Photodeposition de sur Colloidal Au Nanorods par Surface Plasmon Excitation
Summary
Un protocole pour la photodéposition anisotrope de sur les nanorods aqueusement suspendus d’Au par l’intermédiaire de l’excitation localisée de plasmon de surface est présenté.
Abstract
Un protocole est décrit pour guider photocatalytiquement le dépôt de sur au nanorods (AuNR) utilisant la résonance de plasmon de surface (SPR). Électrons chauds plasmoniques excités sur le dépôt réducteur de lecteur d’irradiation de SPR de sur l’AuNR colloïdal en présence de [PdCl4]2-. La réduction plasmon des métaux secondaires potentialise covalente, dépôt de longueur sous-onde à des endroits ciblés coïncidant avec le champ électrique “points chauds” du substrat plasmonique à l’aide d’un champ externe (par exemple, laser). Le procédé décrit ci-dessus détaille un dépôt en phase de solution d’un métal noble catalytique-actif (Pd) d’un sel d’halogénure métallique de transition (H2PdCl4) sur des structures plasmoniques anisotropiques aqueusement suspendues (AuNR). Le processus de phase de solution est propice à la fabrication d’autres architectures bimétalliques. La surveillance uv-vis de transmission de la réaction photochimique, couplée à l’ex situ XPS et à l’analyse statistique du TEM, fournit une rétroaction expérimentale immédiate pour évaluer les propriétés des structures bimétalliques au fur et à mesure qu’elles évoluent au cours de la réaction photocatalytique. Irradiation de plasmon résonnant d’AuNR en présence de [PdCl4]2- crée une coquille mince et covalente de0 sans aucun effet d’amortissement significatif sur son comportement plasmonique dans cette expérience/batch représentatif. Dans l’ensemble, la photodéposition plasmonique offre une voie alternative pour la synthèse économique à volume élevé de matériaux optoélectroniques avec des caractéristiques inférieures à 5 nm (p. ex., photocatalyseurs hétérométalliques ou interconnexions optoélectroniques).
Introduction
Le déposition en métal de guidage sur les substrats plasmoniques par l’intermédiaire des porteurs chauds plasmoniques générés à partir d’un champ externe résonnant pourrait soutenir la formation en deux étapes des nanostructures hétérométalliques et anisotropes aux conditions ambiantes avec de nouveaux degrés de liberté1 ,2,3. La chimie classique de redox, le dépôt de vapeur, et/ou les approches d’électrodéposition sont mal adaptés pour le traitement à haut volume. Cela est principalement dû à l’excès /sacrifice des déchets de réactifs, à un faible débit des processus de lithographie à étape 5 et à des environnements énergivores (0,01-10 Torr et/ou 400-1000 degrés Celsius) avec peu ou pas de contrôle direct sur les caractéristiques des matériaux qui en résultent. . L’immersion d’un substrat plasmonique (p. ex., Au nanoparticule/graine) dans un environnement précurseur (p. ex., solution aqueuse de sel Pd) sous lumenthement à la résonance plasmon de surface localisée (SPR) initie la polarisation extérieure (c.-à-d. polarisation de champ et intensité) dépôt photochimique du précurseur par électrons chauds plasmoniques et/ou gradients photothermiques3,4. Par exemple, les paramètres/exigences du protocole pour la décomposition photothermique plasmonique de Au, Cu, Pb, et Ti organometallics et Ge hydrides sur les substrats ag et Au nanostructurés ont été détaillés5,6, 7,8,9. Cependant, l’utilisation d’électrons chauds plasmoniques femtoseconde pour photoréduire directement les sels métalliques à une interface métal-solution reste largement sous-développée, les processus absents employant le citrate ou le poly (vinylpyrrolidone) ligands agissant comme charge intermédiaire relais à la nucléation directe / croissance du métal secondaire2,10,11,12. L’excitation du Pt-décoration anisotropique d’Au nanorods (AuNR) sous s’excitation longitudinale SPR (LSPR) a été récemment signalée1,13 où la distribution de Pt a coïncidé avec la polarité dipole (c.-à-d., la distribution spatiale présumée de porte-avions).
Le protocole s’étend sur les travaux récents de Pt-AuNR pour inclure et met en évidence les mesures de synthèse clés qui peuvent être observées en temps réel, montrant que la technique de photodéposition plasmonique réductrice s’applique à d’autres sels d’halogénure métallique (Ag, Ni, Ir, etc.).
Protocol
Representative Results
Discussion
La surveillance des changements dans l’absorption optique à l’aide de la spectroscopie UV-vis de transmission est utile pour évaluer l’état de la réaction photocatalytique, avec une attention particulière aux caractéristiques LMCT de H2PdCl4. Les maxima de longueur d’onde des caractéristiques de LMCT après l’injection de H2PdCl4 à l’étape 2.3.1 (passant du noir massif au bleu solide dans la figure 1) fournissent un aperçu de l’« environ…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été parrainé par le Laboratoire de recherche de l’Armée de terre et a été réalisé en vertu de l’accord de coopération de l’USARL Numéro W911NF-17-2-0057 attribué à G.T.F. Les points de vue et les conclusions contenus dans ce document sont ceux des auteurs et ne doivent pas être interprétés comme représentant les politiques officielles, exprimées ou implicites, du Laboratoire de recherche de l’Armée de terre ou du gouvernement des États-Unis. Le gouvernement des États-Unis est autorisé à reproduire et à distribuer des réimpressions à des fins gouvernementales, malgré toute notation de droit d’auteur dans les cas.
Materials
| Aspheric Condenser Lens w/ Diffuser | Thorlabs | ACL5040U-DG15 | f=40 mm, NA=0.60, 1500 grit, uncoated |
| Deuterium + Tungsten-Halogen Lightsource | StellarNet | SL5 | |
| Gold Nanorods, AuNR | NanoPartz | A12-40-808-CTAB | CTAB surfactant, 808 nm LSPR, 40 nm diameter |
| Ground Glass Diffuser | Thorlabs | DG20-1500 | 1500 grit, N-BK7 |
| Hydrochloric acid, HCl | J.T. Baker | 9539-03 | concentrated, 37% |
| Low Profile Magnetic Stirrer | VWR | 10153-690 | |
| Macro Disposable Cuvettes, UV Plastic | FireFlySci | 1PUV | 10 mm path length |
| Methanol, MeOH | J.T. Baker | 9073-05 | ≥99.9% |
| Palladium (II) chloride, PdCl2 | Sigma Aldrich | 520659 | ≥99.9% |
| Plano-Convex Lens | Thorlabs | LA1145 | f=75 mm, N-BK7, uncoated |
| Quartz Tungsten-Halogen Lamp | Thorlabs | QTH10 | |
| UV-vis Spectrometer | Avantes | ULS2048L-USB2-UA-RS | AvaSpec-ULS2048L |
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