Sølvioner skynd deg, så vent mens de spres: Riskjemikere viser ioner trinnvis frigjøring fra gull-sølv nanopartikler kan være nyttig eiendom

Publisert av Platon

Følgere: 0

Hjemprodukt > Press > Sølvioner skynd deg, vent så mens de sprer seg: Riskjemikere viser ioners trinnvise frigjøring fra gull-sølv nanopartikler kan være nyttig egenskap

Kjemikere ved Rice University og University of Duisburg-Essen, Tyskland kvantifiserte frigjøringen av sølvioner fra gull-sølv nanopartikkellegeringer. På toppen viser transmisjonselektronmikroskopbilder endringen i farge når sølv (i blått) lekker ut av en nanopartikkel over flere timer, og etterlater gullatomer. De nederste hyperspektrale bildene viser hvor mye en nanopartikkel av sølv og gull krympet i løpet av fire timer etter hvert som sølvet lekket bort. (Kreditt: Rice University)

Abstrakt:
Det er gull i dem enn nanopartikler, og det pleide å være mye sølv også. Men mye av sølvet har lekket bort, og forskerne vil vite hvordan.

Sølvioner skynder seg, så vent mens de sprer seg: Riskjemikere viser at ioners iscenesatte frigjøring fra gull-sølv nanopartikler kan være nyttig egenskap

Houston, TX | Lagt ut 23. april 2021

Gull-sølv-legeringer er nyttige katalysatorer som bryter ned miljøgifter, letter produksjonen av plast og kjemikalier og dreper bakterier på overflater, blant annet. I nanopartikkelform kan disse legeringene være nyttige som optiske sensorer eller for å katalysere hydrogenutviklingsreaksjoner.

Men det er et problem: Sølv forblir ikke alltid.

En ny studie utført av forskere ved Rice University og University of Duisburg-Essen, Tyskland, avslører en to-trinns mekanisme bak sølvets spredning, en oppdagelse som kan hjelpe industrien med å finjustere nanopartikkellegeringer for spesifikke bruksområder.

Teamet ledet av Rice-kjemikerne Christy Landes og Stephan Link og doktorgradsstudent Alexander Al-Zubeidi og Duisburg-Essen-kjemiker Stephan Barcikowski brukte sofistikert mikroskopi for å vise hvordan gull kan beholde nok sølv til å stabilisere nanopartikkelen.

Studien deres vises i American Chemical Society-tidsskriftet ACS Nano.

Forskerne brukte et hyperspektralt mørkfelt-avbildningsmikroskop for å studere gull-sølv-legering nanopartikler som inneholder et overskudd av sølv i en sur løsning. Teknikken tillot dem å utløse plasmoner, krusninger av energi som strømmer over overflaten av partikler når de tennes. Disse plasmonene sprer lys som endres med legeringens sammensetning.

"Plasmonens avhengighet av legeringssammensetningen gjorde det mulig for oss å registrere sølvion-utlutningskinetikk i sanntid," sa Al-Zubeidi, hovedforfatter av studien.

Al-Zubeidi bemerket filmer av gull og sølvlegering har vært i bruk i flere tiår, ofte som antibakterielle belegg, fordi sølvioner er giftige for bakterier. "Jeg tror sølvfrigjøringsmekanismen har blitt antydet fra studier av legeringsfilmer, men den har aldri blitt bevist på en kvantitativ måte," sa han.

Til å begynne med lekker sølvioner raskt fra nanopartikler, som bokstavelig talt krymper som et resultat. Ettersom prosessen fortsetter, frigjør gullgitteret i de fleste tilfeller alt sølvet over tid, men omtrent 25 % av partiklene oppfører seg annerledes og sølvutvaskingen er ufullstendig.

Al-Zubeidi sa at det de observerte tyder på at gull kan manipuleres for å stabilisere legeringsnanopartikler.

"Vanligvis vil utvasking av sølv vare i omtrent to timer under våre forhold," sa han. "Så i det andre trinnet skjer ikke lenger reaksjonen på overflaten. I stedet, når gullgitteret omorganiseres, må sølvionene diffundere gjennom dette gullrike gitteret for å nå overflaten, hvor de kan oksideres. Det bremser reaksjonshastigheten mye.

"På et tidspunkt passiviseres partiklene og ingen mer utvasking kan skje," sa Al-Zubeidi. «Partikler blir stabile. Så langt har vi kun sett på partikler med et sølvinnhold på 80%-90%, og vi fant ut at mange av partiklene slutter å lekke sølv når de når et sølvinnhold på ca. 50%.

"Det kan være en interessant sammensetning for applikasjoner som katalyse og elektrokatalyse," sa han. "Vi vil gjerne finne et søtt sted rundt 50%, hvor partiklene er stabile, men fortsatt har mange av sine sølvlignende egenskaper."

Å forstå slike reaksjoner kan hjelpe forskere med å bygge et bibliotek av gull-sølv-katalysatorer og elektrokatalysatorer for ulike bruksområder.

Link sa at Rice-teamet ønsket velkommen muligheten til å jobbe med Barcikowski, en leder innen nanopartikkelsyntese via laserablasjon. "Dette gjør det mulig å lage legeringsnanopartikler med forskjellige sammensetninger og fri for stabiliserende ligander," sa han.

"Fra vår side hadde vi den perfekte teknikken for å studere prosessen med sølvionutlekking fra mange enkeltlegerte nanopartikler parallelt via hyperspektral avbildning," la Landes til. "Bare en enkeltpartikkeltilnærming var i stand til å løse intra- og interpartikkelgeometrien."

"Denne innsatsen vil muliggjøre en ny tilnærming for å generere nanostrukturerte katalysatorer og nye materialer med unike elektrokjemiske, optiske og elektroniske egenskaper," sa Robert Mantz, programleder for elektrokjemi ved Army Research Office, en del av U.S. Army Combat Capabilities Command's Army Research Laboratorium. "Evnen til å skreddersy katalysatorer er viktig for å oppnå målet om å redusere soldatbåren vekt assosiert med kraftlagring og -generering og muliggjøre ny materialsyntese."

Medforfattere av artikkelen er Rice-studentene Charlotte Flatebo og Seyyed Ali Hosseini Jebeli og Duisburg-Essen-studenten Frederic Stein og forsker Christoph Rehbock. Link er professor i kjemi og i elektro- og datateknikk. Landes er professor i kjemi og i elektro- og datateknikk og kjemisk og biomolekylær teknikk. Barcikowski er professor i kjemi ved Technical Chemistry Institute og Center for Nanointegration i Duisburg-Essen.

Army Research Office, National Defense Science and Engineering Graduate Fellowship, Robert A. Welch Foundation, National Science Foundation og German Research Foundation støttet studien.

####

Om Rice University
Ligger på en 300 hektar skogkledd campus i Houston, er Rice University konsekvent rangert blant landets 20 beste universiteter av US News & World Report. Rice har høyt respekterte skoler for arkitektur, næringsliv, videre studier, ingeniørfag, humaniora, musikk, naturvitenskap og samfunnsvitenskap og er hjemmet til Baker Institute for Public Policy. Med 3,978 studenter og 3,192 studenter, er Rices studenter-til-fakultet-forhold like under 6-til-1. Dens høgskolesystem bygger tette samfunn og livslange vennskap, bare en grunn til at Rice er rangert som nr. 1 for mye rase / klasseinteraksjon og nr. 1 for livskvalitet av Princeton Review. Ris blir også vurdert som den beste verdien blant private universiteter av Kiplingers Personal Finance.

Følg Rice News og Media Relations via Twitter @RiceUNews.

For mer informasjon, klikk her.

Kontakter:
Jeff Falk
713-348-6775

Mike Williams
713-348-6728

Hvis du har en kommentar, vær så snill Kontakt oss.

Utstedere av nyhetsutgivelser, ikke 7th Wave, Inc. eller Nanotechnology Now, er alene ansvarlig for nøyaktigheten av innholdet.

Bokmerke: