은 이온은 서둘러서 분산될 때까지 기다립니다: 쌀 화학자들은 금-은 나노 입자에서 이온의 단계적 방출이 유용한 특성이 될 수 있음을 보여줍니다.

플라톤에 의해 재발행

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라이스 대학교와 독일 뒤스부르크-에센 대학교의 화학자들은 금-은 나노 입자 합금에서은 이온의 방출을 정량화했습니다. 맨 위에있는 투과 전자 현미경 이미지는은 (파란색)이 몇 시간에 걸쳐 나노 입자에서 새어 나와 금 원자를 남기면서 색상의 변화를 보여줍니다. 하단 하이퍼 스펙트럼 이미지는 은이 침출됨에 따라은과 금의 나노 입자가 XNUMX 시간 동안 얼마나 줄어들 었는지 보여줍니다. (크레딧 : Rice University)

요약 :
나노 입자보다 금이 있고 은도 많이 들어 있었다. 그러나 대부분의 은이 유출되었고 연구자들은 그 방법을 알고 싶어합니다.

은 이온이 서둘러서 분산 될 때까지 기다립니다. 쌀 화학자들은 금-은 나노 입자에서 이온이 단계적으로 방출되는 것이 유용한 특성 일 수 있음을 보여줍니다.

휴스턴, 텍사스 | 게시일 : 23 년 2021 월 XNUMX 일

금-은 합금은 환경 오염 물질을 분해하고 플라스틱 및 화학 물질의 생산을 촉진하며 표면의 박테리아를 죽이는 유용한 촉매입니다. 나노 입자 형태에서 이러한 합금은 광학 센서로 유용하거나 수소 발생 반응을 촉매 할 수 있습니다.

그러나 문제가 있습니다. 은이 항상 그대로있는 것은 아닙니다.

라이스 대학과 독일 뒤스부르크-에센 대학의 과학자들의 새로운 연구에 따르면 은의 소실 뒤에있는 XNUMX 단계 메커니즘이 밝혀졌으며, 이는 산업계에서 특정 용도에 맞게 나노 입자 합금을 미세 조정하는 데 도움이 될 수 있다는 발견입니다.

Rice의 화학자 Christy Landes와 Stephan Link와 대학원생 Alexander Al-Zubeidi와 Duisburg-Essen 화학자 Stephan Barcikowski가 이끄는 팀은 정교한 현미경을 사용하여 금이 나노 입자를 안정화시키기에 충분한은을 보유 할 수있는 방법을 보여주었습니다.

그들의 연구는 American Chemical Society 저널 ACS Nano에 실립니다.

연구원들은 산성 용액에 과량의은을 포함하는 금-은 합금 나노 입자를 연구하기 위해 하이퍼 스펙트럼 암시 야 이미징 현미경을 사용했습니다. 이 기술은 그들이 빛을 발할 때 입자 표면을 가로 질러 흐르는 에너지의 파문 인 플라즈몬을 촉발 할 수있게 해주었다. 이 플라즈몬은 합금의 구성에 따라 변화하는 빛을 산란시킵니다.

이 연구의 주 저자 인 Al-Zubeidi는“합금 조성에 대한 플라즈몬의 의존성 덕분에은 이온 침출 역학을 실시간으로 기록 할 수있었습니다.

Al-Zubeidi는은 이온이 박테리아에 독성이 있기 때문에 금과은 합금의 필름이 수십 년 동안 종종 항균 코팅으로 사용되어 왔습니다. “은 방출 메커니즘이 합금 필름 연구에서 암시되었다고 생각하지만 정량적으로 입증 된 적은 없습니다.”라고 그는 말했습니다.

처음에는은 이온이 나노 입자에서 빠르게 침출되어 문자 그대로 축소됩니다. 프로세스가 계속됨에 따라 대부분의 경우 금 격자는 시간이 지남에 따라 모든은을 방출하지만 입자의 약 25 %는 다르게 행동하고은 침출이 불완전합니다.

Al-Zubeidi는 그들이 관찰 한 것은 금이 합금 나노 입자를 안정화시키기 위해 조작 될 수 있음을 시사한다고 말했다.

“보통은 침출은 우리 조건 하에서 약 XNUMX 시간 지속될 것입니다.”라고 그는 말했다. “두 번째 단계에서는 더 이상 표면에서 반응이 일어나지 않습니다. 대신 금 격자가 재 배열됨에 따라은 이온이이 금이 풍부한 격자를 통해 확산되어야 표면에 도달하여 산화 될 수 있습니다. 그것은 반응 속도를 많이 느리게합니다.

Al-Zubeidi는“어떤 시점에서 입자는 부동 태화되고 더 이상 침출이 발생할 수 없습니다. “입자가 안정됩니다. 지금까지은 함량이 80 % -90 % 인 입자 만 살펴 보았는데, 많은 입자가은 함량이 약 50 %에 도달하면은 침출을 멈 춥니 다.

"그것은 촉매 작용 및 전기 촉매와 같은 응용 분야에 흥미로운 구성이 될 수 있습니다."라고 그는 말했습니다. "우리는 입자가 안정적이지만 여전히은과 같은 속성을 많이 갖는 50 % 정도의 스위트 스팟을 찾고 싶습니다."

이러한 반응을 이해하면 연구자들이 다양한 응용 분야를위한 금-은 촉매 및 전기 촉매 라이브러리를 구축하는 데 도움이 될 수 있습니다.

Link는 Rice 팀이 레이저 어블 레이션을 통한 나노 입자 합성 분야의 리더 인 Barcikowski와 협력 할 기회를 환영했다고 말했다. “이것은 다양한 조성을 가지고 안정화 리간드가없는 합금 나노 입자를 만드는 것을 가능하게한다”고 그는 말했다.

“우리는 초 분광 이미징을 통해 병렬로 많은 단일 합금 나노 입자에서은 이온 침출 과정을 연구 할 수있는 완벽한 기술을 가지고있었습니다.”라고 Landes는 덧붙였습니다. "단일 입자 접근 방식 만이 입자 내부 및 입자 간 형상을 해석 할 수있었습니다."

미 육군 전투 능력 사령부의 육군 연구의 요소 인 육군 연구소의 전기 화학 프로그램 관리자 인 Robert Mantz는 "이 노력은 고유 한 전기 화학적, 광학적 및 전자적 특성을 가진 새로운 물질과 나노 구조 촉매를 생성하는 새로운 접근 방식을 가능하게 할 것입니다"라고 말했습니다. 실험실. "촉매를 맞춤화하는 능력은 전력 저장 및 발전과 관련된 병사 부담을 줄이고 새로운 물질 합성을 가능하게한다는 목표를 달성하는 데 중요합니다."

논문의 공동 저자는 Rice 대학원생 인 Charlotte Flatebo와 Seyyed Ali Hosseini Jebeli, Duisburg-Essen 대학원생 Frederic Stein과 연구원 Christoph Rehbock입니다. Link는 화학, 전기 및 컴퓨터 공학 교수입니다. Landes는 화학, 전기 및 컴퓨터 공학, 화학 및 생체 분자 공학 교수입니다. Barcikowski는 Duisburg-Essen의 Technical Chemistry Institute 및 Center for Nanointegration의 화학 교수입니다.

육군 연구실, 국방 과학 및 공학 대학원 연구원, Robert A. Welch 재단, 국립 과학 재단 및 독일 연구 재단이 연구를 지원했습니다.

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라이스 대학교 소개
휴스턴의 300 에이커의 숲이 우거진 캠퍼스에 위치한 Rice University는 US News & World Report에서 지속적으로 미국 상위 20 개 대학으로 선정되었습니다. Rice는 건축, 비즈니스, 평생 연구, 공학, 인문학, 음악, 자연 과학 및 사회 과학 분야에서 매우 존경받는 학교를 보유하고 있으며 Baker Institute for Public Policy의 본거지입니다. 3,978 명의 학부생과 3,192 명의 대학원생이있는 Rice의 학부생 대 교수 비율은 6 대 1 미만입니다. 기숙 대학 시스템은 긴밀한 커뮤니티와 평생의 우정을 구축하는데, 이는 Rice가 많은 인종 / 계급 상호 작용에서 1 위를 차지하고 Princeton Review에서 삶의 질에서 1 위를 차지한 이유 중 하나입니다. Rice는 또한 Kiplinger 's Personal Finance에서 사립 대학 중 최고의 가치로 평가되었습니다.

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