Наноструктуры, собранные из наночастиц благородных металлов, имеют огромные возможности практического применения как в химической и биохимической сенсорике, так и для создания оптоэлектронных устройств. Перспективным направлением исследований в этой области является комбинация различных металлов в пределах одной частицы. По сравнению с монометаллическими биметаллические структуры обладают повышенной физико-химической стабильностью и селективностью в каталитических реакциях. Примерами таких структур могут служить наностержни с наконечниками из другого металла (end-capped nanorods) и частицы, построенные по типу ядро/оболочка (core/shell nanoparticles). Авторы недавно опубликованной работы предложили новый подход, основанный на восстановлении серебра на концах золотых наностержней или вокруг Au частиц. В статье также показана зависимость формы и состава гибридных наночастиц от количества восстановителя, состава раствора и pH среды.
Исходные наностержни (рис. 1а) были синтезированы из зародышей (seed-mediated method) в растворе, содержащем органические стабилизаторы (CTAB и BDAC) в присутствии нитрата серебра. В качестве восстановителя использовалась аскорбиновая кислота (АК). Выращенные таким образом стержни служили исходным материалом для всех последующих синтезов. В зависимости от условий эксперимента (см. таблицу на рис. 1) удавалось получить частицы различной морфологии.
При уменьшении относительного количества аскорбиновой кислоты наностержни вырастают несколько длиннее (рис 1b). Увеличение содержания АК в реакционной смеси позволяет получать стержни гантелеобразной формы (рис. 1с). Добавление в реакционную смесь нитрата серебра (рис. 1d) сопровождалось ростом слоя серебра на концах исходных стержней толщиной от 2 до 6 нм. Согласно данным электронной дифракции, при этом образуются исключительно монокристаллические структуры (рис. 2). Механизм роста серебра на концах наностержней представлен на рисунке 3. Уменьшение кислотности среды приводит к образованию структур типа ядро/оболочка (рис. 1e,f). При этом толщина серебряного слоя напрямую зависит от водородного показателя среды: чем больше значение pH, тем более толстая оболочка из серебра образуется.
Различная архитектура полученных композитов значительно влияет на оптические свойства частиц (рис. 3). Образование серебряного слоя на концах стержней приводит к незначительному смещению полосы поглощения, однако образование Ag - оболочки сопровождается значительным фиолетовым смещением спектральных линий. При этом значение коэффициента поглощения структур данного типа увеличивается на 300% по сравнению с Au наностержнями с аналогичным параметром анизотропии.
Полученные Au/Ag стержни могут быть использованы в сенсорике в качестве рассеивателей с высокой разрешающей способностью. Кроме того, данная работа открывает новое направление для создания бинарных наноструктур с уникальными функциональными свойствами.
Работа “Synthesis of Complex Au/Ag Nanorods by Controlled Overgrowth” опубликована в журнале Advanced Materials.
