Hopea-ionit toimi nopeasti ja odota niiden leviämistä: riisikemistit osoittavat, että ionien vaiheittainen vapautuminen kulta-hopeananohiukkasista voi olla hyödyllistä omaisuutta

Julkaissut Platon

seuraajia: 0

Koti > lehdistö > Hopea-ionit kiirehdi ja odota niiden leviämistä: Riisikemistit osoittavat, että ionien vaiheittainen vapautuminen kulta-hopea-nanohiukkasista voi olla hyödyllinen ominaisuus

Kemistit Rice-yliopistossa ja Duisburg-Essenin yliopistossa Saksassa määrittelivät hopea-ionien vapautumisen kulta-hopea-nanohiukkaslejeeringeistä. Ylhäällä transmissioelektronimikroskoopin kuvat osoittavat värin muutoksen, kun hopea (sininen) huuhtoutuu ulos nanohiukkasesta useiden tuntien aikana jättäen kultaatomeja taakseen. Pohjassa olevat hyperspektrikuvat osoittavat, kuinka paljon hopean ja kullan nanohiukkanen kutistui neljän tunnin aikana hopean huuhtoutuessa pois. (Luotto: Rice University)

Tiivistelmä:
Niissä on kultaa kuin nanohiukkasia, ja ennen oli myös paljon hopeaa. Mutta suuri osa hopeasta on huuhtoutunut pois, ja tutkijat haluavat tietää miten.

Hopeaionit kiirehtivät ja odottavat sitten leviämistä: Riisikemistit osoittavat, että ionien vaiheittainen vapautuminen kulta-hopea-nanohiukkasista voi olla hyödyllinen ominaisuus

Houston, TX | Julkaistu 23. huhtikuuta 2021

Kulta-hopea-seokset ovat hyödyllisiä katalyyttejä, jotka muun muassa hajottavat ympäristön epäpuhtauksia, helpottavat muovien ja kemikaalien tuotantoa ja tappavat pinnoilla olevia bakteereja. Nanohiukkasmuodossa nämä seokset voisivat olla hyödyllisiä optisina antureina tai katalysoimaan vedyn kehittymisreaktioita.

Mutta on ongelma: hopea ei aina pysy paikoillaan.

Ricen yliopiston ja Saksan Duisburg-Essenin yliopiston tutkijoiden uusi tutkimus paljastaa kaksivaiheisen mekanismin hopean hajoamisen takana. Löytö voi auttaa teollisuutta hienosäätämään nanopartikkeliseoksia tiettyihin käyttötarkoituksiin.

Rice-kemistien Christy Landesin ja Stephan Linkin sekä jatko-opiskelija Alexander Al-Zubeidin ja Duisburg-Essenin kemistin Stephan Barcikowskin johtama tiimi käytti kehittynyttä mikroskopiaa osoittaakseen, kuinka kulta voi säilyttää tarpeeksi hopeaa nanohiukkasen stabiloimiseksi.

Heidän tutkimuksensa ilmestyy American Chemical Society -lehdessä ACS Nano.

Tutkijat käyttivät hyperspektristä tummakenttäkuvausmikroskooppia kulta-hopeaseoksen nanohiukkasten tutkimiseen, jotka sisälsivät ylimäärän hopeaa happamassa liuoksessa. Tekniikka mahdollisti niiden laukaista plasmoneja, energian väreitä, jotka virtaavat hiukkasten pinnan poikki, kun ne syttyvät. Nämä plasmonit sirottavat valoa, joka muuttuu lejeeringin koostumuksen mukaan.

"Plasmonin riippuvuus metalliseoksen koostumuksesta antoi meille mahdollisuuden tallentaa hopea-ionien huuhtoutumiskinetiikan reaaliajassa", sanoi Al-Zubeidi, tutkimuksen johtava kirjoittaja.

Al-Zubeidin mukaan kulta- ja hopeaseoksesta valmistettuja kalvoja on käytetty vuosikymmeniä, usein antibakteerisina pinnoitteina, koska hopeaionit ovat myrkyllisiä bakteereille. "Luulen, että hopean irrotusmekanismi on viitattu seoskalvojen tutkimuksiin, mutta sitä ei ole koskaan todistettu kvantitatiivisesti", hän sanoi.

Aluksi hopea-ionit huuhtoutuvat nopeasti nanohiukkasista, jotka kirjaimellisesti kutistuvat seurauksena. Prosessin jatkuessa kultahila vapauttaa useimmissa tapauksissa kaiken hopean ajan myötä, mutta noin 25 % hiukkasista käyttäytyy eri tavalla ja hopean huuhtoutuminen on epätäydellistä.

Al-Zubeidi sanoi, että heidän havainnot viittaavat siihen, että kultaa voitaisiin manipuloida metalliseoksen nanohiukkasten stabiloimiseksi.

"Yleensä hopean huuhtoutuminen kestäisi noin kaksi tuntia meidän olosuhteissamme", hän sanoi. "Sitten toisessa vaiheessa reaktio ei enää tapahdu pinnalla. Sen sijaan, kun kultahila järjestyy uudelleen, hopea-ionien on diffundoituva tämän kultapitoisen hilan läpi päästäkseen pintaan, jossa ne voivat hapettua. Se hidastaa reaktionopeutta huomattavasti.

"Jossain vaiheessa hiukkaset passivoivat, eikä huuhtoutumista voi tapahtua", Al-Zubeidi sanoi. "Hartikkeleista tulee stabiileja. Toistaiseksi olemme tarkastelleet vain hiukkasia, joiden hopeapitoisuus on 80–90 %, ja olemme havainneet, että monet hiukkaset lakkaavat huuhtomasta hopeaa, kun ne saavuttavat noin 50 % hopeapitoisuuden.

"Se voisi olla mielenkiintoinen koostumus sellaisille sovelluksille kuin katalyysi ja sähkökatalyysi", hän sanoi. "Haluamme löytää noin 50 % makean paikan, jossa hiukkaset ovat stabiileja, mutta silti niissä on paljon hopeamaisia ominaisuuksiaan."

Tällaisten reaktioiden ymmärtäminen voisi auttaa tutkijoita rakentamaan kulta-hopeakatalyyttien ja sähkökatalyyttien kirjaston erilaisiin sovelluksiin.

Link sanoi, että Rice-tiimi suhtautui myönteisesti mahdollisuuteen työskennellä Barcikowskin kanssa, joka on johtava nanohiukkassynteesin alalla laserablaatiolla. "Tämä mahdollistaa metalliseosnanohiukkasten luomisen erilaisilla koostumuksilla ja ilman stabiloivia ligandeja", hän sanoi.

"Meillä oli omasta päästämme täydellinen tekniikka tutkia hopeaionien huuhtoutumisprosessia monista yksiseosnanohiukkasista rinnakkain hyperspektrisen kuvantamisen avulla", Landes lisäsi. "Vain yhden hiukkasen lähestymistapa pystyi ratkaisemaan hiukkasten sisäisen ja välisen geometrian."

"Tämä pyrkimys mahdollistaa uuden lähestymistavan tuottaa nanorakenteisia katalyyttejä ja uusia materiaaleja, joilla on ainutlaatuiset sähkökemialliset, optiset ja elektroniset ominaisuudet", sanoi Robert Mantz, sähkökemian ohjelmapäällikkö armeijan tutkimustoimistosta, joka on osa Yhdysvaltain armeijan taistelukykykomennon armeijatutkimusta. Laboratorio. "Katalyyttien räätälöinti on tärkeää, jotta saavutetaan tavoite vähentää sotilaiden kantamaa painoa, joka liittyy voiman varastointiin ja tuotantoon, ja mahdollistaa uusien materiaalien synteesi."

Paperin mukana kirjoittajat ovat Rice-opiskelijat Charlotte Flatebo ja Seyyed Ali Hosseini Jebeli sekä Duisburg-Essenin jatko-opiskelija Frederic Stein ja tutkija Christoph Rehbock. Link on kemian sekä sähkö- ja tietokonetekniikan professori. Landes on kemian ja sähkö- ja tietokonetekniikan sekä kemian ja biomolekyylitekniikan professori. Barcikowski on kemian professori Duisburg-Essenin teknisen kemian instituutissa ja nanointegraatiokeskuksessa.

Army Research Office, National Defense Science and Engineering Graduate Fellowship, Robert A. Welch Foundation, National Science Foundation ja German Research Foundation tukivat tutkimusta.

####

Tietoja Rice Universitystä
Houstonissa sijaitsevalla 300 hehtaarin metsäisellä kampuksella sijaitsevassa Rice University -yliopistossa on US News & World Report -järjestys jatkuvasti maan 20 parhaan yliopiston joukossa. Rice on arvostettu arkkitehtuurin, liiketalouden, jatko-opintojen, tekniikan, humanististen tieteiden, musiikin, luonnontieteiden ja yhteiskuntatieteiden korkeakouluissa ja siellä toimii Baker Institute for Public Policy. 3,978 perustutkinnon suorittaneella ja 3,192 jatko-opiskelijalla Ricen perustutkinto-opiskelijoiden ja tiedekunnan suhde on vajaat 6: 1. Sen asuinyliopistojärjestelmä rakentaa läheisiä yhteisöjä ja elinikäisiä ystävyyssuhteita, mikä on vain yksi syy, miksi Rice on Princeton Review -lehden ykkönen useissa rodun / luokan vuorovaikutuksessa ja nro 1 elämänlaadussa. Kiplinger Personal Finance arvioi riisin parhaaksi arvoksi myös yksityisten yliopistojen keskuudessa.

Seuraa riisiuutisia ja mediasuhteita Twitterin @RiceUNews kautta.

Saat lisätietoja napsauttamalla tätä

Yhteydet:
Jeff Falk
713-348-6775

Mike Williams
713-348-6728

Tekijänoikeudet © Rice University

Jos sinulla on kommentteja, kiitos Ota yhteyttä meille.

Lehdistötiedotteiden liikkeeseenlaskijat, eivät 7th Wave, Inc. tai Nanotechnology Now, ovat yksin vastuussa sisällön oikeellisuudesta.

Kirjanmerkki: