Een eenvoudig en effectief proces voor het coaten van zilver, goud en platina nanodeeltjes met gefunctionaliseerde silica omhulsels bij kamertemperatuur is ontwikkeld door A*STAR. Cruciaal, in tegenstelling tot conventionele methoden voor het produceren van met silica gecoate metalen nanodeeltjes, dit proces is gebaseerd op water en maakt geen gebruik van alcohol, waardoor het zowel kosteneffectief als milieuvriendelijk is.

Met silica gecoate nanodeeltjes van edelmetaal hebben veel belangstelling gewekt omdat ze zowel als katalysator als in calorimetrische en optische toepassingen kunnen worden gebruikt. Ze worden meestal geproduceerd met behulp van silaanprecursoren, maar deze zijn over het algemeen onoplosbaar in water. Bijgevolg, alcohol moet aan water worden toegevoegd om de hydrolyse van deze voorlopers te vergemakkelijken, de productiekosten verhogen en het proces minder groen maken.

Nutsvoorzieningen, een team onder leiding van Ming-Yong Han en Shah Kwok Wei van het A*STAR Institute of Materials Research and Engineering heeft een alcoholvrije methode bedacht voor het produceren van met silica gecoate nanodeeltjes van edelmetaal.

Om dit te doen, het team nam een ​​veelgebruikte voorloper, tetramethoxysilaan (Si(OCH₃)₄), en verving een polaire groep (mercaptopropyl) voor een methoxygroep (O-CH3), wat resulteerde in een in water oplosbare voorloper. Vervolgens, om deze voorloper in staat te stellen direct te binden met de metalen nanodeeltjesoppervlakken, ze hebben het gefunctionaliseerd met een thiolgroep (-SH).

Dit proces heeft veel voordelen. Het is eenvoudig te implementeren, efficiënt, universeel en eenvoudig schaalbaar. Verder, omdat de dikte van de silicaschaal toeneemt met de coatingtijd, schaaldikte kan gemakkelijk worden gecontroleerd tot enkele tientallen nanometers.

Door het proces enigszins aan te passen, Han en collega's zouden ook nanodeeltjes kunnen produceren die een hoge activiteit hebben voor een extreem gevoelige spectroscopische techniek die bekend staat als oppervlakteversterkte Raman-verstrooiing (SERS) en die veelbelovend zijn voor zeer gevoelige detectie in analytische en biologische toepassingen. SERS is gebaseerd op het enorm verbeterde Raman-signaal dat wordt gegenereerd wanneer een Raman-actieve verbinding wordt geadsorbeerd op een metalen oppervlak. De onderzoekers bereidden de fluorescentievrije SERS-actieve nanodeeltjes door Raman-actieve moleculen tussen het edelmetaalnanodeeltje en de silicaschaal te sandwichen.

"De eenvoud van het silica-coatingproces betekent dat het een groot potentieel heeft voor het coaten en beschermen van de oppervlakken van verschillende soorten metalen nanodeeltjes, " legt Han uit. "Bovendien, de resulterende sterk negatief geladen en SERS-actieve metalen nanodeeltjes met thiol-gefunctionaliseerde silicaschillen en oppervlaktebeschermende eigenschappen zijn veelbelovend voor verschillende toepassingen met waterige oplossingen."

Vooral, Han merkt op, deze route over water naar gemakkelijke, efficiënte en functionele silicacoating van metalen nanodeeltjes bij kamertemperatuur zou kunnen worden uitgebreid tot het coaten van metaaloxidenanodeeltjes voor groene bouwtoepassingen.