Hay oro en ellos thar nanopartículas y solía haber mucha plata, también. Pero gran parte de la plata se ha filtrado, y los investigadores quieren saber cómo.

Las aleaciones de oro y plata son catalizadores útiles que degradan los contaminantes ambientales, Facilitar la producción de plásticos y productos químicos y matar las bacterias en las superficies. entre otras aplicaciones. En forma de nanopartículas, estas aleaciones podrían ser útiles como sensores ópticos o para catalizar reacciones de desprendimiento de hidrógeno.

Pero hay un problema:la plata no siempre se queda quieta.

Un nuevo estudio realizado por científicos de la Universidad Rice y la Universidad de Duisburg-Essen, Alemania, revela un mecanismo de dos pasos detrás de la disipación de la plata, un descubrimiento que podría ayudar a la industria a ajustar las aleaciones de nanopartículas para usos específicos.

El equipo dirigido por los químicos de Rice Christy Landes y Stephan Link y el estudiante graduado Alexander Al-Zubeidi y el químico de Duisburg-Essen Stephan Barcikowski emplearon microscopía sofisticada para mostrar cómo el oro podría retener suficiente plata para estabilizar la nanopartícula.

Su estudio aparece en la revista American Chemical Society. ACS Nano .

Los investigadores utilizaron un microscopio de imágenes de campo oscuro hiperespectral para estudiar nanopartículas de aleación de oro y plata que contienen un exceso de plata en una solución ácida. La técnica les permitió activar plasmones, ondas de energía que fluyen a través de la superficie de las partículas cuando se encienden. Estos plasmones dispersan la luz que cambia con la composición de la aleación.

"La dependencia del plasmón de la composición de la aleación nos permitió registrar la cinética de lixiviación de iones de plata en tiempo real, "dijo Al-Zubeidi, autor principal del estudio.

Al-Zubeidi señaló que las películas de aleación de oro y plata se han utilizado durante décadas, a menudo como recubrimientos antibacterianos, porque los iones de plata son tóxicos para las bacterias. "Creo que el mecanismo de liberación de plata se ha derivado de estudios de películas de aleación, pero nunca se ha probado de forma cuantitativa, " él dijo.

Inicialmente, Los iones de plata se filtran rápidamente de las nanopartículas. que literalmente se encogen como resultado. A medida que continúa el proceso, la celosía de oro en la mayoría de los casos libera toda la plata con el tiempo, pero alrededor del 25% de las partículas se comportan de manera diferente y la lixiviación de plata es incompleta.

Al-Zubeidi dijo que lo que observaron sugiere que el oro podría manipularse para estabilizar las nanopartículas de aleación.

"Por lo general, la lixiviación de plata duraría unas dos horas en nuestras condiciones, ", dijo." Luego, en la segunda etapa, la reacción ya no ocurre en la superficie. En lugar de, a medida que el enrejado de oro se reordena, los iones de plata tienen que difundirse a través de esta red rica en oro para llegar a la superficie, donde pueden oxidarse. Eso ralentiza mucho la velocidad de reacción.

"En algún momento, las partículas se pasivan y no puede ocurrir más lixiviación, "Dijo Al-Zubeidi." Las partículas se vuelven estables. Hasta aquí, solo hemos analizado partículas con un contenido de plata del 80% al 90%, y encontramos que muchas de las partículas dejan de lixiviar plata cuando alcanzan un contenido de plata de aproximadamente el 50%.

"Esa podría ser una composición interesante para aplicaciones como catálisis y electrocatálisis, ", dijo." Nos gustaría encontrar un punto óptimo alrededor del 50%, donde las partículas son estables pero aún tienen muchas de sus propiedades similares a la plata ".

Comprender tales reacciones podría ayudar a los investigadores a construir una biblioteca de catalizadores y electrocatalizadores de oro y plata para diversas aplicaciones.

Link dijo que el equipo de Rice agradeció la oportunidad de trabajar con Barcikowski, líder en el campo de la síntesis de nanopartículas mediante ablación láser. "Esto hace posible crear nanopartículas de aleación con diversas composiciones y libres de ligandos estabilizadores, " él dijo.

"Desde nuestro final, teníamos la técnica perfecta para estudiar el proceso de lixiviación de iones de plata de muchas nanopartículas de aleación única en paralelo a través de imágenes hiperespectrales, Landes agregó:"Sólo un enfoque de una sola partícula fue capaz de resolver la geometría intra e interpartículas".

"Este esfuerzo permitirá un nuevo enfoque para generar catalizadores nanoestructurados y nuevos materiales con electroquímicos únicos, propiedades ópticas y electrónicas, "dijo Robert Mantz, director del programa de electroquímica en la Oficina de Investigación del Ejército, un elemento del Laboratorio de Investigación del Ejército del Comando de Capacidades de Combate del Ejército de EE. UU. "La capacidad de adaptar los catalizadores es importante para lograr el objetivo de reducir el peso del soldado asociado con el almacenamiento y la generación de energía y permitir la síntesis de materiales novedosos".