Silverjoner skynda dig och vänta sedan medan de skingras: riskemister visar jonernas stegvisa utsläpp från guld-silver nanopartiklar kan vara användbar egendom

Återutgiven av Platon

anhängare: 0

Hem > Presse > Silverjoner skynda på och vänta sedan medan de sprids: Riskemister visar att jonernas stegvisa frisättning från guld-silver nanopartiklar kan vara användbar egendom

Kemister vid Rice University och University of Duisburg-Essen, Tyskland kvantifierade frisättningen av silverjoner från guld-silver nanopartikellegeringar. Överst visar transmissionselektronmikroskopbilder förändringen i färg när silver (i blått) läcker ut ur en nanopartikel under flera timmar och lämnar guldatomer bakom sig. De nedre hyperspektrala bilderna visar hur mycket en nanopartikel av silver och guld krympte under fyra timmar när silvret lakade bort. (Kredit: Rice University)

Sammanfattning:
Det finns guld i dem än nanopartiklar, och det var förr mycket silver också. Men mycket av silvret har lakat bort, och forskare vill veta hur.

Silverjoner skyndar sig, vänta sedan när de sprids: Riskemister visar jonernas iscensatta frigörande från guld-silver nanopartiklar kan vara en användbar egenskap

Houston, TX | Postat den 23 april 2021

Guld-silverlegeringar är användbara katalysatorer som bryter ned miljöföroreningar, underlättar produktionen av plast och kemikalier och dödar bakterier på ytor, bland annat. I nanopartikelform kan dessa legeringar vara användbara som optiska sensorer eller för att katalysera väteutvecklingsreaktioner.

Men det finns ett problem: Silver stannar inte alltid kvar.

En ny studie utförd av forskare vid Rice University och University of Duisburg-Essen, Tyskland, avslöjar en tvåstegsmekanism bakom silvers avledning, en upptäckt som kan hjälpa industrin att finjustera nanopartikellegeringar för specifika användningsområden.

Teamet ledd av Rice-kemisterna Christy Landes och Stephan Link och doktoranden Alexander Al-Zubeidi och Duisburg-Essen-kemisten Stephan Barcikowski använde sofistikerad mikroskopi för att visa hur guld kan behålla tillräckligt med silver för att stabilisera nanopartikeln.

Deras studie visas i American Chemical Society-tidskriften ACS Nano.

Forskarna använde ett hyperspektralt mörkfältsmikroskop för att studera guld-silverlegerade nanopartiklar som innehåller ett överskott av silver i en sur lösning. Tekniken tillät dem att utlösa plasmoner, krusningar av energi som flödar över ytan av partiklar när de tänds. Dessa plasmoner sprider ljus som förändras med legeringens sammansättning.

"Plasmonens beroende av legeringssammansättningen gjorde det möjligt för oss att spela in kinetiken för silverjonläckage i realtid", säger Al-Zubeidi, huvudförfattare till studien.

Al-Zubeidi noterade filmer av guld och silverlegeringar har använts i årtionden, ofta som antibakteriella beläggningar, eftersom silverjoner är giftiga för bakterier. "Jag tror att silverfrigöringsmekanismen har antytts från studier av legeringsfilmer, men det har aldrig bevisats på ett kvantitativt sätt," sa han.

Inledningsvis läcker silverjoner snabbt från nanopartiklar, som bokstavligen krymper som ett resultat. Allt eftersom processen fortsätter släpper guldgittret i de flesta fall ut allt silver över tiden, men cirka 25 % av partiklarna beter sig annorlunda och silverlakningen är ofullständig.

Al-Zubeidi sa att vad de observerade tyder på att guld kan manipuleras för att stabilisera legeringsnanopartiklarna.

"Vanligtvis skulle silverurlakning vara ungefär två timmar under våra förhållanden," sa han. "Sedan i det andra steget sker reaktionen inte längre på ytan. Istället, när guldgittret omarrangeras, måste silverjonerna diffundera genom detta guldrika gitter för att nå ytan, där de kan oxideras. Det saktar ner reaktionshastigheten mycket.

