โลหะผสมเงินทองเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประโยชน์ในการย่อยสลายมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมอำนวยความสะดวกในการผลิตพลาสติกและสารเคมีและฆ่าแบคทีเรียบนพื้นผิวรวมถึงการใช้งานอื่น ๆ ในรูปแบบอนุภาคนาโนโลหะผสมเหล่านี้อาจมีประโยชน์ในฐานะเซ็นเซอร์ออปติคัลหรือเพื่อเร่งปฏิกิริยาการวิวัฒนาการของไฮโดรเจน

แต่มีปัญหา: เงินไม่ได้อยู่เสมอ

การศึกษาใหม่โดยนักวิทยาศาสตร์จาก Rice University และ University of Duisburg-Essen ประเทศเยอรมนีเผยให้เห็นกลไกสองขั้นตอนที่อยู่เบื้องหลังการกระจายตัวของเงินซึ่งเป็นการค้นพบที่สามารถช่วยปรับแต่งโลหะผสมอนุภาคนาโนในอุตสาหกรรมเพื่อการใช้งานที่เฉพาะเจาะจง

ทีมที่นำโดยนักเคมีของ Rice Christy Landes และ Stephan Link และนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Alexander Al-Zubeidi และ Duisburg-Essen นักเคมี Stephan Barcikowski ใช้กล้องจุลทรรศน์ที่มีความซับซ้อนเพื่อแสดงให้เห็นว่าทองคำสามารถเก็บรักษาเงินได้เพียงพอที่จะทำให้อนุภาคนาโนมีเสถียรภาพได้อย่างไร

การศึกษาของพวกเขาปรากฏในวารสาร ACS Nano ของ American Chemical Society

นักวิจัยใช้กล้องจุลทรรศน์ถ่ายภาพสนามมืดที่มีสเปกตรัมเพื่อศึกษาอนุภาคนาโนของโลหะผสมทองคำและเงินที่มีเงินมากเกินไปในสารละลายที่เป็นกรด เทคนิคนี้ช่วยให้พวกมันสามารถกระตุ้นพลาสมอนเป็นระลอกพลังงานที่ไหลผ่านพื้นผิวของอนุภาคเมื่อถูกแสง พลาสมอนเหล่านี้กระจายแสงที่เปลี่ยนแปลงไปตามองค์ประกอบของโลหะผสม

"การพึ่งพาพลาสโมนในองค์ประกอบของโลหะผสมทำให้เราสามารถบันทึกจลนศาสตร์การชะล้างไอออนเงินแบบเรียลไทม์" Al-Zubeidi ผู้เขียนนำการศึกษากล่าว

Al-Zubeidi ตั้งข้อสังเกตว่าฟิล์มของโลหะผสมทองคำและเงินมีการใช้งานมานานหลายทศวรรษโดยมักใช้เป็นสารเคลือบต้านเชื้อแบคทีเรียเนื่องจากไอออนเงินเป็นพิษต่อแบคทีเรีย "ฉันคิดว่ากลไกการปลดปล่อยเงินเป็นนัยจากการศึกษาฟิล์มโลหะผสม แต่ไม่เคยได้รับการพิสูจน์ในเชิงปริมาณ" เขากล่าว

ในขั้นต้นซิลเวอร์ไอออนจะชะออกอย่างรวดเร็วจากอนุภาคนาโนซึ่งเป็นผลให้หดตัวลงอย่างแท้จริง ในขณะที่กระบวนการดำเนินต่อไปตาข่ายทองคำในกรณีส่วนใหญ่จะปล่อยเงินทั้งหมดออกมาเมื่อเวลาผ่านไป แต่ประมาณ 25% ของอนุภาคจะทำงานแตกต่างกันและการชะล้างของเงินจะไม่สมบูรณ์

Al-Zubeidi กล่าวว่าสิ่งที่พวกเขาสังเกตเห็นแสดงให้เห็นว่าทองคำสามารถจัดการได้เพื่อทำให้อนุภาคนาโนของโลหะผสมมีเสถียรภาพ

"โดยปกติการชะล้างเงินจะใช้เวลาประมาณสองชั่วโมงภายใต้เงื่อนไขของเรา" เขากล่าว "จากนั้นในขั้นตอนที่สองปฏิกิริยาจะไม่เกิดขึ้นบนพื้นผิวอีกต่อไป แต่ในขณะที่ตาข่ายทองคำจัดเรียงใหม่ไอออนของเงินจะต้องกระจายผ่านตาข่ายที่อุดมด้วยทองคำนี้เพื่อไปถึงพื้นผิวซึ่งสามารถถูกออกซิไดซ์ที่ชะลอตัว อัตราการเกิดปฏิกิริยามาก

“ ในบางครั้งอนุภาคจะเคลื่อนที่และไม่เกิดการชะล้างอีกต่อไป” Al-Zubeidi กล่าว "อนุภาคมีความเสถียรจนถึงขณะนี้เราดูเฉพาะอนุภาคที่มีปริมาณเงิน 80% -90% และพบว่าอนุภาคจำนวนมากหยุดการชะล้างเงินเมื่อถึงปริมาณเงินประมาณ 50%

"นั่นอาจเป็นองค์ประกอบที่น่าสนใจสำหรับการใช้งานเช่นการเร่งปฏิกิริยาและการวิเคราะห์ด้วยไฟฟ้า" เขากล่าว "เราต้องการหาจุดที่น่าสนใจประมาณ 50% ซึ่งอนุภาคมีความเสถียร แต่ยังคงมีคุณสมบัติคล้ายเงินอยู่มาก"

การทำความเข้าใจปฏิกิริยาดังกล่าวสามารถช่วยให้นักวิจัยสร้างห้องสมุดของตัวเร่งปฏิกิริยาเงินทองและตัวเร่งปฏิกิริยาไฟฟ้าสำหรับการใช้งานต่างๆ

ลิงค์กล่าวว่าทีม Rice ยินดีที่มีโอกาสทำงานร่วมกับ Barcikowski ซึ่งเป็นผู้นำในด้านการสังเคราะห์อนุภาคนาโนผ่านการระเหยด้วยเลเซอร์ "สิ่งนี้ทำให้สามารถสร้างอนุภาคนาโนของโลหะผสมที่มีองค์ประกอบต่างๆและไม่มีลิแกนด์ที่ทำให้เสถียร" เขากล่าว

"จากจุดสิ้นสุดของเราเรามีเทคนิคที่สมบูรณ์แบบในการศึกษากระบวนการชะล้างไอออนเงินจากอนุภาคนาโนโลหะผสมเดี่ยวจำนวนมากควบคู่กันผ่านการถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัม" Landes กล่าวเสริม "มีเพียงวิธีอนุภาคเดียวเท่านั้นที่สามารถแก้ไขเรขาคณิตภายในและระหว่างอนุภาคได้"

บาคาร่า สมัครบาคาร่า