Se under overfladen af ​​bimetalliske nanopartikler

Nanopartikler er vigtige i mange discipliner, fordi deres høje overfladeareal sammenlignet med deres volumen giver dem interessante egenskaber. Fortsat udvikling af analysemetoder for nanopartikler er derfor afgørende. Forskere fra Osaka University har rapporteret en måde at karakterisere dannelsen af ​​en bestemt slags metal nanopartikler i realtid. Deres resultater er offentliggjort i Physical Review B .

Kerne-skal nanopartikler udgør én type materiale indkapslet i en anden og tilbyder egenskaber, der ikke er tilgængelige ved brug af kun ét materiale.

Når materialerne er metaller, og det ene er aflejret oven på det andet, betyder visse træk ved metallerne - for eksempel atomstørrelsen og overfladeenergien - at de bør organiseres med et bestemt metal som skal. Men i praksis er resultatet ikke altid det forventede og kan ændre sig afhængigt af den eksperimentelle procedure.

Metoder til at analysere kerne-skal nanomaterialer anvendes generelt efter syntese, hvilket giver ringe indsigt i, hvad der sker under dannelsesprocessen. Forskerne udviklede derfor en teknik, der gjorde det muligt for dem at følge metalaflejringen og omstruktureringen i realtid ved stuetemperatur.

"Vores teknik er baseret på ideen om, at hvis metal med højere overfladeenergi danner skallen, vil partiklens overfladeareal gerne minimeres, så det strammer kuglen," forklarer førsteforfatter Nobutomo Nakamura. "Men hvis der er interdiffusion af metallerne, er strukturen af ​​kerne-skal-partiklerne mere spredt. Vi sporede derfor forskellen i partikelform ved hjælp af en piezoelektrisk resonator."

Formændringerne blev fulgt af at dyrke nanopartikler meget tæt på hinanden på et substrat og derefter overvåge afstanden mellem partiklerne gennem modstanden.

Hvis det elektriske felt exciteret af resonatoren fik elektroner til at bevæge sig mellem partikler, der var adskilt, så var modstanden høj, fordi strømmen blev afbrudt af hullerne. Men hvis partiklerne spredte sig og rørte ved og dannede en kontinuerlig bane, faldt modstanden. Denne information blev derefter brugt til at fortolke, hvad der skete inde i partiklerne.

Systemet blev brugt til at undersøge tre forskellige kombinationer af to metaller, deponeret i begge rækker. Det viste sig, at aflejringerne kunne følges i realtid, og aflejring af guld efterfulgt af palladium førte især til interdiffusion, der danner kerne-skal-partikler med en struktur modsat aflejringsrækkefølgen.

"Vores teknik giver mulighed for at finjustere fremstillingen af ​​bimetalliske kerne-skal nanopartikler," siger lektor Nakamura. "Denne kontrol forventes at føre til skræddersyet design af nanomaterialer til applikationer som brintregistrering og bæredygtig behandling."

Artiklen, "Restructuring in bimetallic core-shell nanoptics:Real time observation," blev offentliggjort i Physical Review B . + Udforsk yderligere

Tværfagligt samarbejde fører til katalysatorer, der er op til 50 gange mere effektive