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

Genudgivet af Platon

Abonnenter: 0

Home > Presse > Sølvioner skynd dig, så vent, mens de spredes: Riskemikere viser ioners trinvise frigivelse fra guld-sølv nanopartikler kan være nyttig egenskab

Kemikere ved Rice University og University of Duisburg-Essen, Tyskland kvantificerede frigivelsen af sølvioner fra guld-sølv nanopartikellegeringer. Øverst viser transmissionselektronmikroskopbilleder ændringen i farve, da sølv (i blåt) siver ud af en nanopartikel over flere timer og efterlader guldatomer. De nederste hyperspektrale billeder viser, hvor meget en nanopartikel af sølv og guld krympede i løbet af fire timer, mens sølvet udvaskede. (Kredit: Rice University)

Abstract:
Der er guld i dem end nanopartikler, og der plejede også at være meget sølv. Men meget af sølvet er sivet væk, og forskerne vil gerne vide hvordan.

Sølvioner skynd dig, så vent, mens de spredes: Riskemikere viser ioners trinvise frigivelse fra guld-sølv nanopartikler kunne være nyttig egenskab

Houston, TX | Udgivet den 23. april, 2021

Guld-sølv-legeringer er nyttige katalysatorer, der nedbryder miljøforurenende stoffer, letter produktionen af plastik og kemikalier og dræber bakterier på overflader, blandt andre applikationer. I nanopartikelform kan disse legeringer være nyttige som optiske sensorer eller til at katalysere hydrogenudviklingsreaktioner.

Men der er et problem: Sølv bliver ikke altid siddende.

En ny undersøgelse foretaget af forskere ved Rice University og University of Duisburg-Essen, Tyskland, afslører en to-trins mekanisme bag sølvs spredning, en opdagelse, der kan hjælpe industrien med at finjustere nanopartikellegeringer til specifikke formål.

Holdet ledet af Rice-kemikerne Christy Landes og Stephan Link og kandidatstuderende Alexander Al-Zubeidi og Duisburg-Essen-kemikeren Stephan Barcikowski brugte sofistikeret mikroskopi for at vise, hvordan guld kan beholde nok sølv til at stabilisere nanopartiklerne.

Deres undersøgelse vises i American Chemical Society-tidsskriftet ACS Nano.

Forskerne brugte et hyperspektralt mørkefelts billeddannende mikroskop til at studere guld-sølv legering nanopartikler indeholdende et overskud af sølv i en sur opløsning. Teknikken tillod dem at udløse plasmoner, krusninger af energi, der strømmer hen over overfladen af partikler, når de tændes. Disse plasmoner spreder lys, der ændrer sig med legeringens sammensætning.

"Plasmonens afhængighed af legeringssammensætningen gjorde det muligt for os at registrere sølvionudvaskningskinetik i realtid," sagde Al-Zubeidi, hovedforfatter af undersøgelsen.

Al-Zubeidi bemærkede, at film af guld og sølvlegering har været i brug i årtier, ofte som antibakterielle belægninger, fordi sølvioner er giftige for bakterier. "Jeg tror, at sølvfrigivelsesmekanismen er blevet antydet fra undersøgelser af legeringsfilm, men det er aldrig blevet bevist på en kvantitativ måde," sagde han.

I første omgang udvaskes sølvioner hurtigt fra nanopartikler, som bogstaveligt talt krymper som et resultat. Efterhånden som processen fortsætter, frigiver guldgitteret i de fleste tilfælde alt sølvet over tid, men omkring 25 % af partiklerne opfører sig anderledes, og sølvudvaskningen er ufuldstændig.

Al-Zubeidi sagde, hvad de observerede, tyder på, at guld kunne manipuleres for at stabilisere legeringsnanopartiklerne.

"Normalt ville udvaskning af sølv vare omkring to timer under vores forhold," sagde han. "Så i anden fase sker reaktionen ikke længere på overfladen. I stedet, når guldgitteret omarrangeres, skal sølvionerne diffundere gennem dette guldrige gitter for at nå overfladen, hvor de kan oxideres. Det sænker reaktionshastigheden meget.

"På et tidspunkt passiveres partiklerne, og der kan ikke ske mere udvaskning," sagde Al-Zubeidi. »Partiklerne bliver stabile. Indtil videre har vi kun set på partikler med et sølvindhold på 80%-90%, og vi fandt ud af, at mange af partiklerne holder op med at udvaske sølv, når de når et sølvindhold på omkring 50%.

"Det kunne være en interessant sammensætning til applikationer som katalyse og elektrokatalyse," sagde han. "Vi vil gerne finde et sødt sted omkring 50 %, hvor partiklerne er stabile, men stadig har mange af deres sølvlignende egenskaber."

At forstå sådanne reaktioner kan hjælpe forskere med at opbygge et bibliotek af guld-sølv-katalysatorer og elektrokatalysatorer til forskellige anvendelser.

Link sagde, at Rice-holdet glædede sig over muligheden for at arbejde med Barcikowski, en leder inden for nanopartikelsyntese via laserablation. "Dette gør det muligt at skabe legerede nanopartikler med forskellige sammensætninger og fri for stabiliserende ligander," sagde han.

"Fra vores ende havde vi den perfekte teknik til at studere processen med sølvionudvaskning fra mange enkeltlegerede nanopartikler parallelt via hyperspektral billeddannelse," tilføjede Landes. "Kun en enkelt-partikel-tilgang var i stand til at løse intra- og interpartikelgeometrien."

"Denne indsats vil muliggøre en ny tilgang til at generere nanostrukturerede katalysatorer og nye materialer med unikke elektrokemiske, optiske og elektroniske egenskaber," sagde Robert Mantz, programleder for elektrokemi ved Army Research Office, en del af US Army Combat Capabilities Command's Army Research Laboratorium. "Evnen til at skræddersy katalysatorer er vigtig for at nå målet om at reducere soldaterbåren vægt forbundet med strømlagring og -generering og muliggøre ny materialesyntese."

Medforfattere til papiret er Rice kandidatstuderende Charlotte Flatebo og Seyyed Ali Hosseini Jebeli og Duisburg-Essen kandidatstuderende Frederic Stein og forsker Christoph Rehbock. Link er professor i kemi og i elektro- og computerteknik. Landes er professor i kemi og i elektro- og computerteknik og kemisk og biomolekylær teknik. Barcikowski er professor i kemi ved Technical Chemistry Institute og Center for Nanointegration i Duisburg-Essen.

Army Research Office, et National Defense Science and Engineering Graduate Fellowship, Robert A. Welch Foundation, National Science Foundation og German Research Foundation støttede undersøgelsen.

####

Om Rice University
Rice University ligger på en 300 hektar skovklædt campus i Houston og er konsekvent rangeret blandt landets top 20 universiteter af US News & World Report. Rice har højt respekterede skoler inden for arkitektur, forretning, fortsatte studier, teknik, humaniora, musik, naturvidenskab og samfundsvidenskab og er hjemsted for Baker Institute for Public Policy. Med 3,978 studerende og 3,192 kandidatstuderende er Rices forhold mellem studerende og fakultet lige under 6-til-1. Dens boligkollegesystem bygger tæt sammenhængende samfund og livslange venskaber, kun en af grundene til, at Rice er rangeret som nr. 1 for masser af interaktion mellem race og klasse og nr. 1 for livskvalitet af Princeton Review. Ris vurderes også som den bedste værdi blandt private universiteter af Kiplingers Personal Finance.

Følg Rice News og Media Relations via Twitter @RiceUNews.

For mere information, klik link.

Kontaktpersoner:
Jeff Falk
713-348-6775

Mike Williams
713-348-6728

Hvis du har en kommentar, tak Kontakt os.

Udstedere af nyhedsudgivelser, ikke 7th Wave, Inc. eller Nanotechnology Now, er alene ansvarlige for indholdets nøjagtighed.

Bogmærke: