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

Diterbitkan Ulang Oleh Plato

Followers: 0

Beranda > Tekan > Ion perak bergerak cepat, lalu menunggu sampai mereka menyebar: Ahli kimia beras menunjukkan pelepasan bertahap ion dari nanopartikel emas-perak dapat menjadi properti yang berguna

Ahli kimia di Rice University dan Universitas Duisburg-Essen, Jerman menghitung pelepasan ion perak dari paduan nanopartikel emas-perak. Di atas, gambar mikroskop elektron transmisi menunjukkan perubahan warna saat perak (berwarna biru) terlepas dari nanopartikel selama beberapa jam, meninggalkan atom emas. Gambar hiperspektral bawah menunjukkan seberapa besar nanopartikel perak dan emas menyusut selama empat jam saat perak terlarut. (Kredit: Universitas Rice)

Abstrak:
Ada emas di dalamnya daripada nanopartikel, dan dulu ada banyak perak juga. Namun sebagian besar perak telah terlarut, dan para peneliti ingin mengetahui caranya.

Ion perak bergegas, lalu tunggu saat mereka menyebar: Ahli kimia beras menunjukkan pelepasan bertahap ion dari nanopartikel emas-perak dapat menjadi properti yang berguna

Houston, Texas | Diposting pada 23 April 2021

Paduan emas-perak merupakan katalis berguna yang dapat menurunkan polutan lingkungan, memfasilitasi produksi plastik dan bahan kimia, serta membunuh bakteri di permukaan, dan berbagai aplikasi lainnya. Dalam bentuk nanopartikel, paduan ini dapat berguna sebagai sensor optik atau untuk mengkatalisis reaksi evolusi hidrogen.

Namun ada masalah: Perak tidak selalu bertahan.

Sebuah studi baru yang dilakukan oleh para ilmuwan di Rice University dan University of Duisburg-Essen, Jerman, mengungkapkan mekanisme dua langkah di balik disipasi perak, sebuah penemuan yang dapat membantu industri menyempurnakan paduan nanopartikel untuk penggunaan tertentu.

Tim yang dipimpin oleh ahli kimia Rice Christy Landes dan Stephan Link serta mahasiswa pascasarjana Alexander Al-Zubeidi dan ahli kimia Duisburg-Essen Stephan Barcikowski menggunakan mikroskop canggih untuk menunjukkan bagaimana emas dapat mempertahankan cukup perak untuk menstabilkan nanopartikel.

Studi mereka muncul di jurnal American Chemical Society ACS Nano.

Para peneliti menggunakan mikroskop pencitraan medan gelap hiperspektral untuk mempelajari nanopartikel paduan emas-perak yang mengandung perak berlebih dalam larutan asam. Teknik ini memungkinkan mereka memicu plasmon, riak energi yang mengalir melintasi permukaan partikel saat dinyalakan. Plasmon ini menyebarkan cahaya yang berubah seiring dengan komposisi paduannya.

“Ketergantungan plasmon pada komposisi paduan memungkinkan kami mencatat kinetika pelindian ion perak secara real time,” kata Al-Zubeidi, penulis utama studi tersebut.

Al-Zubeidi mencatat film paduan emas dan perak telah digunakan selama beberapa dekade, seringkali sebagai pelapis antibakteri, karena ion perak beracun bagi bakteri. “Saya pikir mekanisme pelepasan perak telah tersirat dalam penelitian terhadap film paduan, namun belum pernah dibuktikan secara kuantitatif,” katanya.

Awalnya, ion perak larut dengan cepat dari nanopartikel, yang akibatnya menyusut. Ketika proses berlanjut, kisi emas dalam banyak kasus melepaskan semua perak seiring berjalannya waktu, namun sekitar 25% partikel berperilaku berbeda dan pencucian perak tidak selesai.

Al-Zubeidi mengatakan apa yang mereka amati menunjukkan bahwa emas dapat dimanipulasi untuk menstabilkan nanopartikel paduan.

“Biasanya pencucian perak akan berlangsung sekitar dua jam dalam kondisi kami,” katanya. “Kemudian pada tahap kedua, reaksi tidak lagi terjadi di permukaan. Sebaliknya, ketika kisi-kisi emas tersusun ulang, ion-ion perak harus berdifusi melalui kisi-kisi yang kaya akan emas ini untuk mencapai permukaan, di mana mereka dapat dioksidasi. Itu sangat memperlambat laju reaksi.

“Pada titik tertentu, partikel-partikel tersebut menjadi pasif dan tidak ada lagi pencucian yang dapat terjadi,” kata Al-Zubeidi. “Partikelnya menjadi stabil. Sejauh ini, kami hanya mengamati partikel dengan kandungan perak 80%-90%, dan kami menemukan bahwa banyak partikel berhenti melarutkan perak ketika mencapai kandungan perak sekitar 50%.

“Itu bisa menjadi komposisi yang menarik untuk aplikasi seperti katalisis dan elektrokatalisis,” katanya. “Kami ingin menemukan sweet spot sekitar 50%, di mana partikelnya stabil namun masih memiliki banyak sifat seperti perak.”

Memahami reaksi tersebut dapat membantu para peneliti membangun perpustakaan katalis emas-perak dan elektrokatalis untuk berbagai aplikasi.

Link mengatakan tim Rice menyambut baik kesempatan untuk bekerja dengan Barcikowski, pemimpin di bidang sintesis nanopartikel melalui ablasi laser. “Hal ini memungkinkan terciptanya nanopartikel paduan dengan komposisi beragam dan bebas ligan penstabil,” ujarnya.

“Dari pihak kami, kami memiliki teknik sempurna untuk mempelajari proses pencucian ion perak dari banyak nanopartikel paduan tunggal secara paralel melalui pencitraan hiperspektral,” tambah Landes. “Hanya pendekatan partikel tunggal yang mampu menyelesaikan geometri intra dan antar partikel.”

“Upaya ini akan memungkinkan pendekatan baru untuk menghasilkan katalis berstruktur nano dan material baru dengan sifat elektrokimia, optik, dan elektronik yang unik,” kata Robert Mantz, manajer program elektrokimia di Kantor Penelitian Angkatan Darat, sebuah elemen dari Penelitian Angkatan Darat Komando Kemampuan Tempur Angkatan Darat AS. Laboratorium. “Kemampuan untuk menyesuaikan katalis penting untuk mencapai tujuan mengurangi beban prajurit yang terkait dengan penyimpanan dan pembangkitan listrik serta memungkinkan sintesis material baru.”

Rekan penulis makalah ini adalah mahasiswa pascasarjana Rice Charlotte Flatebo dan Seyyed Ali Hosseini Jebeli serta mahasiswa pascasarjana Duisburg-Essen Frederic Stein dan peneliti Christoph Rehbock. Link adalah seorang profesor kimia dan teknik elektro dan komputer. Landes adalah seorang profesor kimia dan teknik elektro dan komputer serta teknik kimia dan biomolekuler. Barcikowski adalah profesor kimia di Technical Chemistry Institute dan Center for Nanointegration di Duisburg-Essen.

Kantor Penelitian Angkatan Darat, Beasiswa Pascasarjana Sains dan Teknik Pertahanan Nasional, Yayasan Robert A. Welch, Yayasan Sains Nasional, dan Yayasan Penelitian Jerman mendukung penelitian ini.

####

Tentang Rice University
Terletak di kampus hutan seluas 300 hektar di Houston, Universitas Rice secara konsisten menempati peringkat di antara 20 universitas terbaik negara oleh US News & World Report. Rice memiliki sekolah Arsitektur, Bisnis, Studi Berkelanjutan, Teknik, Humaniora, Musik, Ilmu Pengetahuan Alam dan Ilmu Sosial yang sangat dihormati dan merupakan rumah bagi Institut Baker untuk Kebijakan Publik. Dengan 3,978 mahasiswa sarjana dan 3,192 mahasiswa pascasarjana, rasio mahasiswa-fakultas di Rice hanya di bawah 6-banding-1. Sistem kampus tempat tinggalnya membangun komunitas yang erat dan persahabatan seumur hidup, hanya satu alasan mengapa Rice berada di peringkat No. 1 untuk banyak interaksi ras / kelas dan No. 1 untuk kualitas hidup oleh Princeton Review. Rice juga dinilai sebagai nilai terbaik di antara universitas swasta oleh Kiplinger Personal Finance.

Ikuti Berita Rice dan Hubungan Media melalui Twitter @RiceUNews.

Untuk informasi lebih lanjut, silakan klik di sini

Kontak:
Jeff Falk
713-348-6775

Mike Williams
713-348-6728

Hak Cipta © Rice University

Jika Anda punya komentar, silakan Kontak kita.

Penerbit rilis berita, bukan 7th Wave, Inc. atau Nanotechnology Now, semata-mata bertanggung jawab atas keakuratan konten.

Bookmark: