В последнее время появляется достаточно много сведений о том, что значительная часть общего объема золотых руд нашей планеты представлена наночастицами этого благородного металла. Предпринимаются попытки поисков оптических откликов от этих частиц в приземной атмосфере над месторождениями Au. Поэтому возрастает интерес специалистов геологического профиля к физико-химическим и кристаллографическим свойствам этих объектов, интересных как в научном, так и в практическом отношении.
В этой связи значительный интерес представляет воистину блестящая работа группы химиков из Национального Университета Сингапура, которые разработали метод получения высокосимметричных золотых наночастиц, имеющих форму звездчатых многогранников. Авторам удалось добиться точного контроля формы шипов образующихся наночастиц. Работа опубликована в журнале Journal of the American Chemical Society.
Полученное с помощью методов просвечивающей электронной микроскопии изображение нанозвездочек Au (Wenxin Niu et al./JACS, 2015)
В качестве основы для золотых наночастиц авторы использовали икосаэдрические зародыши, получаемые с помощью ранее известного метода. К раствору зародышей добавляли раствор диметиламина и полимера, стабилизирующего частицы от слипания, а затем золотохлористоводородную кислоту (HAuCl4). В результате реакции из икосаэдрических частиц постепенно образовывались звездчатые многогранники правильной формы — каждый из них обладал 20 шипами. Авторы обратили внимание, что ключевую роль в форме частиц играл диметиламин — в случае его отсутствия частицы получались неправильной формы, а с повышением концентрации заострялись шипы нанозвездочек.
Этапы роста нанозвездочки Au (Wenxin Niu et al./JACS, 2015)
Экспериментируя с добавлением в раствор различных аминов: диметиламин, метиламин, этиламин, октиламин…. ученые получали наночастицы различной, но правильной формы.
Внешний вид нанозвездочек, получаемых с различными аминами: слева-направо: метиламин, этиламин, октиламин (по Wenxin Niu et al./JACS, 2015)
Химики связывают наблюдаемый процесс с сильной избирательной адсорбцией различных аминов различными гранями растущих монокристалликов, положение которых в кубической системе золота можно задавать, как известно, вполне определенными индексами Миллера (например, (100) — вертикальная плоскость, (110) — диагональ куба, параллельная одной из осей решетки, (111) — объемная диагональ куба и пр.).
Понятно, что такая адбсорбция тормозит нормальный рост соответствующей грани, и она начинает разрастаться по площади, а другие грани, напротив, продолжают расти в перпендикулярном к ним направлении, формируя «шипы». Например, при использовании метиламина вместо диметиламина шипы нанозвезд были сформированы плоскостями (753), а при переходе к октиламину — (742). Как это меняет форму наблюдаемых звездчатых многогранников можно видеть на приведенной ниже красочной картине.
Изменение формы многогранников в зависимости от плоскостей, формирующих шипы. (а) {321}, (b) {421}, (c) {431}, (d) {432}, (e), {531}, (f) {532}, (g) {541}, (h) {542}, (i) {543}, (j) {643}, (k) {631}, (l) {742}, (m) {753}, (n) {765}, (o) {761}, (p) {721}. Изображение: Wenxin Niu et al./JACS, 2015
Картина эта, несомненно, хороша, но каковы возможные приложения этих замечательных золотых «нанозвездочек»? Потенциальные возможности их применения достаточно просто просматриваются. Дело в том, что синтез наночастиц точно заданной формы — важная задача для различных применений в нанофотонике. Такие частицы могут открыть путь к исследованию свойств плазмонов в объектах сложной формы. Это, в свою очередь, дает возможность создания различных наносенсоров, оптические свойства которых будут указывать на определенные изменения окружающей среды, в частности и под действием геологически значимых факторов.
П.Л. Смолянский. Центр перспективного развития ВСЕГЕИ.
Источник(и): http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.5b05321 (Wenxin Niu , Yi An Alvin Chua, Weiqing Zhang et al. «Highly Symmetric Gold Nanostars: Crystallographic Control and Surface-Enhanced Raman Scattering Property». J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.5b05321, Publication Date (Web): August 10, 2015).
https://nplus1.ru/news/2015/08/15/nanostars-of-gold
