(PhysOrg.com) -- Een nieuwe studie van onderzoekers van de North Carolina State University werpt licht op hoe een techniek die vaak wordt gebruikt voor het maken van enkelvoudige metalen nanodeeltjes kan worden uitgebreid om nanodeeltjes te creëren die uit twee metalen bestaan ​​- en die afstembare eigenschappen hebben. Het onderzoek geeft ook inzicht in de optische eigenschappen van een aantal van deze nanodeeltjes.

Het afstemmen van de optische eigenschappen van nanodeeltjes is van belang voor toepassingen als beveiligingstechnologie, en voor gebruik bij het efficiënter maken van chemische reacties - die meerdere industriële en milieutoepassingen heeft.

De onderzoekers creëerden kern/schil nanodeeltjes met een gouden kern en zilveren omhulsel, evenals gelegeerde nanodeeltjes, die het goud en zilver vermengen. De onderzoekers karakteriseerden ook de optische eigenschappen van deze nanodeeltjes. "Zilver en goud hebben unieke optische eigenschappen die voortkomen uit hun specifieke interacties met het elektrische veld van licht, " zegt dr. Joe Tracy, een assistent-professor materiaalkunde en engineering bij NC State en co-auteur van een paper waarin de studie wordt beschreven. "Door de verhouding van de metalen te manipuleren, en of de nanodeeltjes kern/schil of legeringsstructuren hebben, we kunnen hun optische eigenschappen veranderen met controle."

De onderzoekers synthetiseerden de nanodeeltjes met behulp van een techniek die 'digestive rijping' wordt genoemd. De techniek wordt al ongeveer tien jaar gebruikt om enkelvoudige metaaldeeltjes te maken. maar er zijn beperkte onderzoeken geweest naar nanodeeltjes in de kern / schaal en legering die zijn gemaakt met behulp van spijsverteringsrijping. Echter, het alomvattende karakter van dit onderzoek maakt het mogelijk vaker voor.

"Deze studie, samen met gerelateerd werk van anderen, toont aan dat verteringsrijping een haalbare methode is voor het maken van uit meerdere componenten bestaande metalen nanodeeltjes. We gebruikten goud en zilver, maar dezelfde principes zouden waarschijnlijk van toepassing zijn op andere metalen, ", zegt Tracy. "Onze gedetailleerde evaluatie van deze synthetische benadering zou andere onderzoekers moeten helpen om andere soorten binaire metalen nanodeeltjes te onderzoeken."

Spijsverteringsrijping is afhankelijk van het gebruik van liganden, dat zijn kleine organische moleculen met delen die direct aan metalen hechten. De liganden zijn meestal verankerd aan de metalen kernen van de nanodeeltjes en voorkomen dat de nanodeeltjes samenklonteren, waardoor ze in oplossing kunnen worden gesuspendeerd. Spijsverteringsrijping vindt plaats wanneer de liganden metaalatomen van de kern van het ene nanodeeltje naar het andere kunnen transporteren - wat resulteert in een meer homogene grootteverdeling tussen de nanodeeltjes.

De onderzoekers gebruikten spijsverteringsrijping om een ​​oplossing van gouden nanodeeltjes van vergelijkbare grootte te creëren. Toen ze zilveracetaat in de oplossing brachten, de liganden transporteerden zilveratomen naar de oppervlakken van de gouden nanodeeltjes, resulterend in nanodeeltjes met gouden kernen en zilveren omhulsels.

Onderzoekers brachten de nanodeeltjes vervolgens over in een tweede oplossing, met een ander ligand. Door deze tweede oplossing te verhitten tot 250 graden Celsius, diffundeerden de metalen in elkaar en ontstonden nanodeeltjes gemaakt van een goud-zilverlegering.

De onderzoekers creëerden ook nanodeeltjes van goud-zilverlegeringen door de stap van het maken van de schaal over te slaan, het introduceren van zilveracetaat in de tweede oplossing, en het verhogen van de temperatuur tot 250 graden Celsius. Deze "shortcut"-methode heeft het voordeel dat het de controle over de goud-tot-zilververhouding van de legering vereenvoudigt.