Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Серебряные нанонити (А), плавно превращающиеся в золотые нанотрубки (B,C,D - последовательно)
Процесс превращения с большей детализацией в пространстве и времени.
Черными стрелками указаны места разделения нанонити на две, синими - отверстия в оболочке нанотрубки, сквозь которые идет вымывание растворяемого серебра
Схема микроскопа для наблюдения процесса in situ
Схема травления тонких и толстых нанонитей

Меняем серебро на золото ... нанонитями

Ключевые слова:  гальваническое замещение, нанонити, нанотрубки, рентгеновская микроскопия

Опубликовал(а):  Чепиков Всеволод Николаевич

16 сентября 2011

Иногда требуется получить наноструктуры, полые изнутри. И если углеродные нанотрубки сами собой растут полыми, то для получения полых металлических наноструктур: нанотрубок или “клеток” (то есть оболочек кубика) - приходится повозиться. К счастью, уже существует технология так называемого гальванического замещения, делающая это возможным. Идея ее проста и понятна: изготовляется шаблонная сплошная наноструктура из более активного металла и помещается в раствор менее активного металла. После этого активный металл постепенно окисляется и растворяется, а на его поверхности растет слой менее активного металла, восстанавливающегося из раствора. И так происходит, пока более активный металл внутри наноструктуры не растворится полностью.

Группа американских ученых выращивает таким способом полые нанотрубки золота с использованием сплошных нанонитей серебра. В качестве прекурсора золота они используют раствор HAuCl4, постепенно окисляющий серебро, согласно уравнению:

3Ag + AuCl4- --> 3Ag+ + 4Cl- + Au

Казалось бы, ион серебра с ионом хлора должны образовывать твердые частицы хлорида серебра, но этого не происходит, так как концентрация ионов серебра мала и произведение растворимости AgCl не превышается.

Для изучения механизма протекания процесса исследователи следили за ним in situ при помощи просвечивающего рентгеновского (!) микроскопа. (Применение просвечивающего электронного микроскопа в данном случае невозможно из-за чрезмерного поглощения электронов раствором, а тонкий слой раствора не позволит свободно протекать гальваническому замещению).

Удалось обнаружить, что растворение серебра начинается в районе дефектов нанонити, видимых в качестве ямок на ее поверхности. Это связано с тем, что там кристаллическая решетка искажена и атомы обладают дополнительной энергией. Тонкие нанонити при этом могут фрагментироваться, что приводит к получению отдельных кусков нанотрубок. В случае более толстых нанонитей, получается сплошная протяженная нанотрубка, а дефект на этом месте впоследствии (после полного растворения серебра) заращивается.


Источник: Nano Letters



Комментарии
Юный максималист, 16 сентября 2011 19:51 
Интересно, а произведение растворимости не превышается даже у поверхности растворяющегося серебра?
Владимир Владимирович, 17 сентября 2011 14:36 
Растворы обычно порядка 10-5 М. Плюс у поверхности комплексанты/стабилизаторы серебра. Плюс идет редокс.

Такие вот факторы тому, что вроде как никто не замечал, что образование хлорида серебра - существенный фактор.

(Я тоже весьма удивлялся про это)
ПР зависит от дисперсности материала. Так что может и не превышается. Кроме того, возможно образование тетрахлораурата серебра.
Владимир Владимирович, 17 сентября 2011 14:43 

Произведение растворимости - термодинамическая(!) четко заданная константа.
Растворимость собственно зависит.
Ни растворимость, ни ПР от дисперсности не зависит - только кинетика (скорость растворения).
Про концентрации у них написано: According to the stoichiometric relationship in eq. (1), the maximum concentration of Cl- ions is (4/3)[Ag+] = 1.3x10-6 mol/L. The product of the maximum concentrations of Ag+ and Cl- ions is (9.7x10-7) x (1.3x10-6) = 1.3x10-12, that is more than 100 times lower than the solubility product constant (i.e., 1.77x10-10) of AgCl at 25 oC
Владимир Владимирович, 18 сентября 2011 02:50 
Растворимость зависит от дисперсности, так как в химическом потенциале должна учитываться энергия поверхности (не малая для малых частиц), плюс в реальной жизни фактором является то, что сидит на поверхности
Владимир Владимирович, Вы (как всегда) правы :)
Действительно, по закону Оствальда растворимость зависит от кривизны поверхности :)
Владимир Владимирович, термодинамическое ПР - это типа сферического коня в вакууме. Жёстко оговорены растворитель, температура, давление. Предполагается полная диссоциация и отсутствие комплексообразования и гидролиза. Не учитываются посторонние ионы. (То есть можно пользоваться активностями ионов, но обычно этого не делают).
В реальной практике - это уже никакая не константа.
Владимир Владимирович, 20 сентября 2011 15:53 
Александр Ринатович,
ПР четко определены, табулированы, удобны и практически - прекрасная отправная точка - точка опоры для свершений (а не сферический вакуум, от которого практическая польза эквивалентна дырке от бублика).
Кстати, все параметры упомянутые Вами выше параметры можно учесть, если нужно.

И конкретный пример из реальной жизни: в страшном компоте с лигандами, комплексантами, серебро все равно осаждается хлоридом разумно близко к ПР.
Владимир Владимирович,
как раз с галогенидами серебра не всё так просто :(
Вот, например, какая будет концентрация [Ag+] в растворе, содержащем (например) 1 М NaCl и 1 мМ AgNO3? ПРAgCl = 1.8*10-10
Владимир Владимирович, 21 сентября 2011 05:06 
Александр Борисович,
да в жизни многое не так просто :(
Как Вы абсолютно справедливо подразумеваете, не только для галогенидов серебра, но и большинства систем, при большом избытке одного из ионов, особенно лигандов (как в случае хлорида) - необходимо рассматривать равновесия, связанные с образованием комплексов, часто весьма разнообразных.
Термодинамическое описание, конечно, становится математически намного сложнее, но в случае галoгенидов серебра разумно изучено для подсчетов.

В наших "компотах" хлорид редко в избытке
---
Кстати, все параметры упомянутые Вами выше параметры можно учесть, если нужно.
---

Можно, конечно.
Я таким ещё в школе баловался. Дело нехитрое, но исключительно занудное и решаемое только подбором. Поневоле начинаешь ценить практические графики растворимости.
Владимир Владимирович, 17 сентября 2011 14:38 
Автору заметки вопрос на раздумье - почему эту статью опубликовали в НЛ? Что там уникального? (И соответствует ли это (суть) анонсу заметки?)

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Фотонные кристаллы на крыльях Парусника Демолея
Фотонные кристаллы на крыльях Парусника Демолея

IX Международная конференция «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества»
3-7 октября 2022 г. состоится IX Международная конференция "Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества" имени чл.-корр. РАН Бурханова Г.С., которая является международным научным форумом, охватывающим: фундаментальные основы разработки материалов функционального назначения, в том числе металлических, особо чистых, керамических, полимерных и композиционных; технологические основы создания наноматериалов; проблемы анализа, аттестации функциональных наноматериалов и их применение.

XIX Российская ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспирантов «Физико-химия и технология неорганических материалов»
XIX Российская ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспирантов «Физико-химия и технология неорганических материалов» пройдет 18 - 21 октября 2022 года в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН), г. Москва, в очно-дистанционном формате.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Флуоресцентный шёлк можно получить,подкармливая шелковичных червей углеродными точками. Вопрос выживания кота Шрёдингера. Решение фундаментального вопроса об основном состоянии нитрида бора. Обнаружен новый источник затухания спиновых волн в пленках ферритов гранатов.

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2022 году
коллектив авторов
24 - 27 мая пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Пятилетка Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!": что было и что может быть в будущем
Е.А.Гудилин , А.А.Семенова
Уже более 15 лет живет и развивается Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в будущее!". За всю историю Олимпиады было предложено много инновационных решений, охват олимпиадой составил более 50 000 участников по всей Российской Федерации и странам ближнего зарубежья. В статье приводятся статистические данные по Олимпиаде и возможные пути ее дальнейшего развития.

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.