A:Immagini di un filo di rame sottoposto a sostituzione galvanica quando immerso in una soluzione a base di argento. Le vignette associate illustrano il meccanismo di sostituzione del rame e dell'argento, con conseguente rivestimento d'argento del filo.
Le reazioni di sostituzione galvanica forniscono un modo elegante per trasformare nanoparticelle solide in complesse morfologie cave. Convenzionalmente, la sostituzione galvanica viene studiata fermando la reazione a diversi stadi e caratterizzando i prodotti ex situ. Le osservazioni in situ mediante microscopia elettronica a cellule liquide possono fornire informazioni sui meccanismi, velocità e possibili modifiche delle reazioni di sostituzione galvanica nell'ambiente della soluzione nativa.
I ricercatori del Brookhaven National Laboratory hanno utilizzato la microscopia elettronica a celle liquide per studiare le reazioni di sostituzione galvanica tra modelli di nanoparticelle d'argento e soluzioni acquose di sale di palladio. Le loro osservazioni in situ seguono la trasformazione delle nanoparticelle d'argento in nanostrutture cave di argento-palladio. Mentre le nanogabbie argento-palladio hanno morfologie simili a quelle ottenute in esperimenti di controllo ex-situ, le velocità di reazione sono molto più elevate, indicando che il fascio di elettroni influenza fortemente il processo di tipo galvanico nella cella a liquido. Utilizzando scavenger aggiunti alla soluzione acquosa, i ricercatori hanno identificato il ruolo dei radicali generati tramite radiolisi da elettroni ad alta energia nella modifica delle reazioni galvaniche.
Capire come controllare le reazioni di sostituzione galvanica nelle nanoparticelle è importante per sfruttare questi materiali nelle applicazioni, come contenitori su scala nanometrica per la diagnostica e la somministrazione di farmaci, agenti di miglioramento del contrasto nell'imaging biomedico, o piattaforme per facilitare le reazioni chimiche.
Funzionalità CFN:La struttura di microscopia elettronica CFN ha fornito un microscopio elettronico a trasmissione ambientale con un supporto speciale che può accettare la cella liquida.
B:Immagini al microscopio elettronico della reazione di sostituzione galvanica, trasformando una nanoparticella d'argento in una nanostruttura cava argento/palladio.
In alto:sequenza di immagini STEM che seguono l'evoluzione in tempo reale di una nanoparticella d'argento in una struttura cava argento/palladio in una soluzione a base di palladio. In basso:sequenza di immagini STEM che seguono l'evoluzione in tempo reale di una nanoparticella d'argento in una struttura cava argento/palladio in una soluzione a base di palladio con aggiunta di isopropanolo. In questo caso, la particella d'argento non si svuota completamente. Infatti, la reazione si sposta verso la crescita, e si forma una nanostruttura di guscio Ag core-Pd.
