R:Imagens de um fio de cobre passando por substituição galvânica quando imerso em uma solução à base de prata. Os desenhos associados ilustram o mecanismo de substituição de cobre e prata, resultando no revestimento de prata do fio.
As reações de substituição galvânica fornecem uma maneira elegante de transformar nanopartículas sólidas em morfologias ocas complexas. Convencionalmente, A substituição galvânica é estudada parando a reação em diferentes estágios e caracterizando os produtos ex situ. As observações in situ por microscopia eletrônica de células líquidas podem fornecer informações sobre os mecanismos, taxas e possíveis modificações de reações de substituição galvânica no ambiente de solução nativa.
Pesquisadores do Laboratório Nacional de Brookhaven usaram microscopia eletrônica de células líquidas para investigar reações de substituição galvânica entre modelos de nanopartículas de prata e soluções aquosas de sal de paládio. Suas observações in situ seguem a transformação das nanopartículas de prata em nanoestruturas ocas de prata-paládio. Embora os nanocages de prata-paládio tenham morfologias semelhantes às obtidas em experimentos de controle ex-situ, as taxas de reação são muito mais altas, indicando que o feixe de elétrons afeta fortemente o processo do tipo galvânico na célula líquida. Usando sequestrantes adicionados à solução aquosa, pesquisadores identificaram o papel dos radicais gerados via radiólise por elétrons de alta energia na modificação de reações galvânicas.
Compreender como controlar as reações de substituição galvânica em nanopartículas é importante para explorar esses materiais em aplicações, como recipientes em nanoescala para diagnósticos e distribuição de medicamentos, agentes de aumento de contraste em imagens biomédicas, ou plataformas para facilitar as reações químicas.
Capacidades CFN:a instalação de Microscopia Eletrônica da CFN forneceu um microscópio eletrônico de transmissão ambiental com um suporte especial que pode aceitar a célula de líquido.
B:Imagens de microscopia eletrônica da reação de substituição galvânica, transformar uma nanopartícula de prata em uma nanoestrutura oca de prata / paládio.
Topo:Sequência de imagens STEM que seguem a evolução em tempo real de uma nanopartícula de prata em uma estrutura oca de prata / paládio em uma solução baseada em paládio. Abaixo:Sequência de imagens STEM que seguem a evolução em tempo real de uma nanopartícula de prata em uma estrutura oca de prata / paládio em uma solução à base de paládio com isopropanol adicionado. Nesse caso, a partícula de prata não se torna totalmente oca. Na verdade, a reação muda em direção ao crescimento, e uma nanoestrutura Ag core-Pd shell é formada.
