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

Opublikowane ponownie przez Plato

Obserwuje: 0

Strona główna > Naciśnij przycisk > Jony srebra pośpiesz się, a potem poczekaj, aż się rozproszą: chemicy zajmujący się ryżem pokazują, że etapowe uwalnianie jonów z nanocząstek złota i srebra może być użyteczną właściwością

Chemicy z Uniwersytetu Rice i Uniwersytetu Duisburg-Essen w Niemczech oszacowali ilościowo uwalnianie jonów srebra ze stopów nanocząstek złota i srebra. U góry zdjęcia z transmisyjnego mikroskopu elektronowego pokazują zmianę koloru, gdy srebro (w kolorze niebieskim) wypłukuje się z nanocząstki w ciągu kilku godzin, pozostawiając atomy złota. Dolne obrazy hiperspektralne pokazują, jak bardzo nanocząsteczka srebra i złota skurczyła się w ciągu czterech godzin w wyniku wyługowania srebra. (Źródło: Uniwersytet Ryżowy)

Abstrakcyjny:
Jest w nich złoto zamiast nanocząstek, a kiedyś było też dużo srebra. Jednak znaczna część srebra została wypłukana, a badacze chcą wiedzieć, jak to zrobić.

Jony srebra przyspieszają, a potem czekają, aż się rozproszą: chemicy zajmujący się ryżem pokazują, że stopniowe uwalnianie jonów z nanocząsteczek złota i srebra może być użyteczną właściwością

Houston, Teksas | Opublikowano 23 kwietnia 2021 r

Stopy złota i srebra to przydatne katalizatory, które między innymi rozkładają zanieczyszczenia środowiska, ułatwiają produkcję tworzyw sztucznych i chemikaliów oraz zabijają bakterie na powierzchniach. W postaci nanocząstek stopy te mogą być przydatne jako czujniki optyczne lub do katalizowania reakcji wydzielania wodoru.

Ale jest problem: srebro nie zawsze pozostaje na swoim miejscu.

Nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Rice i Uniwersytetu Duisburg-Essen w Niemczech ujawnia dwuetapowy mechanizm rozpraszania srebra. Odkrycie to może pomóc przemysłowi w dostrojeniu stopów nanocząstek do konkretnych zastosowań.

Zespół kierowany przez chemików Rice Christy Landes i Stephana Linka oraz absolwenta Alexandra Al-Zubeidiego i chemika z Duisburg-Essen Stephana Barcikowskiego wykorzystał wyrafinowaną mikroskopię, aby wykazać, w jaki sposób złoto może zatrzymać wystarczającą ilość srebra, aby ustabilizować nanocząstkę.

Wyniki ich badań ukazały się w czasopiśmie Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego ACS Nano.

Naukowcy wykorzystali hiperspektralny mikroskop obrazowy w ciemnym polu do badania nanocząstek stopu złota i srebra zawierających nadmiar srebra w kwaśnym roztworze. Technika ta umożliwiła im wyzwalanie plazmonów, zmarszczek energii przepływających po powierzchni cząstek po zapaleniu. Plazmony te rozpraszają światło, które zmienia się wraz ze składem stopu.

„Zależność plazmonu od składu stopu pozwoliła nam zarejestrować kinetykę wymywania jonów srebra w czasie rzeczywistym” – powiedział Al-Zubeidi, główny autor badania.

Al-Zubeidi zauważył, że folie ze złota i stopów srebra są stosowane od dziesięcioleci, często jako powłoki antybakteryjne, ponieważ jony srebra są toksyczne dla bakterii. „Myślę, że mechanizm uwalniania srebra został wywnioskowany z badań folii stopowych, ale nigdy nie został udowodniony ilościowo” – powiedział.

Początkowo jony srebra szybko wypłukują się z nanocząstek, które w efekcie dosłownie się kurczą. W miarę trwania procesu siatka złota w większości przypadków uwalnia z czasem całe srebro, ale około 25% cząstek zachowuje się inaczej i wymywanie srebra jest niecałkowite.

Al-Zubeidi stwierdził, że to, co zaobserwowali, sugeruje, że złotem można manipulować w celu stabilizacji nanocząstek stopu.

„Zwykle w naszych warunkach ługowanie srebra trwa około dwóch godzin” – powiedział. „Następnie w drugim etapie reakcja nie zachodzi już na powierzchni. Zamiast tego, w miarę zmiany układu złotej sieci, jony srebra muszą przedostać się przez tę bogatą w złoto siatkę, aby dotrzeć do powierzchni, gdzie mogą zostać utlenione. To znacznie spowalnia szybkość reakcji.

„W pewnym momencie cząsteczki pasywują i nie może już nastąpić żadne wymywanie” – powiedział Al-Zubeidi. „Cząsteczki stają się stabilne. Do tej pory przyglądaliśmy się tylko cząstkom o zawartości srebra wynoszącej 80–90% i odkryliśmy, że wiele cząstek przestaje wypłukiwać srebro, gdy osiągną zawartość srebra około 50%.

„To może być interesująca kompozycja do zastosowań takich jak kataliza i elektrokataliza” – powiedział. „Chcielibyśmy znaleźć optymalny punkt w okolicach 50%, w którym cząstki są stabilne, ale nadal mają wiele właściwości przypominających srebro”.

Zrozumienie takich reakcji może pomóc naukowcom w stworzeniu biblioteki katalizatorów złoto-srebrnych i elektrokatalizatorów do różnych zastosowań.

Link powiedział, że zespół Rice z radością przyjął możliwość współpracy z Barcikowskim, liderem w dziedzinie syntezy nanocząstek za pomocą ablacji laserowej. „Dzięki temu możliwe jest tworzenie nanocząstek stopowych o różnym składzie i wolnych od ligandów stabilizujących” – powiedział.

„Z naszej strony dysponowaliśmy doskonałą techniką do badania procesu wymywania jonów srebra z wielu nanocząstek jednostopowych równolegle za pomocą obrazowania hiperspektralnego” – dodał Landes. „Tylko podejście oparte na jednej cząstce było w stanie rozwiązać geometrię wewnątrz i międzycząstkową”.

„Wysiłki te umożliwią nowe podejście do generowania nanostrukturalnych katalizatorów i nowych materiałów o unikalnych właściwościach elektrochemicznych, optycznych i elektronicznych” – powiedział Robert Mantz, kierownik programu elektrochemii w Biurze Badań Armii, będącym częścią Działu Badań nad Armią Dowództwa Zdolności Bojowych Armii Stanów Zjednoczonych Laboratorium. „Umiejętność dostosowywania katalizatorów jest ważna, aby osiągnąć cel, jakim jest zmniejszenie ciężaru żołnierza związanego z magazynowaniem i wytwarzaniem energii oraz umożliwienie nowatorskiej syntezy materiałów”.

Współautorami artykułu są absolwenci Rice Charlotte Flatebo i Seyyed Ali Hosseini Jebeli oraz doktorant Duisburg-Essen Frederic Stein i badacz Christoph Rehbock. Link jest profesorem chemii oraz inżynierii elektrycznej i komputerowej. Landes jest profesorem chemii, inżynierii elektrycznej i komputerowej oraz inżynierii chemicznej i biomolekularnej. Barcikowski jest profesorem chemii w Instytucie Chemii Technicznej i Centrum Nanointegracji w Duisburgu-Essen.

Badanie wsparło Biuro Badań Armii, stypendium absolwentów nauk i inżynierii obrony narodowej, Fundacja Roberta A. Welcha, Narodowa Fundacja Nauki i Niemiecka Fundacja Badawcza.

####

O Rice University
Położony na 300-hektarowym zalesionym kampusie w Houston, Rice University jest konsekwentnie zaliczany do 20 najlepszych uniwersytetów w kraju według US News & World Report. Rice ma bardzo szanowane szkoły architektury, biznesu, studiów podyplomowych, inżynierii, nauk humanistycznych, muzyki, nauk przyrodniczych i nauk społecznych oraz jest siedzibą Baker Institute for Public Policy. Z 3,978 studentami i 3,192 absolwentami, stosunek liczby studentów do liczby studentów studiów licencjackich Rice wynosi nieco poniżej 6 do 1. Jego system college'ów mieszkaniowych buduje bliskie społeczności i przyjaźnie na całe życie. To tylko jeden z powodów, dla których Rice zajmuje pierwsze miejsce w rankingu pod względem wielu interakcji między rasami i klasami oraz czwarte pod względem jakości życia według Princeton Review. Ryż jest również oceniany jako najlepszy wśród prywatnych uniwersytetów przez firmę Kiplinger's Personal Finance.

Śledź Rice News i relacje z mediami za pośrednictwem Twittera @RiceUNews.

Aby uzyskać więcej informacji, kliknij tutaj

Łączność:
Jeffa Falka
713-348-6775

Mike Williams
713-348-6728

Prawa autorskie © Rice University

Jeśli masz komentarz, proszę Kontakt my.

Wydawcy komunikatów prasowych, a nie 7th Wave, Inc. lub Nanotechnology Now, ponoszą wyłączną odpowiedzialność za dokładność treści.

Zakładka: