Одна из интереснейших областей исследования – создание двух- и трехмерно упорядоченных массивов наночастиц. Этот интерес постоянно подогревается и использованием – или перспективами возможного использования – таких сверхрешеток (СВР) в различных областях, где важна их особенность – изменение оптических, электроннотранспортных и магнитных свойств с упорядочением частиц. Кристаллография таких сверхрешеток определяется, в первую очередь, размером и формой частиц, поскольку связывающие их силы представляют собой слабые Ван дер Ваальсовы взаимодействия, поэтому именно их геометрия и определяет упаковку решетки. Интерес к этой области породил множество подходов к синтезу таких систем, однако большинство из них реализуется в среде органических растворителей и требуют затем дополнительной обработки системы для уменьшения размера частиц. Кроме того, требуется дополнительная обработка для снижения разброса частиц по размерам, поскольку для образования СВР такой разброс должен быть сведен к минимуму.
Типичный способ синтеза серебряных СВР сводится к следующему. Наночастицы серебра растворяются в неполярных органических растворителях, полученный коллоидный раствор наносится на медную сетку с нанесенным на нее слоем угля и затем сушится в чистой комнате несколько часов. Нанесение коллоидного раствора на медную сетку можно проводить как распрыскиванием, так и при погружении сетки в раствор.
Преимущества водного синтеза в том, что вода, обладая хорошей теплопроводностью, позволяет избежать локальных перегревов. Кроме того, вода нетоксична, а также является хорошим растворителем для многих полярных и ионных соединений и солей. Однако несмотря на это водный синтез использовал лишь Kimura с коллегами, и его метод включал 12-недельную процедуру уменьшения разброса размера частиц. Young же с коллегами предлагают одностадийный несколькочасовой метод синтеза, позволяющий получить СВР серебра без дополнительных обработок. Для этого они использовали коллоидный раствор серебра с двумя связывающими молекулами – олеата натрия и ароматической карбоновой кислоты – который самоорганизуется благодаря сферической форме частиц и их близкому размеру, что и наблюдалось при перенесении раствора на медную сетку с последующей сушкой под излучением инфракрасной лампы. При этом образовывалась почти идеальная гексагональная сетка.
Введение дополнительно молекул олеата натрия и ароматической карбоновой кислоты удерживает частицы серебра от агрегации и окисления, что достигается благодаря использованию олеата натрия; однако без кислоты наблюдается разброс по размерам.
По данным TEM происходит организация как коллоидных частиц, так и конечных частиц серебра с образованием гексагональной сетки.
Олеат натрия - классический реагент для стабилизации коллоидов. Ещё с детства помню книжицу "Ёж в стакане" с подробными методиками получения коллоидов.