Τα ασημένια ιόντα σπεύδουν και μετά περιμένετε καθώς διαλύονται: Οι χημικοί του ρυζιού δείχνουν ιόντα; Η σταδιακή απελευθέρωση από νανοσωματίδια χρυσού-αργύρου θα μπορούσε να είναι χρήσιμη ιδιότητα

Νανο ΤεχνολογίαΧρονική σήμανση: 24 Απριλίου 2021 3:15 μ.μ.

Κόμβος πηγής: 827291

Αναδημοσίευση από τον Πλάτωνα

Ακολουθούν: 0

Αρχική > Τύπος > Τα ιόντα αργύρου βιαστείτε και μετά περιμένετε καθώς διασκορπίζονται: Οι χημικοί ρυζιού δείχνουν ότι η σταδιακή απελευθέρωση ιόντων από νανοσωματίδια χρυσού-αργύρου θα μπορούσε να είναι χρήσιμη ιδιότητα

Χημικοί στο Πανεπιστήμιο Rice και στο Πανεπιστήμιο του Duisburg-Essen, στη Γερμανία, ποσοτικοποίησαν την απελευθέρωση ιόντων αργύρου από κράματα νανοσωματιδίων χρυσού-αργύρου. Στην κορυφή, οι εικόνες με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης δείχνουν την αλλαγή στο χρώμα καθώς το ασήμι (σε μπλε) ξεπλένεται από ένα νανοσωματίδιο για αρκετές ώρες, αφήνοντας πίσω άτομα χρυσού. Οι κάτω υπερφασματικές εικόνες δείχνουν πόσο συρρικνώθηκε ένα νανοσωματίδιο αργύρου και χρυσού σε διάστημα τεσσάρων ωρών καθώς ο άργυρος ξεπλύθηκε. (Πίστωση: Πανεπιστήμιο Rice)

Περίληψη:
Υπάρχει χρυσός σε αυτά από νανοσωματίδια, και παλιά υπήρχε και πολύ ασήμι. Αλλά μεγάλο μέρος του αργύρου έχει ξεπλυθεί και οι ερευνητές θέλουν να μάθουν πώς.

Τα ασημένια ιόντα βιάζονται και, στη συνέχεια, περιμένετε καθώς διαλύονται: Οι χημικοί του ρυζιού δείχνουν ότι η σταδιακή απελευθέρωση των ιόντων από νανοσωματίδια χρυσού-αργύρου θα μπορούσε να είναι χρήσιμη ιδιότητα

Χιούστον, Τέξας | Δημοσιεύτηκε στις 23 Απριλίου 2021

Τα κράματα χρυσού-αργύρου είναι χρήσιμοι καταλύτες που υποβαθμίζουν τους περιβαλλοντικούς ρύπους, διευκολύνουν την παραγωγή πλαστικών και χημικών ουσιών και σκοτώνουν βακτήρια στις επιφάνειες, μεταξύ άλλων εφαρμογών. Σε μορφή νανοσωματιδίων, αυτά τα κράματα θα μπορούσαν να είναι χρήσιμα ως οπτικοί αισθητήρες ή για να καταλύουν αντιδράσεις εξέλιξης υδρογόνου.

Αλλά υπάρχει ένα θέμα: Το ασήμι δεν μένει πάντα στη θέση του.

Μια νέα μελέτη από επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο Rice και το Πανεπιστήμιο του Duisburg-Essen, στη Γερμανία, αποκαλύπτει έναν μηχανισμό δύο βημάτων πίσω από τη διάχυση του αργύρου, μια ανακάλυψη που θα μπορούσε να βοηθήσει τη βιομηχανία να βελτιώσει τα κράματα νανοσωματιδίων για συγκεκριμένες χρήσεις.

Η ομάδα με επικεφαλής τους χημικούς Rice Christy Landes και Stephan Link και τον μεταπτυχιακό φοιτητή Alexander Al-Zubeidi και τον χημικό Duisburg-Essen Stephan Barcikowski χρησιμοποίησε εξελιγμένη μικροσκοπία για να δείξει πώς ο χρυσός μπορεί να συγκρατήσει αρκετό ασήμι για να σταθεροποιήσει το νανοσωματίδιο.

Η μελέτη τους δημοσιεύεται στο περιοδικό ACS Nano της Αμερικανικής Χημικής Εταιρείας.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα υπερφασματικό μικροσκόπιο απεικόνισης σκοτεινού πεδίου για να μελετήσουν νανοσωματίδια από κράμα χρυσού-αργύρου που περιέχουν περίσσεια αργύρου σε όξινο διάλυμα. Η τεχνική τους επέτρεψε να πυροδοτήσουν πλασμόνια, κυματισμούς ενέργειας που ρέουν στην επιφάνεια των σωματιδίων όταν ανάβουν. Αυτά τα πλασμόνια διασκορπίζουν φως που αλλάζει με τη σύνθεση του κράματος.