"Vid någon tidpunkt passiveras partiklarna och ingen mer urlakning kan hända", sa Al-Zubeidi. ”Partiklarna blir stabila. Hittills har vi bara tittat på partiklar med en silverhalt på 80%-90%, och vi fann att många av partiklarna slutar läcka silver när de når en silverhalt på cirka 50%.

"Det kan vara en intressant sammansättning för tillämpningar som katalys och elektrokatalys," sa han. "Vi skulle vilja hitta en sweet spot runt 50%, där partiklarna är stabila men fortfarande har många av sina silverliknande egenskaper."

Att förstå sådana reaktioner kan hjälpa forskare att bygga ett bibliotek av guld-silver-katalysatorer och elektrokatalysatorer för olika tillämpningar.

Link sa att Rice-teamet välkomnade möjligheten att arbeta med Barcikowski, en ledare inom området för nanopartikelsyntes via laserablation. "Detta gör det möjligt att skapa legerade nanopartiklar med olika sammansättningar och fria från stabiliserande ligander," sa han.

"Från vår sida hade vi den perfekta tekniken för att studera processen för silverjonläckage från många enkellegerade nanopartiklar parallellt via hyperspektral avbildning," tillade Landes. "Endast ett tillvägagångssätt med en partikel kunde lösa intra- och interpartikelgeometrin."

"Denna ansträngning kommer att möjliggöra ett nytt tillvägagångssätt för att generera nanostrukturerade katalysatorer och nya material med unika elektrokemiska, optiska och elektroniska egenskaper", säger Robert Mantz, programchef för elektrokemi vid Army Research Office, en del av US Army Combat Capabilities Commands Army Research Laboratorium. "Förmågan att skräddarsy katalysatorer är viktig för att uppnå målet att minska soldatburen vikt i samband med kraftlagring och generering och möjliggöra ny materialsyntes."

Medförfattare till uppsatsen är Rice-studenterna Charlotte Flatebo och Seyyed Ali Hosseini Jebeli och Duisburg-Essen-studenten Frederic Stein och forskaren Christoph Rehbock. Link är professor i kemi och i elektro- och datateknik. Landes är professor i kemi och i elektro- och datateknik samt kemi- och biomolekylär teknik. Barcikowski är professor i kemi vid Technical Chemistry Institute och Centre for Nanointegration i Duisburg-Essen.

Army Research Office, en National Defense Science and Engineering Graduate Fellowship, Robert A. Welch Foundation, National Science Foundation och German Research Foundation stödde studien.

####

Om Rice University
Beläget på ett 300 hektar stort skogsområde i Houston, rankas Rice University konsekvent bland landets 20 bästa universitet av US News & World Report. Rice har högt respekterade skolor för arkitektur, affärer, fortsatta studier, teknik, humaniora, musik, naturvetenskap och samhällsvetenskap och är hem för Baker Institute for Public Policy. Med 3,978 studenter och 3,192 doktorander är Rices förhållande mellan studenter och fakulteter knappt 6 till 1. Dess bostadshögskolasystem bygger nära sammansatta samhällen och livslånga vänskap, bara en anledning till att Rice rankas som nr 1 för massor av ras / klassinteraktion och nr 1 för livskvalitet av Princeton Review. Ris rankas också som det bästa värdet bland privata universitet av Kiplingers Personal Finance.

Följ Rice News och Media Relations via Twitter @RiceUNews.

För mer information, klicka på här.

Kontaktpersoner:
Jeff Falk
713-348-6775

Mike Williams
713-348-6728

Upphovsrätt © Rice University

Om du har en kommentar, snälla Kontakta oss oss.

Emittenter av nyhetsmeddelanden, inte 7th Wave, Inc. eller Nanotechnology Now, är ensamma ansvariga för innehållets noggrannhet.

Bokmärke: