ไอออนเงินรีบเร่งแล้วรอในขณะที่พวกมันสลายตัว: นักเคมีข้าวแสดงการปลดปล่อยไอออนจากอนุภาคนาโนซิลเวอร์โกลด์อาจเป็นทรัพย์สินที่มีประโยชน์

เผยแพร่ซ้ำโดยเพลโต

ผู้ติดตาม: 0

หน้าแรก > ข่าวประชา > ไอออนเงินรีบเร่ง แล้วรอขณะที่พวกมันกระจายตัว นักเคมีข้าวแสดงการปลดปล่อยไอออนของไอออนจากอนุภาคนาโนซิลเวอร์โกลด์อาจเป็นคุณสมบัติที่มีประโยชน์

นักเคมีจากมหาวิทยาลัยไรซ์และมหาวิทยาลัยดุยส์บูร์ก-เอสเซิน ประเทศเยอรมนี หาปริมาณการปลดปล่อยไอออนเงินจากโลหะผสมอนุภาคนาโนเงินทอง ที่ด้านบน ภาพกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านแสดงการเปลี่ยนแปลงของสีเมื่อสีเงิน (สีน้ำเงิน) ชะออกจากอนุภาคนาโนเป็นเวลาหลายชั่วโมง โดยทิ้งอะตอมสีทองไว้เบื้องหลัง ภาพไฮเปอร์สเปกตรัมด้านล่างแสดงให้เห็นว่าอนุภาคนาโนของเงินและทองหดตัวมากเพียงใดในระยะเวลาสี่ชั่วโมงขณะที่เงินหลุดออกไป (เครดิต: มหาวิทยาลัยไรซ์)

นามธรรม:
มีทองคำอยู่ในอนุภาคนาโน และเคยมีเงินเป็นจำนวนมากด้วย แต่เงินจำนวนมากได้หลุดออกไป และนักวิจัยต้องการทราบวิธีการ

ไอออนเงินรีบเร่ง แล้วรอขณะที่พวกมันกระจายตัว: นักเคมีข้าวแสดงการปลดปล่อยไอออนของไอออนจากอนุภาคนาโนซิลเวอร์โกลด์อาจเป็นคุณสมบัติที่มีประโยชน์

ฮูสตัน เท็กซัส | โพสต์เมื่อ 23 เมษายน 2021

โลหะผสมทองคำและเงินเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประโยชน์ซึ่งช่วยลดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม อำนวยความสะดวกในการผลิตพลาสติกและสารเคมี และฆ่าเชื้อแบคทีเรียบนพื้นผิว รวมถึงการใช้งานอื่นๆ ในรูปแบบอนุภาคนาโน โลหะผสมเหล่านี้อาจมีประโยชน์ในฐานะเซ็นเซอร์แบบออปติคัลหรือเพื่อเร่งปฏิกิริยาการวิวัฒนาการของไฮโดรเจน

แต่มีปัญหาคือ เงินไม่ได้อยู่นิ่งเสมอไป

การศึกษาใหม่โดยนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยไรซ์และมหาวิทยาลัยดุยส์บูร์ก-เอสเซิน ประเทศเยอรมนี เผยให้เห็นกลไกสองขั้นตอนที่อยู่เบื้องหลังการกระจายตัวของเงิน ซึ่งเป็นการค้นพบที่สามารถช่วยอุตสาหกรรมในการปรับแต่งโลหะผสมอนุภาคนาโนสำหรับการใช้งานเฉพาะ

ทีมงานที่นำโดยนักเคมีของ Rice Christy Landes และ Stephan Link และนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Alexander Al-Zubeidi และนักเคมี Stephan Barcikowski จาก Duisburg-Essen ใช้กล้องจุลทรรศน์ที่ซับซ้อนเพื่อแสดงให้เห็นว่าทองคำสามารถกักเก็บเงินได้มากพอที่จะทำให้อนุภาคนาโนมีเสถียรภาพได้อย่างไร

การศึกษาของพวกเขาปรากฏในวารสาร ACS Nano ของ American Chemical Society

นักวิจัยได้ใช้กล้องจุลทรรศน์การถ่ายภาพสนามมืดแบบไฮเปอร์สเปกตรัมเพื่อศึกษาอนุภาคนาโนของโลหะผสมทองคำและเงินที่มีธาตุเงินส่วนเกินในสารละลายที่เป็นกรด เทคนิคนี้ทำให้พวกเขาสามารถกระตุ้นพลาสมอน ซึ่งเป็นคลื่นพลังงานที่ไหลผ่านพื้นผิวของอนุภาคเมื่อถูกจุด พลาสมอนเหล่านี้กระจายแสงที่เปลี่ยนแปลงไปตามองค์ประกอบของโลหะผสม

Al-Zubeidi ผู้เขียนนำการศึกษากล่าวว่า "การพึ่งพาพลาสมอนในองค์ประกอบของโลหะผสมทำให้เราสามารถบันทึกจลนพลศาสตร์การชะชะของไอออนเงินได้แบบเรียลไทม์"

Al-Zubeidi ตั้งข้อสังเกตว่าฟิล์มของโลหะผสมทองคำและเงินมีการใช้งานมานานหลายทศวรรษแล้ว โดยมักใช้เป็นสารเคลือบต้านแบคทีเรีย เนื่องจากไอออนเงินเป็นพิษต่อแบคทีเรีย “ผมคิดว่ากลไกการปล่อยแร่เงินมีนัยมาจากการศึกษาฟิล์มโลหะผสม แต่ก็ไม่เคยได้รับการพิสูจน์ในเชิงปริมาณ” เขากล่าว

ในขั้นต้น ซิลเวอร์ไอออนจะกรองอย่างรวดเร็วจากอนุภาคนาโน ซึ่งส่งผลให้หดตัวอย่างแท้จริง ในขณะที่กระบวนการดำเนินต่อไป ตะแกรงทองคำในกรณีส่วนใหญ่ปล่อยเงินทั้งหมดเมื่อเวลาผ่านไป แต่ประมาณ 25% ของอนุภาคมีพฤติกรรมแตกต่างออกไปและการชะล้างสีเงินจะไม่สมบูรณ์

Al-Zubeidi กล่าวว่าสิ่งที่พวกเขาสังเกตเห็นแสดงให้เห็นว่าสามารถจัดการทองคำเพื่อทำให้อนุภาคนาโนของโลหะผสมมีเสถียรภาพได้

“โดยปกติแล้วการชะล้างด้วยเงินจะใช้เวลาประมาณสองชั่วโมงภายใต้เงื่อนไขของเรา” เขากล่าว “จากนั้นในระยะที่สอง ปฏิกิริยาจะไม่เกิดขึ้นบนพื้นผิวอีกต่อไป ในขณะที่โครงตาข่ายสีทองจัดเรียงใหม่ ไอออนเงินจะต้องกระจายผ่านโครงตาข่ายที่อุดมด้วยทองคำนี้เพื่อไปถึงพื้นผิวซึ่งพวกมันสามารถออกซิไดซ์ได้ นั่นทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาช้าลงมาก

Al-Zubeidi กล่าวว่า "เมื่อถึงจุดหนึ่ง อนุภาคจะลอยตัวและไม่มีการชะล้างเกิดขึ้นอีก “อนุภาคมีความเสถียร จนถึงตอนนี้ เราได้ดูแต่อนุภาคที่มีเนื้อหาเงิน 80%-90% และเราพบว่าอนุภาคจำนวนมากหยุดการชะล้างธาตุเงินเมื่อถึงปริมาณธาตุเงินประมาณ 50%

"นั่นอาจเป็นองค์ประกอบที่น่าสนใจสำหรับการใช้งานเช่นการเร่งปฏิกิริยาและการเร่งปฏิกิริยาด้วยไฟฟ้า" เขากล่าว “เราต้องการหาจุดที่น่าสนใจประมาณ 50% ซึ่งอนุภาคมีความเสถียร แต่ยังมีคุณสมบัติคล้ายเงินอยู่มาก”

การทำความเข้าใจปฏิกิริยาดังกล่าวสามารถช่วยให้นักวิจัยสร้างห้องสมุดของตัวเร่งปฏิกิริยาและตัวเร่งปฏิกิริยาเงินทองและตัวเร่งปฏิกิริยาไฟฟ้าสำหรับการใช้งานต่างๆ

Link กล่าวว่าทีม Rice ยินดีกับโอกาสที่จะได้ร่วมงานกับ Barcikowski ซึ่งเป็นผู้นำด้านการสังเคราะห์อนุภาคนาโนผ่านการระเหยด้วยเลเซอร์ "สิ่งนี้ทำให้สามารถสร้างอนุภาคนาโนอัลลอยด์ที่มีองค์ประกอบหลากหลายและปราศจากแกนด์ที่เสถียร" เขากล่าว

"จากจุดสิ้นสุดของเรา เรามีเทคนิคที่สมบูรณ์แบบในการศึกษากระบวนการชะล้างไอออนเงินจากอนุภาคนาโนที่มีโลหะผสมเดี่ยวจำนวนมากขนานกันผ่านการถ่ายภาพแบบไฮเปอร์สเปกตรัม" Landes กล่าวเสริม "มีเพียงวิธีการแบบอนุภาคเดียวเท่านั้นที่สามารถแก้ไขเรขาคณิตภายในและระหว่างอนุภาคได้"

"ความพยายามนี้จะช่วยให้เกิดแนวทางใหม่ในการสร้างตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีโครงสร้างนาโนและวัสดุใหม่ที่มีคุณสมบัติทางเคมีไฟฟ้า ทางแสง และอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่เหมือนใคร" โรเบิร์ต แมนซ์ ผู้จัดการโครงการด้านเคมีไฟฟ้าของสำนักงานวิจัยกองทัพบก ซึ่งเป็นองค์ประกอบหนึ่งของการวิจัยกองทัพบกของกองบัญชาการกองทัพสหรัฐฯ กล่าว ห้องปฏิบัติการ. "ความสามารถในการปรับแต่งตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นสิ่งสำคัญในการบรรลุเป้าหมายในการลดน้ำหนักที่เกิดจากทหารที่เกี่ยวข้องกับการจัดเก็บและการสร้างพลังงาน และเปิดใช้งานการสังเคราะห์วัสดุแบบใหม่"

ผู้ร่วมเขียนบทความคือนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของ Rice Charlotte Flatebo และ Seyyed Ali Hosseini Jebeli และนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจาก Duisburg-Essen Frederic Stein และนักวิจัย Christoph Rehbock ลิงค์ เป็นศาสตราจารย์ด้านเคมีและวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ Landes เป็นศาสตราจารย์ด้านเคมีและวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์และวิศวกรรมเคมีและชีวโมเลกุล Barcikowski เป็นศาสตราจารย์วิชาเคมีที่ Technical Chemistry Institute และ Center for Nanointegration ที่ Duisburg-Essen

สำนักงานวิจัยกองทัพบก, ทุนบัณฑิตวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมป้องกันประเทศ, มูลนิธิ Robert A. Welch, มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ และมูลนิธิวิจัยเยอรมัน สนับสนุนการศึกษานี้

####

เกี่ยวกับ Rice University
Rice University ตั้งอยู่ในวิทยาเขตที่มีพื้นที่ป่า 300 เอเคอร์ในฮูสตันได้รับการจัดอันดับให้เป็นหนึ่งในมหาวิทยาลัยชั้นนำ 20 แห่งของประเทศโดย US News & World Report Rice มีโรงเรียนสถาปัตยกรรม, ธุรกิจ, การศึกษาต่อเนื่อง, วิศวกรรม, มนุษยศาสตร์, ดนตรี, วิทยาศาสตร์ธรรมชาติและสังคมศาสตร์และเป็นที่ตั้งของ Baker Institute for Public Policy ด้วยนักศึกษาระดับปริญญาตรี 3,978 คนและนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา 3,192 คนอัตราส่วนนักศึกษาต่ออาจารย์ระดับปริญญาตรีของ Rice นั้นต่ำกว่า 6 ต่อ 1 ระบบวิทยาลัยที่อยู่อาศัยสร้างชุมชนที่แน่นแฟ้นและมิตรภาพตลอดชีวิตเหตุผลหนึ่งที่ทำให้ Rice ติดอันดับ 1 สำหรับการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างเชื้อชาติ / ชนชั้นและอันดับ 1 ด้านคุณภาพชีวิตโดย Princeton Review นอกจากนี้ Rice ยังได้รับการจัดอันดับให้เป็นมหาวิทยาลัยเอกชนที่คุ้มค่าที่สุดโดย Kiplinger's Personal Finance

ติดตามข่าวสารข้าวและสื่อมวลชนสัมพันธ์ทางทวิตเตอร์ @RiceUNews

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมกรุณาคลิก โปรดคลิกที่นี่เพื่ออ่านรายละเอียดเพิ่มเติม

ติดต่อ:
เจฟฟ์ ฟอล์ค
713-348-6775

ไมค์วิลเลียมส์
713-348-6728

ลิขสิทธิ์ © มหาวิทยาลัยไรซ์

หากคุณมีความคิดเห็นโปรด ติดต่อ เรา

ผู้ออกข่าวประชาสัมพันธ์ไม่ใช่ 7th Wave, Inc. หรือ Nanotechnology Now มีหน้าที่รับผิดชอบต่อความถูกต้องของเนื้อหา แต่เพียงผู้เดียว

บุ๊คมาร์ค: