Belægning af ædelmetal nanopartikler med silica

En ligetil og effektiv proces til belægning af sølv, guld- og platinnanopartikler med funktionaliserede silicaskaller ved stuetemperatur er udviklet af A*STAR. Afgørende, i modsætning til konventionelle metoder til fremstilling af silica-coatede metalnanopartikler, denne proces er baseret på vand og bruger ikke alkohol, gør det både omkostningseffektivt og miljøvenligt.

Silica-coated ædelmetal nanopartikler har tiltrukket sig stor interesse, fordi de kan bruges som katalysatorer såvel som i kalorimetriske og optiske applikationer. De fremstilles typisk ved hjælp af silanprækursorer, men disse er generelt uopløselige i vand. Følgelig, alkohol skal tilsættes til vand for at lette hydrolysen af ​​disse prækursorer, øge produktionsomkostningerne og gøre processen mindre grøn.

Nu, et team ledet af Ming-Yong Han og Shah Kwok Wei ved A*STAR Institute of Materials Research and Engineering har udtænkt en alkoholfri metode til fremstilling af silica-coatede ædelmetal nanopartikler.

At gøre dette, holdet tog en almindeligt brugt forløber, tetramethoxysilan (Si(OCH3)4), og substituerede en polær gruppe (mercaptopropyl) for en methoxygruppe (O-CH3), hvilket resulterede i en vandopløselig precursor. Derefter, for at gøre det muligt for denne forløber at binde direkte til metal-nanopartiklernes overflader, de funktionaliserede det med en thiolgruppe (–SH).

Denne proces har mange fordele. Det er ligetil at implementere, effektiv, universel og let skalerbar. Desuden, da tykkelsen af ​​silicaskallen øges med belægningstiden, skaltykkelsen kan let styres op til flere titusvis af nanometer.

Ved at ændre processen lidt, Han og kolleger kunne også producere nanopartikler, der har en høj aktivitet til en ekstremt følsom spektroskopisk teknik kendt som overfladeforstærket Raman-spredning (SERS) og lover til meget følsom påvisning i analytiske og biologiske applikationer. SERS er baseret på det enormt forbedrede Raman-signal, der genereres, når en Raman-aktiv forbindelse adsorberes på en metaloverflade. Forskerne forberedte de fluorescensfrie SERS-aktive nanopartikler ved at klemme Raman-aktive molekyler mellem ædelmetalnanopartikler og silicaskallen.

"Simpelheden af ​​silicacoatingprocessen betyder, at den har et stort potentiale til at belægge og beskytte overfladerne på forskellige slags metal nanopartikler, " forklarer Han. "Yderligere, de resulterende stærkt negativt ladede og SERS-aktive metalnanopartikler med thiolfunktionaliserede silicaskaller og overfladebeskyttende egenskaber er meget lovende til forskellige applikationer, der involverer vandige opløsninger."

I særdeleshed, Han bemærker, denne vandbaserede rute til at lette, effektiv og funktionel silicabelægning af metalnanopartikler ved stuetemperatur kunne udvides til at belægge metaloxidnanopartikler til grønne bygningsanvendelser.