কগুলি অনুসরণ করুন।

আরো তথ্যের জন্য, ক্লিক করুন এখানে

যোগাযোগ:
জেফ ফক
713-348-6775

মাইক উইলিয়ামস
713-348-6728

কপিরাইট © রাইস ইউনিভার্সিটি

আপনার মতামত থাকলে দয়া করে যোগাযোগ আমাদের.

সপ্তম ওয়েভ, ইনক। বা ন্যানোটেকনোলজির না হয়ে সংবাদ প্রকাশের ইস্যুকারীরা সামগ্রীর সামগ্রীর যথার্থতার জন্য একমাত্র দায়বদ্ধ।

বুকমার্ক: