Étude à résolution temporelle de la corrosion spécifique à un site dans une nanoparticule d'argent monocristallin

Introduction

Les particules métalliques à l'échelle nanométrique sont des objets très intéressants en raison de leur forte interaction avec la lumière [1, 2]. Cet effet est appelé résonances plasmoniques de surface localisées (LSPR), et son origine se trouve dans l'oscillation des électrons des particules induite par la lumière. De telles particules présentent une absorption élevée, une efficacité de diffusion élevée et une forte nanofocalisation de la lumière irradiée. C'est la base pour une utilisation de ces particules comme capteur [3], étiquette optique [4], impression couleur [5] et chauffage local [6, 7], dans différentes techniques d'amélioration comme la fluorescence [8, 9], Raman spectroscopie (SERS) [10], ou pour la photo-catalyse [11, 12]. Les performances de bon nombre de ces effets peuvent être améliorées en passant de la forme sphérique de base des particules à des particules plus anisotropes [13]. L'or est le matériau le plus couramment utilisé pour les particules plasmoniques en raison de ses propriétés optiques relativement bonnes et de son excellente stabilité chimique [14]. Cependant, l'argent présente de meilleures propriétés optiques en raison de son faible amortissement intrinsèque, mais son inconvénient réside dans sa plus faible stabilité chimique. Par conséquent, il est important d'étudier l'altération des nanoparticules d'argent afin d'améliorer leur stabilité, ce qui permet une utilisation plus large de celles-ci.

Bien que des recherches sur l'oxydation [15] ou la corrosion de l'argent (dans le cadre de notre article le terme « corrosion » couvre toutes les réactions Ag(0) ➔ Ag1+ indépendamment du produit tel que l'oxyde et le sulfure) puissent être trouvées dans la littérature, elles traitent préférentiellement des processus électrochimiques sur des électrodes plus grandes ou des couches d'argent [16], mais rarement sur des particules nanométriques individuelles [17]. L'argent a tendance à se ternir induit par H₂ S, SO₂ , NON₂ , et Cl₂ [18]. Ces agents complexants nucléophiles et d'autres catalysent l'oxydation de l'argent [19]. La gravure oxydative qui en résulte peut entraîner des changements dans le comportement optique des nanostructures d'argent. La sulfuration induite chimiquement sur les bords des triangles d'argent en solution conduit à un décalage vers le rouge de leurs spectres [20]. En plus de ce mécanisme de corrosion, les nanoparticules d'argent montrent une forte oxydation en présence d'oxygène pur [21, 22]. De plus, l'oxydation induite électrochimiquement peut initier des changements morphologiques des particules polycristallines d'argent de forme triangulaire [23]. Dans cet article, nous avons étudié la stabilité chimique des nanoparticules d'argent monocristallines de forme triangulaire (TrNP) et les implications des changements possibles sur leurs excellentes propriétés plasmoniques [24, 25]. Les TrNPs peuvent être synthétisés avec élégance dans une solution par des approches chimiques humides [26, 27]. Nous avons déposé les TrNPs de la solution sur des substrats et les avons stockés dans des conditions ambiantes. La forme anisotrope des TrNP amène les TrNP à se fixer sur une surface avec leur grand côté, et par conséquent, leur orientation cristallographique est bien déterminée. Ceci n'est pas facilement réalisable avec des particules isotropes telles que des sphères. Nous avons pu observer le processus d'altération pendant des heures au niveau d'une seule particule en surveillant les changements morphologiques et optiques en utilisant respectivement la microscopie à force atomique et la micro-spectroscopie. L'article décrit les résultats de cette observation et propose un modèle expliquant les observations.

Matériaux et méthodes

Synthèse et immobilisation de triangles d'argent

Les triangles d'argent ont été synthétisés selon une méthode colloïdale en deux étapes [26], en utilisant une configuration microfluidique pour la production de graines [28]. Les particules résultantes avec des dimensions de 80 à 100  nm × 8 nm (longueur du bord × hauteur) présentent un LSPR de ~ 710 nm. Les solutions des nanoparticules ont été stockées dans l'obscurité et une atmosphère d'argon à 4°C. Pour l'investigation dans l'air, les particules ont été immobilisées sur des substrats de verre avec des motifs de chrome (structures photolithographiques pour la localisation des particules) par chimie du silane [29]. Par conséquent, 1 % de 3-aminopropyl-triéthoxysilane préhydrolysé (APTES, Sigma-Aldrich Chemie GmbH Munich, Allemagne) ont été incubés à température ambiante pendant 10 min puis lavés avec de l'eau. Dix microlitres de la solution de particules diluée à 1:10 (~ 3.1 × 10 ¹⁰ P/ml) ont été incubés pendant 10 min sur un agitateur à plate-forme (Vi-bramax 100, Heidolph Instruments GmbH &Co.KG, Schwabach, Allemagne) à 300 min, lavés à nouveau et séchés. Les échantillons séchés ont été immédiatement transférés pour caractérisation.

Caractérisation de la morphologie et des propriétés optiques

La caractérisation morphologique des triangles a été réalisée par microscopie à force de balayage (AFM). Par conséquent, un Nanoscope IIIa de dimension 3100 (DI, Santa Barbara, CA USA) a été utilisé sur l'air en mode tapotement avec des pointes standard en silicium (Tap300, Budget Sensors). Pour l'AFM unique, le logiciel d'évaluation des données Gwyddion 2.28 (Institut tchèque de métrologie, Brno, République tchèque) a été utilisé. Pour l'évaluation des séries chronologiques de données AFM, un logiciel auto-écrit dans Matlab à l'aide de la bibliothèque DipImage a été utilisé. Les nanoparticules ont été caractérisées par MET (HR-TEM, JEM 3010 Jeol, Tokyo, Japon). Les spectres de diffusion de particules uniques ont été mesurés avec une micro-spectroscopie implémentée dans un AxioImager Z1.m (Carl Zeiss, Jena, Allemagne) en utilisant une lampe au tungstène avec une température de couleur de 3200 K. Un spectromètre SpectraPro SP2300i avec une caméra Pixis 256 (à la fois Princeton Instruments, Trenton, NJ, USA) a été couplé par fibre optique au microscope [30]. Les spectres résultants ont été normalisés en fonction de la source lumineuse et du signal de fond.

Simulation électromagnétique

Les spectres de diffusion des particules d'argent et des particules d'argent avec la protubérance ont été calculés par la méthode des éléments finis implémentée dans un progiciel Comsol Multiphysics (version 4.3b, module RF). Le modèle de TrNP a été défini comme un prisme à base triangulaire équidistante. Les bords étaient arrondis par une courbure sphérique d'un diamètre égal à la hauteur du prisme. La constante diélectrique de l'argent a été tirée de Johnson et Christy [31]. L'espace calculé a été divisé en quatre domaines. Le premier domaine contenait le TrNP et le second domaine la pointe corrodée. Le troisième domaine était une sphère contenant le TrNP plus le domaine de pointe corrodé avec la taille de la moitié de la longueur d'onde et de l'indice de réfraction calculés de l'air. Le quatrième domaine était une couche parfaitement assortie entourant le domaine aérien et a été utilisé pour minimiser la réflexion du champ. Les spectres de diffusion ont été calculés par intégration du flux de puissance à travers une surface du domaine de l'air (troisième).

Résultats et discussion

Observation de l'anisotropie morphologique dans le processus de dégradation des TrNP

Des nanoparticules monocristallines de forme triangulaire équilatérale d'argent (TrNP) ont été synthétisées chimiquement avec succès en solution. Le côté moyen du triangle était de 100 nm et une épaisseur moyenne de 8 nm. Une image MET représentative des TrNPs est sur la Fig. 1a. La solution TrNP avait une couleur bleue et ses spectres d'extinction présentaient un pic fort autour de 710  nm (voir Fig. 1b). Ce pic provient du mode plasmon dipolaire situé dans le plan du TrNP [32]. Les particules ont été immobilisées sur un substrat de verre à faible densité afin de résoudre le TrNP dans un microscope optique avec une configuration d'éclairage en fond noir. Une image d'un tel échantillon est montrée dans la Fig. 2a1. Les TrNP uniques déposés sont visibles sous forme de points rouges (taches à diffraction limitée) dans l'image. La couleur rouge correspond à la lumière diffusée du plasmon dans les TrNPs (~ 710 nm). Étant donné que la position spectrale du pic de plasmon est assez sensible aux petits changements de forme de la particule ou à la présence d'une particule voisine, il existe une certaine variation dans la couleur et l'intensité des taches. Parallèlement, une petite zone de l'échantillon a été enregistrée par l'AFM (indiquée par un carré blanc sur la figure 2a1) comme présenté sur la figure 2a2. L'image AFM confirme que la plupart des particules ont une forme triangulaire et sont peu (non agrégées) déposées à la surface. L'image 3D d'un exemple de TrNP (carré rouge sur la figure 2a2) est présentée sur la figure 2a3, et elle montre que le TrNP est plat avec une hauteur de 8  nm (lignes de profil orange dans le graphique sous l'image).

un Image MET des nanoparticules d'argent de forme triangulaire. b Spectre d'extinction des NP correspondantes. c Schéma de la structure cristallographique de la nanoparticule d'Ag de forme triangulaire

Images en fond noir de la même zone sur un substrat de verre avec des TrNP (lignes blanches—motifs de chrome pour la localisation des particules) immédiatement après le dépôt (a1 ) et 24 h après le dépôt laissé dans les conditions standard de laboratoire à l'air (b1 ). Les carrés blancs indiquent les zones des images AFM de topologie enregistrées immédiatement après le dépôt (a2 ) et 24 h après dépôt (b2 ). Images de topologie 3D agrandies d'une seule particule (indiquées par des carrés dans a2 et b2 ) immédiatement après le dépôt (a3 ) et 24 h après dépôt (b3 ). Les lignes indiquent la position de la ligne de profil affichée dans le graphique entre les images 3D

La sonde a ensuite été laissée pendant 24 h dans des conditions normales de laboratoire à l'air. Ensuite, les mêmes zones qu'auparavant ont été étudiées par microscopie optique et microscopie à force atomique pour sa stabilité. Les images en fond noir (voir Fig. 2b1) ont immédiatement montré l'altération des TrNPs. L'intensité des taches de diffusion a fortement diminué (ou complètement diminué) et la couleur est passée du rouge au vert/bleu. Un aperçu très intéressant du mécanisme de dégradation du TrNP révèle l'image topologique AFM enregistrée (voir Fig. 2b2). Les particules sont toujours présentes sur le substrat, mais elles ont subi des changements morphologiques distincts. La forme triangulaire initiale est toujours visible, mais présente des protubérances supplémentaires, qui sont confinées latéralement (~ 50 nm) et situées uniquement sur les extrémités et les bords des TrNP. Ces protubérances s'étendent considérablement sur la surface plane des TrNP (~ 20 nm, comparez les lignes de profil bleue et orange sur la figure 2b3), et ainsi, elles sont facilement visibles sur l'image de topologie AFM.

Mesure résolue dans le temps de la dégradation des TrNP

Une étude résolue en temps des changements topologiques dans des TrNP uniques a été réalisée afin de mieux comprendre le mécanisme de la corrosion des particules. Dans l'expérience, les TrNP ont été déposés sur les puces, puis l'échantillon a été scanné par AFM en mode continu pendant plusieurs heures dans une zone spécifique de la surface ayant plusieurs TrNP immobilisés. En raison de la lenteur du processus d'acquisition des données AFM avec une résolution spatiale élevée, la résolution temporelle a été limitée à environ 30 min. Un exemple enregistré de la séquence temporelle de la corrosion du TrNP est présenté sur la figure 3a. La figure montre la représentation 3D des TrNP à différents moments de 0 à 10,1 h. Au début, le TrNP présente une forme triangulaire régulière avec une surface supérieure plate et une hauteur moyenne de ~ 8 nm. Dans les 8 premières heures, il n'y a aucun signe visible de changements morphologiques. Elle est suivie d'une période d'environ 1 h de forte croissance d'une protubérance à la pointe du triangle, qui atteint environ 20  nm de hauteur. Par la suite, plus aucun changement dans la morphologie n'est observé.

un Représentation 3D d'images AFM d'une seule nanoparticule d'argent de forme triangulaire pendant la corrosion (rouge/seconde à partir de la courbe du haut dans la section b ) La barre sous l'image représente le temps ou l'enregistrement par rapport au temps total (10,1 h). b Graphique de l'évolution temporelle de la corrosion des NPs pour douze NP différentes provenant de trois échantillons différents (les lignes sont décalées de 1 pour une meilleure visibilité). Les barres bleues estiment le temps majeur (75 %) de la corrosion. En médaillon :images AFM de la NP au début, pendant la corrosion la plus forte (milieu de la barre bleue dans le graphique) et à la fin de la mesure

Afin de pouvoir comparer le processus de corrosion entre différents TrNP, le processus a dû être quantifié à partir des images AFM en définissant un paramètre de corrosion reflétant le processus de corrosion. Bien que la corrosion soit caractéristique avec la croissance de la protubérance de la pointe, les changements topologiques ne sont pas identiques (voir Fig. 2b2). Malheureusement, un bruit trop important imposé à l'acquisition à long terme des données AFM ainsi que des artefacts d'imagerie induits par la taille finie de la pointe AFM ont évité une définition du paramètre de corrosion comme l'augmentation relative du volume des TrNPs. Au lieu de cela, la planéité des TrNPs et l'effet de la croissance horizontale de la protubérance ont été utilisés. Nous avons défini les paramètres de corrosion CPn(t ) = CP(t )/CP(0), CP(t ) = max(hauteur de TrNP)(t )/moyenne(hauteur de TrNP)(t ), où t est l'heure de l'enregistrement. Pour une particule idéalement plate (pas seulement de forme triangulaire restreinte), CP(t ) paramètre est égal à un. La croissance d'une protubérance localisée dans l'espace provoque une augmentation du CP(t ) paramètre. En raison des artefacts d'imagerie inhérents à l'AFM (convolution de la pointe, bruit, etc.), le CP(t ) le paramètre n'est pas égal à un et varie légèrement d'une particule à l'autre ; le paramètre de corrosion CPn(t ) est normalisé à un pour le début de la mesure. Nous sommes conscients du fait que cette définition n'est pas tout à fait générale, mais elle nous permet de quantifier le processus de corrosion dans notre cas.

Trois mesures AFM indépendantes résolues en temps sur différents échantillons ont été effectuées. La taille de balayage a été limitée à quelques micromètres afin d'obtenir une haute résolution de la topologie TrNP, et par conséquent, seules quelques particules ont été mesurées. De plus, une lente dérive spatiale du balayage AFM sur une longue période a également réduit la zone de balayage pour un traitement ultérieur. Par conséquent, à partir de ces mesures, la corrosion de douze TrNPs a été suivie et leur paramètre de corrosion CPn(t ) au fil du temps est représenté sur la figure 3b. Toutes ces courbes suivent les mêmes tendances que le processus observé sur la figure 3a (phase constante, augmentation du signal, phase constante). Par conséquent, un ajustement sigmoïde a été appliqué sur ces courbes (voir Fichier supplémentaire 1 :Figure S1). A partir de l'ajustement, l'heure de début de la corrosion et la période de temps de la corrosion la plus forte ont été définies. Elles sont représentées sous forme de barres bleues dans chaque courbe de la figure 3b (valeurs également dans le fichier supplémentaire 1 : figure S1b,c). Les données montrent que dans la plupart des particules, la corrosion agit en moins d'une heure, mais qu'une corrosion plus longue se produit également. De plus, le point de départ de la corrosion apparaît stochastique. Les images AFM à côté des courbes représentent le TrNP au début de la mesure, au moment de la forte corrosion, et à la fin de la mesure. La croissance de la saillie de la pointe des TrNP est visible sur ces images. Le paramètre de corrosion a également été calculé pour un TrNP non altéré dans chaque mesure afin de vérifier la validité de la définition de CPn(t ). Les courbes sont présentées dans le fichier supplémentaire 1 :Figure S2, et les images AFM dans l'encart montrent qu'il n'y a pas eu de croissance des protubérances dans ces particules. Le CPn(t ) les courbes sont constantes, ce qui valide la définition du paramètre de corrosion.

Les observations du processus de corrosion spécifique à la pointe des TrNPs peuvent être expliquées par le modèle de la structure cristallographique de la particule. Selon Aherne et al. [26], une nanoparticule d'argent triangulaire est constituée de 3 couches empilées parallèlement au grand côté de la particule (voir l'image de la Fig. 1c). Les couches supérieure et inférieure sont des couches fcc (structure cubique à faces centrées) à faible défaut avec une orientation {111} sur les plans supérieur et inférieur du triangle. En raison de la forte présence de défauts dans la couche médiane, la structure cristallographique de cette couche est réarrangée en hexagone fermé compact (hcp). Ce modèle est utilisé pour expliquer la formation anisotrope 2D des triangles dans la solution. Parce que la couche hcp est moins stable que la couche fcc (fcc est la structure cristalline naturelle de l'argent), la croissance (ajout d'atomes d'argent) est beaucoup plus rapide aux bords de la structure hcp plutôt qu'au {111} et {100} faces dans la couche fcc. Il existe également d'autres modèles d'Ag TrNP [33], sans la couche hcp, essayant d'expliquer la formation des particules. Cependant, dans notre étude, la présence de la couche de hcp riche en défauts peut être bien utilisée pour expliquer les changements morphologiques observés au cours de la corrosion. La particule est stable pendant un certain temps jusqu'à ce que le processus de corrosion soit initié (processus stochastique). La corrosion commence avec la probabilité la plus élevée des défauts dans les couches de hcp, qui n'est accessible que du côté des particules. Parce que la couche hpc est la plus accessible depuis les pointes triangulaires, la corrosion commence là. Pendant la phase forte de la corrosion, les atomes d'argent de la couche hcp sont principalement impliqués et la protubérance croît de manière isotopique (sous forme de sphère) avec l'augmentation de son volume. La croissance se termine lorsque l'atome d'argent dans la couche de hcp ne peut plus diffuser efficacement jusqu'à la position de la saillie. Un effet similaire des particules triangulaires creuses a été observé par un remplacement galvanique de l'argent par de l'or [34].

Certains groupes de recherche ont étudié la corrosion des nanomatériaux d'argent tels que les nanofils synthétisés chimiquement [35], les triangles d'argent [36] et les nanotiges fabriquées par lithographie électronique [37]. Toutes ces études se sont focalisées sur les processus de corrosion sur des durées beaucoup plus longues (plusieurs jours/semaines) mais avec une fréquence d'échantillonnage beaucoup plus faible que dans notre cas. Ils ont utilisé la microscopie électronique (SEM/TEM) pour imager les changements morphologiques des particules, et ils ont observé une formation de particules ultra-petites à côté des particules corrodées. Mais ces techniques de microscopie électronique ne permettent pas de suivre le processus de corrosion en temps réel, car il nécessite du vide pour fonctionner et, par conséquent, seuls des instantanés d'échantillons principalement différents à différents moments sont effectués. Nous suggérons que certaines des particules ultra-petites observées dans ces publications sont initialement formées par notre mécanisme documenté d'une croissance sur les pointes des particules d'argent. Et seulement après, ils sont transportés à côté des particules corrodées. Le transport pourrait être initié, par exemple, par des forces capillaires dans la couche microscopique de H₂ 0 à la surface d'un substrat ou même par des dommages radiolytiques ou induits par un faisceau d'électrons hautement énergétique traversant l'échantillon lors de l'étude MET [35].

Spectroscopie optique des TrNPs corrodés

Les changements de couleur des TrNPs au cours de la corrosion observée sur les Fig. 2a et b ont été étudiés plus en détail par une micro-spectroscopie à particule unique. Les TrNPs ont été immobilisés sur un substrat, et leurs images AFM topologiques et leurs spectres de diffusion ont été enregistrés. Après 20 h, la topologie AFM des particules et leurs spectres ont été à nouveau enregistrés. Trois exemples de nanoparticules subissant le processus de corrosion sont présentés sur la figure 4a. Au début de la mesure, les TrNP présentent une belle forme triangulaire avec une surface supérieure plate comme le montrent leurs images AFM et leurs spectres de diffusion montrent un pic de plasmon spécifique autour de 700  nm (lignes vertes). Les images AFM des TrNP enregistrées après 20 h indiquent que la particule s'est corrodée et que des protubérances (de différentes tailles) se sont développées à leurs extrémités. Les spectres de diffusion sont complètement supprimés (seule la particule supérieure possède encore un double pic faible très large).

un Spectres de diffusion de trois particules avant (vert) et après (bleu) leur corrosion. Les spectres de chaque particule ont reçu un décalage de 1,1 pour une meilleure visibilité. Encart—leurs images AFM correspondantes avant et après la corrosion montrant des protubérances développées. b Spectres de diffusion optique simulés pour une nanoparticule d'argent de forme triangulaire pur (d = 0) et nanoparticule avec une protubérance sur la pointe et avec des tailles différentes (d = 1, 2, 3 × t ). L'encart montre la géométrie calculée de TrNP avec la corrosion

Une simulation électromagnétique (basée sur la méthode des éléments finis [38]) a été réalisée afin de vérifier si une protubérance placée sur la pointe des TrNPs a une si forte influence sur les spectres de diffusion des particules et quelle est l'influence de la taille de la saillie. Tout d'abord, le spectre de diffusion des TrNP d'argent a été calculé et il présente le pic de plasmon caractéristique (voir Fig. 4b—ligne bleue). Ensuite, la protubérance a été simplifiée par une sphère et, comme première estimation du matériau, le sulfure d'argent a été utilisé (voir l'encadré de la figure 4b). Les spectres ont été calculés pour différentes tailles de sphère (1, 2 et 3 fois la hauteur TrNP) afin de simuler la croissance de la protrusion (tracée sur la figure 4b). La présence de la protubérance entraîne un fort amortissement et un élargissement du pic même pour la plus petite taille; une augmentation supplémentaire de la taille n'a qu'un faible impact. Cette simulation est en accord avec les données expérimentales. Des résultats similaires ont été obtenus lorsque d'autres matériaux de protubérance (par exemple l'oxyde d'argent) ont été supposés. La raison du fort amortissement est le champ électromagnétique très localisé sur la pointe des TrNP et la forte absorption de la protrusion. Par conséquent, la simulation soutient l'idée que les protubérances sont en argent corrodé, ce qui conduit à un fort amortissement de la résonance plasmonique (Ag₂ O, Ag₂ S, Ag₂ CO₃ ).

Dans l'atmosphère, concentrations typiques de gaz sulfureux réduits avec des taux de sulfuration élevés, tels que H₂ S, OCS, SO₂ , et CS₂ , suffisent à amorcer le processus de corrosion [35]. De plus, le sulfure de carbonyle OCS est le principal gaz corrosif s'il n'y a pas de sources d'hydrogène sulfuré H₂ S (OCS + H₂ 0 → H₂ S + CO₂ ) [39]. Trois mécanismes de corrosion des particules d'argent sont suggérés dans la littérature [36] :premièrement, la conversion directe en Ag₂ S ; deuxièmement, dissolution oxydative de Ag(0) ➔ Ag1+ suivie d'une précipitation sous forme d'Ag₂ S ; et troisièmement, la dissolution oxydative de Ag(0) Ag1+ suivie d'une précipitation sous forme de nanoparticules d'Ag qui se termine par la conversion en Ag₂ S. Les techniques couramment utilisées (telles que la diffraction des rayons X ou la structure fine d'absorption des rayons X étendue) [40] pour déterminer la structure atomique d'un cristal nécessitent de grands volumes d'échantillon et, par conséquent, elles ne peuvent pas être utilisées pour l'analyse d'une seule particule. . La microcopie électronique à transmission (MEB/MET) permet la détection de la présence d'Ag₂ S dans une seule particule indirectement en analysant l'espacement des franges du réseau [36]. Alternativement, la spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie (EDS) permet l'analyse élémentaire d'un échantillon [35]. Néanmoins, nos échantillons (nanoparticules immobilisées sur des copeaux de verre) ne sont pas adaptés à l'investigation en microscopie électronique en raison de la charge du substrat de verre. Pour éviter cela, nous avons recouvert la puce de verre d'une fine couche de polymère de conduction (Clevios P), avant le dépôt de particules d'argent. L'analyse XDS - réalisée sur des amas de nanoparticules afin d'obtenir un signal suffisant - n'a pas confirmé la présence de soufre (données non présentées). Cependant, nous envisageons que le processus de corrosion est altéré - nous n'avons pas observé la protubérance caractéristique sur les particules dans les images SEM. Il se peut que les propriétés de surface influencent la corrosion (par exemple, en modifiant la présence d'une couche microscopique de H₂ 0 à la surface du substrat [36] en raison des changements d'hydrophilie du substrat). Par conséquent, dans nos conditions expérimentales, nous n'avons pas pu déterminer la composition de la protubérance observée et quel type de mécanisme de corrosion se produit.

Conclusion

Cette étude a montré au niveau d'une seule particule que les particules d'argent monocristallin de forme triangulaire se corrodent à l'air de manière hautement anisotrope. La corrosion est un processus discontinu avec une période de croissance rapide de saillies à partir des pointes des particules de forme triangulaire. La croissance de la saillie est associée à la perte immédiate de la résonance plasmonique dans ces particules, qui est provoquée par le fort amortissement du champ électromagnétique localisé dans la saillie. Ce comportement peut être expliqué par le modèle cristallographique de la particule triangulaire consistant en une couche de hcp riche en défauts prise en sandwich entre des couches cristallographiques de fcc plus stables. Ces nouvelles observations peuvent être utilisées pour améliorer la stabilité de ces particules en ne recouvrant que les extrémités des TrNPs par un matériau plus stable comme l'or. D'autre part, le résultat peut aider à concevoir des nanoparticules d'argent avec une activité catalytique améliorée.

Disponibilité des données et des matériaux

Les ensembles de données générés et/ou analysés au cours de la présente étude sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable.

Abréviations

APTES :

1% de 3-aminopropyl-triéthoxysilane pré-hydrolysé

EDS :

Spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie

fcc :

Structure cubique à faces centrées

hcp :

Structure hexagonale fermée emballée

LSPR :

Résonances plasmoniques de surface localisées

SEM :

Microscopie électronique à balayage

SERS :

Spectroscopie Raman à surface augmentée

TEM :

Microscopie électronique à transmission

TrNP :

Nanoparticules de forme triangulaire