«Η εξάρτηση του πλασμονίου από τη σύνθεση του κράματος μας επέτρεψε να καταγράψουμε την κινητική έκπλυσης ιόντων αργύρου σε πραγματικό χρόνο», δήλωσε ο Al-Zubeidi, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.

Ο Al-Zubeidi σημείωσε ότι οι μεμβράνες από χρυσό και κράμα αργύρου χρησιμοποιούνται εδώ και δεκαετίες, συχνά ως αντιβακτηριδιακές επικαλύψεις, επειδή τα ιόντα αργύρου είναι τοξικά για τα βακτήρια. «Νομίζω ότι ο μηχανισμός απελευθέρωσης αργύρου έχει υπονοηθεί από μελέτες σε φιλμ από κράμα, αλλά ποτέ δεν έχει αποδειχθεί με ποσοτικό τρόπο», είπε.

Αρχικά, τα ιόντα αργύρου εκπλένονται γρήγορα από τα νανοσωματίδια, τα οποία κυριολεκτικά συρρικνώνονται ως αποτέλεσμα. Καθώς η διαδικασία συνεχίζεται, το πλέγμα χρυσού στις περισσότερες περιπτώσεις απελευθερώνει όλο το ασήμι με την πάροδο του χρόνου, αλλά περίπου το 25% των σωματιδίων συμπεριφέρονται διαφορετικά και η έκπλυση του αργύρου είναι ατελής.

Ο Al-Zubeidi είπε ότι αυτό που παρατήρησαν υποδηλώνει ότι ο χρυσός θα μπορούσε να υποστεί χειραγώγηση για να σταθεροποιήσει τα νανοσωματίδια του κράματος.

«Συνήθως η έκπλυση αργύρου θα διαρκούσε περίπου δύο ώρες υπό τις δικές μας συνθήκες», είπε. «Στη συνέχεια, στο δεύτερο στάδιο, η αντίδραση δεν συμβαίνει πλέον στην επιφάνεια. Αντίθετα, καθώς το πλέγμα χρυσού αναδιατάσσεται, τα ιόντα αργύρου πρέπει να διαχυθούν μέσα από αυτό το πλούσιο σε χρυσό πλέγμα για να φτάσουν στην επιφάνεια, όπου μπορούν να οξειδωθούν. Αυτό επιβραδύνει πολύ τον ρυθμό αντίδρασης.

«Κάποια στιγμή, τα σωματίδια παθητικοποιούνται και δεν μπορεί να συμβεί άλλη έκπλυση», είπε ο Al-Zubeidi. «Τα σωματίδια γίνονται σταθερά. Μέχρι στιγμής, έχουμε εξετάσει μόνο σωματίδια με περιεκτικότητα σε άργυρο 80%-90% και διαπιστώσαμε ότι πολλά από τα σωματίδια σταματούν να ξεπλένουν ασήμι όταν φτάσουν σε περιεκτικότητα σε άργυρο περίπου 50%.

«Αυτή θα μπορούσε να είναι μια ενδιαφέρουσα σύνθεση για εφαρμογές όπως η κατάλυση και η ηλεκτροκατάλυση», είπε. «Θα θέλαμε να βρούμε ένα γλυκό σημείο γύρω στο 50%, όπου τα σωματίδια είναι σταθερά, αλλά έχουν ακόμα πολλές ιδιότητες που μοιάζουν με ασήμι».

Η κατανόηση τέτοιων αντιδράσεων θα μπορούσε να βοηθήσει τους ερευνητές να δημιουργήσουν μια βιβλιοθήκη καταλυτών χρυσού-αργύρου και ηλεκτροκαταλυτών για διάφορες εφαρμογές.

Ο Link είπε ότι η ομάδα της Rice καλωσόρισε την ευκαιρία να συνεργαστεί με τον Barcikowski, έναν ηγέτη στον τομέα της σύνθεσης νανοσωματιδίων μέσω αφαίρεσης με λέιζερ. «Αυτό καθιστά δυνατή τη δημιουργία νανοσωματιδίων από κράμα με διάφορες συνθέσεις και χωρίς σταθεροποιητικούς συνδέτες», είπε.

