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

Перевидано Платоном

читають: 0

Головна > прес > Іони срібла поспішайте, а потім почекайте, поки вони розійдуться: Хіміки рису показують, що поетапне вивільнення іонів із наночастинок золота та срібла може бути корисною властивістю

Хіміки з Університету Райса та Університету Дуйсбурга-Ессена, Німеччина, кількісно визначили виділення іонів срібла зі сплавів наночастинок золота та срібла. У верхній частині зображення трансмісійного електронного мікроскопа показують зміну кольору, коли срібло (синім) вимивається з наночастинки протягом кількох годин, залишаючи атоми золота. Нижні гіперспектральні зображення показують, наскільки наночастинки срібла та золота зменшилися протягом чотирьох годин, коли срібло вимивалося. (Авторство зображення: Університет Райса)

Анотація:
У них є золото та наночастинки, а раніше також було багато срібла. Але значна частина срібла вимилася, і дослідники хочуть знати, як це зробити.

Іони срібла поспішають, а потім чекають, коли вони розходяться: Хіміки рису показують, що поетапне вивільнення іонів із наночастинок золота-срібла може бути корисною властивістю

Х'юстон, Техас | Опубліковано 23 квітня 2021 р

Золото-срібні сплави є корисними каталізаторами, які розкладають забруднювачі навколишнього середовища, полегшують виробництво пластмас і хімікатів і вбивають бактерії на поверхнях, серед іншого. У формі наночастинок ці сплави можуть бути корисними як оптичні датчики або для каталізації реакцій виділення водню.

Але є проблема: срібло не завжди залишається на місці.

Нове дослідження, проведене вченими з Університету Райса та Університету Дуйсбурга-Ессена, Німеччина, розкриває двоетапний механізм розсіювання срібла, відкриття, яке може допомогти промисловості точніше налаштувати сплави наночастинок для конкретних цілей.

Команда під керівництвом хіміків Райса Крісті Ландес і Стефана Лінка, аспіранта Олександра Аль-Зубейді та хіміка Дуйсбурга-Ессена Стефана Барчіковського застосувала складну мікроскопію, щоб показати, як золото може утримувати достатньо срібла для стабілізації наночастинок.

Їх дослідження опубліковано в журналі Американського хімічного товариства ACS Nano.

Дослідники використовували гіперспектральний темнопольний мікроскоп для зображення наночастинок золото-срібного сплаву, що містить надлишок срібла в кислому розчині. Техніка дозволила їм запускати плазмони, хвилі енергії, які течуть поверхнею частинок при освітленні. Ці плазмони розсіюють світло, яке змінюється залежно від складу сплаву.

«Залежність плазмону від складу сплаву дозволила нам записати кінетику вилуговування іонів срібла в реальному часі», — сказав Аль-Зубейді, провідний автор дослідження.

Аль-Зубейді зазначив, що плівки зі сплаву золота та срібла використовуються десятиліттями, часто як антибактеріальні покриття, оскільки іони срібла токсичні для бактерій. «Я думаю, що механізм вивільнення срібла був отриманий з досліджень плівок зі сплавів, але це ніколи не було доведено кількісно», — сказав він.

Спочатку іони срібла швидко вимиваються з наночастинок, які в результаті буквально зменшуються. У міру того, як процес триває, решітка золота в більшості випадків з часом вивільняє все срібло, але близько 25% частинок поводяться по-різному, і вилуговування срібла є неповним.

Аль-Зубейді сказав, що те, що вони спостерігали, свідчить про те, що золотом можна маніпулювати для стабілізації наночастинок сплаву.

«Зазвичай вилуговування срібла в наших умовах триватиме близько двох годин», — сказав він. «Тоді на другому етапі реакція більше не відбувається на поверхні. Натомість, коли решітка золота перебудовується, іони срібла повинні дифундувати через цю збагачену золотом решітку, щоб досягти поверхні, де вони можуть окислюватися. Це дуже сповільнює швидкість реакції.

«У якийсь момент частинки пасивуються, і вилуговування більше не відбувається», — сказав Аль-Зубейді. «Частинки стають стабільними. Поки що ми розглядали лише частинки з вмістом срібла 80%-90% і виявили, що багато частинок припиняють вимивання срібла, коли вони досягають вмісту срібла приблизно 50%.

«Це може бути цікавою композицією для таких застосувань, як каталіз та електрокаталіз», — сказав він. «Ми хотіли б знайти найкращу точку близько 50%, де частинки стабільні, але все ще мають багато своїх властивостей, схожих на срібло».

Розуміння таких реакцій може допомогти дослідникам створити бібліотеку золото-срібних каталізаторів і електрокаталізаторів для різних застосувань.

Лінк сказав, що команда Райса вітала можливість працювати з Барчіковським, лідером у галузі синтезу наночастинок за допомогою лазерної абляції. «Це дає можливість створювати наночастинки сплаву з різним складом і без стабілізуючих лігандів», — сказав він.

«Зі свого боку ми мали ідеальну техніку для вивчення процесу вилуговування іонів срібла з багатьох наночастинок одного сплаву паралельно за допомогою гіперспектрального зображення», — додав Ландес. «Тільки одночастинковий підхід зміг визначити внутрішньо- та міжчастинкову геометрію».

«Ці зусилля уможливлять новий підхід до створення наноструктурованих каталізаторів і нових матеріалів з унікальними електрохімічними, оптичними та електронними властивостями», — сказав Роберт Мантц, керівник програми з електрохімії в Дослідницькому відділі армії, що входить до складу Командування бойових можливостей армії США. Лабораторія. «Здатність адаптувати каталізатори є важливою для досягнення мети зменшення ваги солдата, пов’язаної з накопиченням і генеруванням електроенергії, і для забезпечення синтезу нових матеріалів».

Співавторами статті є аспіранти Райс Шарлотта Флатебо та Сейєд Алі Хоссейні Джебелі та аспірант Дуйсбурга-Ессена Фредерік Стайн і дослідник Крістоф Ребок. Лінк є професором хімії та електротехніки та комп’ютерної інженерії. Ландес є професором хімії, електротехніки та комп’ютерної інженерії, хімічної та біомолекулярної інженерії. Барчіковський є професором хімії в Інституті технічної хімії та Центрі наноінтеграції в Дуйсбурзі-Ессені.

Управління досліджень армії, Національна стипендія для випускників оборонних наук та інженерії, Фонд Роберта А. Велча, Національний науковий фонд і Німецький дослідницький фонд підтримали дослідження.

####

Про Університет Райса
Розташований у лісовому містечку площею 300 акрів у Х'юстоні, Університет Райса постійно входить до числа 20 найкращих університетів країни за версією US News & World Report. Райс має дуже шановану школу архітектури, бізнесу, безперервного навчання, інженерних, гуманітарних, музичних, природничих та соціальних наук, і тут знаходиться Інститут державної політики Бейкера. З 3,978 студентами та 3,192 аспірантами, співвідношення студентів та викладачів Райса становить трохи менше 6: 1. Його житлова система коледжів будує згуртовані спільноти та дружні стосунки протягом усього життя, лише одна з причин, чому Райс посідає перше місце за великою кількістю взаємодій між расами та класами та номер 1 за якістю життя за версією Princeton Review. Райс також оцінюється як найкраща цінність серед приватних університетів за версією Кіплінгера «Особисті фінанси».

Слідкуйте за новинами Рису та зв’язками із ЗМІ через Twitter @RiceUNews.

Для отримання додаткової інформації натисніть тут

Контакти:
Джефф Фальк
713-348-6775

Майк Уільямс
713-348-6728

Авторське право © Університет Райса

Якщо у вас є коментар, будь ласка Контакти нам.

Видавці випусків новин, а не 7th Wave, Inc. або Nanotechnology Now, несуть повну відповідальність за точність змісту.

Закладка: