(PhysOrg.com) -- En ny studie från forskare vid North Carolina State University kastar ljus över hur en teknik som vanligtvis används för att tillverka nanopartiklar av en metall kan utökas till att skapa nanopartiklar som består av två metaller – och som har avstämbara egenskaper. Studien ger också insikt i de optiska egenskaperna hos några av dessa nanopartiklar.

Att justera de optiska egenskaperna hos nanopartiklar är av intresse för applikationer som säkerhetsteknik, och för användning för att göra kemiska reaktioner mer effektiva – som har flera industriella och miljömässiga tillämpningar.

Forskarna skapade kärna/skal nanopartiklar med en guldkärna och silverskal, såväl som legerade nanopartiklar, som blandar guld och silver. Forskarna karakteriserade också de optiska egenskaperna hos dessa nanopartiklar. "Silver och guld har unika optiska egenskaper som härrör från deras specifika interaktioner med ljusets elektriska fält, " säger Dr Joe Tracy, en biträdande professor i materialvetenskap och teknik vid NC State och medförfattare till en artikel som beskriver studien. "Genom att manipulera förhållandet mellan metallerna, och om nanopartiklarna har kärna/skal eller legeringsstrukturer, vi kan ändra deras optiska egenskaper med kontroll."

Forskarna syntetiserade nanopartiklarna med en teknik som kallas "matsmältningsmognad". Tekniken har använts för att skapa enmetallpartiklar i ungefär ett decennium, men det har gjorts begränsade studier av nanopartiklar av kärna/skal och legeringar som skapats med matsmältningsmognad. Dock, den här studiens omfattande karaktär kan göra den vanligare.

"Den här studien, tillsammans med relaterat arbete av andra, visar att matsmältningsmognad är en gångbar metod för att skapa multi-komponent metall nanopartiklar. Vi använde guld och silver, men samma principer skulle sannolikt gälla för andra metaller, " säger Tracy. "Vår detaljerade utvärdering av denna syntetiska metod borde hjälpa andra forskare att utforska andra typer av binära metallnanopartiklar."

Matsmältningsmognad är beroende av användningen av ligander, som är små organiska molekyler med delar som binder direkt till metaller. Liganderna är vanligtvis förankrade i nanopartiklarnas metallkärnor och förhindrar att nanopartiklarna klumpar ihop sig, vilket gör att de kan suspenderas i lösning. Matsmältningsmognad sker när liganderna kan transportera metallatomer från kärnan av en nanopartikel till en annan – vilket resulterar i en mer homogen storleksfördelning bland nanopartiklarna.

Forskarna använde matsmältningsmognad för att skapa en lösning av guldnanopartiklar av liknande storlek. När de införde silveracetat i lösningen, liganderna transporterade silveratomer till ytorna på guldnanopartiklarna, resulterar i nanopartiklar med guldkärnor och silverskal.

Forskare överförde sedan nanopartiklarna till en andra lösning, som innehåller en annan ligand. Uppvärmning av denna andra lösning till 250 grader Celsius fick metallerna att diffundera in i varandra - skapa nanopartiklar gjorda av en guld-silverlegering.

Forskarna skapade också nanopartiklar av guld-silverlegering genom att hoppa över steget att skapa skal, införa silveracetat i den andra lösningen, och höja temperaturen till 250 grader Celsius. Denna "genvägs"-metod har fördelen av att förenkla kontrollen över guld-till-silver-förhållandet för legeringen.