Vea debajo de la superficie de las nanopartículas bimetálicas
Osaka, Japón: las nanopartículas son importantes en muchas disciplinas porque su gran área superficial en relación con su volumen les otorga propiedades interesantes. Por lo tanto, es crucial seguir desarrollando métodos para analizar nanopartículas. Investigadores de la Universidad de Osaka han informado sobre una forma de caracterizar la formación de un tipo particular de nanopartículas metálicas en tiempo real. Sus hallazgos se publican en Physical Review B.
Las nanopartículas core-shell comprenden un tipo de material encapsulado en otro y brindan propiedades que no están disponibles usando un solo material.
Cuando los materiales son metales y uno se coloca encima del otro, ciertas características de los metales, por ejemplo, el tamaño del átomo y la energía superficial, significan que deben organizarse con un metal particular como caparazón. Sin embargo, en la práctica, el resultado no siempre es el esperado y puede cambiar según el procedimiento experimental.
Los métodos para analizar los nanomateriales de núcleo y cubierta generalmente se aplican después de la síntesis, lo que brinda poca información sobre lo que sucede durante el proceso de formación. Por tanto, los investigadores desarrollaron una técnica que les permitía controlar en tiempo real la deposición y la reestructuración del metal a temperatura ambiente.
“Nuestra técnica se basa en la idea de que si el metal de mayor energía superficial forma la capa, el área superficial de la partícula quiere minimizarse, por lo que aprieta la esfera”, explica el primer autor Nobutomo Nakamura. «Sin embargo, si hay una interdifusión de metales, la estructura de las partículas de núcleo y capa está más dispersa. Así que rastreamos la diferencia en la forma de las partículas usando un resonador piezoeléctrico».
Los cambios de forma se rastrearon mediante el crecimiento de nanopartículas en estrecha proximidad entre sí en un sustrato y luego monitoreando la distancia entre partículas a través de la resistencia.
Si el campo eléctrico excitado por el resonador hacía que los electrones se movieran entre partículas separadas, la resistencia era alta porque los espacios interrumpían el flujo. Sin embargo, si las partículas se propagan y se tocan formando un camino continuo, la resistencia disminuye. Esta información se usó luego para interpretar lo que sucedía dentro de las partículas.
El sistema se utilizó para estudiar tres combinaciones diferentes de dos metales, depositados en los dos órdenes. Se comprobó que las deposiciones podían seguirse en tiempo real y que la deposición de oro seguida de paladio conducía notablemente a la interdifusión, formando partículas core-shell de estructura opuesta al orden de deposición.
«Nuestra técnica ofrece la posibilidad de refinar la preparación de nanopartículas bimetálicas de núcleo y cubierta», dice el profesor asociado Nakamura. «Este control debería conducir al diseño personalizado de nanomateriales para aplicaciones como la detección de hidrógeno y el procesamiento sostenible».
