R:Imágenes de un alambre de cobre sometido a reemplazo galvánico cuando se sumerge en una solución a base de plata. Las caricaturas asociadas ilustran el mecanismo de reemplazo de cobre y plata, resultando en una capa plateada del alambre.
Las reacciones de sustitución galvánica proporcionan una forma elegante de transformar nanopartículas sólidas en morfologías huecas complejas. Convencionalmente La sustitución galvánica se estudia deteniendo la reacción en diferentes etapas y caracterizando los productos ex situ. Las observaciones in situ mediante microscopía electrónica de células líquidas pueden proporcionar información sobre los mecanismos, velocidades y posibles modificaciones de las reacciones de sustitución galvánica en el entorno de la solución nativa.
Los investigadores del Laboratorio Nacional de Brookhaven utilizaron microscopía electrónica de células líquidas para investigar las reacciones de reemplazo galvánico entre las plantillas de nanopartículas de plata y las soluciones acuosas de sal de paladio. Sus observaciones in situ siguen la transformación de las nanopartículas de plata en nanoestructuras huecas de plata y paladio. Si bien las nanocajas de plata y paladio tienen morfologías similares a las obtenidas en experimentos de control ex situ, las velocidades de reacción son mucho más altas, indicando que el haz de electrones afecta fuertemente el proceso de tipo galvánico en la celda de líquido. Mediante el uso de depuradores añadidos a la solución acuosa, Los investigadores identificaron el papel de los radicales generados mediante radiólisis por electrones de alta energía en la modificación de reacciones galvánicas.
Comprender cómo controlar las reacciones de reemplazo galvánico en nanopartículas es importante para aprovechar estos materiales en aplicaciones, como contenedores a nanoescala para diagnóstico y administración de fármacos, agentes de mejora de contraste en imágenes biomédicas, o plataformas para facilitar reacciones químicas.
Capacidades CFN:La instalación de microscopía electrónica de CFN proporcionó un microscopio electrónico de transmisión ambiental con un soporte especial que puede aceptar la celda líquida.
B:Imágenes de microscopía electrónica de la reacción de sustitución galvánica, transformar una nanopartícula de plata en una nanoestructura hueca de plata / paladio.
Arriba:secuencia de imágenes STEM que siguen la evolución en tiempo real de una nanopartícula de plata en una estructura hueca de plata / paladio en una solución a base de paladio. Abajo:Secuencia de imágenes STEM que siguen la evolución en tiempo real de una nanopartícula de plata en una estructura hueca de plata / paladio en una solución a base de paladio con isopropanol añadido. En este caso, la partícula de plata no se ahueca por completo. De hecho, la reacción se desplaza hacia el crecimiento, y se forma una nanoestructura de núcleo de Ag-capa de Pd.
