Ligand 중재 Nucleation 및 팔라듐 금속 나노 입자의 성장

금속 나노 입자의 제어 합성은 촉매, 태양광, 광학, 센서, 및 약 납품^{1,2,3, nanostructured 물질의 큰 응용 프로그램으로 인해 매우 중요 4,5}. 특정 크기와 크기 분포와 나노 입자를 합성 하는 기본 입자 nucleation 및 성장 메커니즘을 이해 생명 이다. 그럼에도 불구 하 고, 그런 기준으로 나노 입자를 얻는 이해 합성 메커니즘 및 문학에서 사용할 수 있는 강력한 운동 모델의 부족에 느린 진행 때문에 나노 종합 커뮤니티를 도전 하고있다. 1950 년대, LaMer nucleation와 유황 sols의 성장 모델을 제안 nucleation 핵^6,7의 확산 제어 성장 뒤의 버스트입니다. 이 제안 된 모델에서 그것은 가정 하는 단량체 농도 (때문에 감소 또는 전조의 분해) 증가 입자 nucleation 극복 될 수 있다, 중요 한과 포화, 에너지 장벽 위에 레벨은 일단 버스트 nucleation (균질 nucleation)의 결과로. 제안 된 버스트 nucleation, 단위체 농도 방울 및 중요 한과 포화 수준 이하로 떨어질 때, 때문에 nucleation 중지 합니다. 다음으로, 형성된 된 핵 추가 nucleation 이벤트가 발생 하는 동안 나노 입자 표면으로 단위체의 보급을 통해 성장 postulated는. 이 결과 효과적으로 분리 nucleation와 시간에 성장 하 고 성장 과정⁸동안 크기 분포를 제어. 이 모델은 다른 나노 입자 Ag⁹, 누구나¹⁰, CdSe¹¹, Fe₃O₄¹²등의 형성을 설명 하기 위해 사용 되었다. 그러나, 몇몇 연구는 고전 nucleation 이론 (CNT) 설명할 수 콜 로이드 나노 입자의 형성 특히 nucleation 및 성장의 중복은¹,^{를 관찰 하는 금속 나노 입자에 대 한 설명 13,,1415,,1617}. 이러한 연구 중 하나에서 Watzky와 핑크 이리듐 나노¹³, 있는 느린 연속 nucleation 겹치면 빠른 나노 표면 성장 (성장이 autocatalytic)의 형성 하는 2 단계 메커니즘을 설립. 빠른 autocatalytic 성장과 느린 nucleation Pd^14,,1518, Pt^19,20, Rh^{21 등 금속 나노 입자의 종류에 대 한 관찰도 했다 ,22}. 개발 nucleation 및 성장 모델^1,23,,2425는 ligands의 역할에 최근 전진에도 불구 하 고 제안 된 모델에서 종종 무시 됩니다. 그럼에도 불구 하 고, ligands 나노 크기^14,,1526 형태학^19,27 로 촉매 활동 및 선택도²⁸ 영향을 미치는 표시 됩니다. ^{, 29}. 예를 들어 양 외. ³⁰ trioctylphosphine (맨 위)의 농도 변화 하 여 9.5 및 15 nm에서 이르기까지 Pd 나노 입자 크기를 제어 합니다. 마그네틱 나노 (Fe₃O₄)의 합성에 크기 눈에 띄게 감소 11에서 5 nm 60 1에서 리간드 (octadecylamine) 금속 전조 비율 증가. 흥미롭게도, Pt 나노 입자의 크기는 아민 ligands의 사슬 길이에 민감한 표시 했다 (예., n-hexylamine 및 octadecylamine), 긴 체인을 사용 하 여 작은 나노 크기를 얻을 수 있는 (즉,., octadecylamine)³¹

다른 농도는 ligands의 종류에 의해 발생 하는 크기 변경 nucleation 및 성장 속도에 ligands의 기여에 대 한 분명 한 증거 이다. 불행히도, 몇 가지 연구는 이러한 연구에, ligands의 역할에 대 한 설명, 여러 가정 자주 되었다 편의 위해는 차례로 이러한 모델 특정 조건^32,33만 적용. 좀 더 구체적으로, Rempel 및 동료 상한 ligands의 양자 점 (CdSe)의 형성을 설명 하기 위해 운동 모델을 개발. 그러나, 그들의 연구, 나노 표면 ligand의 바인딩 어떤 주어진된 시간³²평형에 간주 됩니다. 이 가정 큰 초과에서 ligands는 사실 만요 수 있습니다. 우리의 그룹은 최근 새로운 리간드 기반 모델¹⁴ 전조 (금속 복잡 한)와 가역 반응¹⁴나노 입자의 표면 ligands를 상한의 바인딩을 위해 차지 하는 개발. 또한, 우리의 리간드 기반 모델 수 잠재적으로 사용할 수 다른 금속 나노 시스템에 합성 속도 ligands의 존재에 의해 영향을 받을 것.

현재 연구에서 우리 형성 및 다른 용 제 톨루엔 등 pyridine에에서 Pd 나노 입자의 성장 예측을 우리의 새로 개발된 된 리간드 기반 모델을 사용 합니다. 우리의 모델 입력에 대 한 현장에 SAXS 이용 되었다 합성 동안 나노 입자 및 크기 분포의 농도를. 크기 및 입자, 키네틱 모델링에 의해 보완의 농도 측정 nucleation 및 성장 속도에 더 정확한 정보를 추출할 수 있습니다. 더 이상 우리의 리간드 기반 모델, 금속 ligand 바인딩에 대 한 명시적으로 차지 하 고, 매우 예측 이며 원하는 크기와 나노 입자를 합성 절차를 디자인 하는 데 사용할 수 있습니다 설명 합니다.