«Από το τέλος μας, είχαμε την τέλεια τεχνική για να μελετήσουμε τη διαδικασία έκπλυσης ιόντων αργύρου από πολλά νανοσωματίδια μονού κράματος παράλληλα μέσω υπερφασματικής απεικόνισης», πρόσθεσε ο Landes. «Μόνο μια προσέγγιση ενός σωματιδίου ήταν σε θέση να επιλύσει την ενδοσωματιδιακή και διασωματιδιακή γεωμετρία».

«Αυτή η προσπάθεια θα επιτρέψει μια νέα προσέγγιση για τη δημιουργία νανοδομημένων καταλυτών και νέων υλικών με μοναδικές ηλεκτροχημικές, οπτικές και ηλεκτρονικές ιδιότητες», δήλωσε ο Robert Mantz, διευθυντής προγράμματος ηλεκτροχημείας στο Στρατιωτικό Ερευνητικό Γραφείο, στοιχείο της Διοίκησης Στρατού Μάχης του Στρατού των ΗΠΑ. Εργαστήριο. «Η ικανότητα προσαρμογής των καταλυτών είναι σημαντική για την επίτευξη του στόχου της μείωσης του βάρους που μεταφέρεται από τους στρατιώτες που σχετίζεται με την αποθήκευση και την παραγωγή ενέργειας και να επιτρέψει τη σύνθεση νέου υλικού».

Συν-συγγραφείς της εργασίας είναι οι απόφοιτοι Rice Charlotte Flatebo και Seyyed Ali Hosseini Jebeli και ο μεταπτυχιακός φοιτητής Duisburg-Essen Frederic Stein και ο ερευνητής Christoph Rehbock. Ο Link είναι καθηγητής χημείας και ηλεκτρολόγων μηχανικών και μηχανικών υπολογιστών. Ο Landes είναι καθηγητής χημείας και ηλεκτρολογίας και μηχανικής υπολογιστών και χημικής και βιομοριακής μηχανικής. Ο Barcikowski είναι καθηγητής χημείας στο Τεχνικό Ινστιτούτο Χημείας και στο Κέντρο Νανοολοκλήρωσης στο Duisburg-Essen.

Το Γραφείο Ερευνών Στρατού, μια υποτροφία πτυχιούχων Εθνικής Αμυντικής Επιστήμης και Μηχανικής, το Ίδρυμα Robert A. Welch, το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών και το Γερμανικό Ίδρυμα Ερευνών υποστήριξαν τη μελέτη.

####

Σχετικά με το Πανεπιστήμιο Rice
Βρίσκεται σε μια δασική πανεπιστημιούπολη 300 στρεμμάτων στο Χιούστον, το Πανεπιστήμιο Rice κατατάσσεται σταθερά μεταξύ των 20 κορυφαίων πανεπιστημίων της χώρας από το US News & World Report. Η Rice έχει πολύ σεβαστές σχολές Αρχιτεκτονικής, Επιχειρήσεων, Συνεχιζόμενων Σπουδών, Μηχανικών, Ανθρωπιστικών Επιστημών, Μουσικής, Φυσικών Επιστημών και Κοινωνικών Επιστημών και φιλοξενεί το Baker Institute for Public Policy. Με 3,978 προπτυχιακούς φοιτητές και 3,192 μεταπτυχιακούς φοιτητές, η αναλογία προπτυχιακών φοιτητών / καθηγητών της Ράις είναι κάτω από 6 προς 1. Το οικιακό του σύστημα κολλεγίων δημιουργεί στενές κοινότητες και δια βίου φιλίες, έναν μόνο λόγο για τον οποίο η Rice κατατάσσεται Νο. 1 για πολλές αλληλεπιδράσεις αγώνων / τάξεων και Νο. 1 για την ποιότητα ζωής από την Princeton Review. Το Rice βαθμολογείται επίσης ως καλύτερη τιμή μεταξύ των ιδιωτικών πανεπιστημίων από το Kiplinger's Personal Finance.

Ακολουθήστε τις ειδήσεις Rice News και Media μέσω Twitter @RiceUNews.

Για περισσότερες πληροφορίες, πατήστε εδώ

Επαφές:
Τζεφ Φαλκ
713-348-6775

Mike Williams
713-348-6728

Πνευματικά δικαιώματα © Πανεπιστήμιο Rice

Εάν έχετε ένα σχόλιο, παρακαλώ Επικοινωνία και εμείς με χαρά θα σας εξυπηρετήσουμε.

Οι εκδότες δελτίων ειδήσεων, όχι η 7th Wave, Inc. ή η Nanotechnology Now, είναι αποκλειστικά υπεύθυνες για την ακρίβεια του περιεχομένου.

Bookmark: