p Há ouro nessas nanopartículas, e costumava haver muita prata, também. Mas grande parte da prata foi drenada, e os pesquisadores querem saber como. p Ligas de ouro-prata são catalisadores úteis que degradam os poluentes ambientais, facilitar a produção de plásticos e produtos químicos e matar bactérias em superfícies, entre outras aplicações. Na forma de nanopartículas, essas ligas podem ser úteis como sensores ópticos ou para catalisar reações de evolução de hidrogênio.

p Mas há um problema:a prata nem sempre fica parada.

p Um novo estudo realizado por cientistas da Rice University e da University of Duisburg-Essen, Alemanha, revela um mecanismo de duas etapas por trás da dissipação da prata, uma descoberta que poderia ajudar a indústria a ajustar ligas de nanopartículas para usos específicos.

p A equipe liderada pelos químicos do Rice Christy Landes e Stephan Link e o estudante de graduação Alexander Al-Zubeidi e o químico Duisburg-Essen Stephan Barcikowski empregou microscopia sofisticada para mostrar como o ouro pode reter prata suficiente para estabilizar a nanopartícula.

p O estudo foi publicado na revista American Chemical Society ACS Nano .

p Os pesquisadores usaram um microscópio de imagem de campo escuro hiperespectral para estudar nanopartículas de liga de ouro e prata contendo um excesso de prata em uma solução ácida. A técnica permitiu que eles acionassem plasmons, ondulações de energia que fluem pela superfície das partículas quando acesas. Esses plasmons espalham luz que muda com a composição da liga.

p "A dependência do plasmon da composição da liga nos permitiu registrar a cinética de lixiviação do íon de prata em tempo real, "disse Al-Zubeidi, autor principal do estudo.

p Al-Zubeidi observou que os filmes de liga de ouro e prata têm sido usados ​​há décadas, frequentemente como revestimentos antibacterianos, porque os íons de prata são tóxicos para as bactérias. "Acho que o mecanismo de liberação de prata foi sugerido a partir de estudos de filmes de liga, mas nunca foi provado de forma quantitativa, " ele disse.

p Inicialmente, íons de prata lixiviam rapidamente das nanopartículas, que literalmente encolhem como resultado. Conforme o processo continua, a estrutura de ouro na maioria dos casos libera toda a prata ao longo do tempo, mas cerca de 25% das partículas se comportam de maneira diferente e a lixiviação de prata é incompleta.

p Al-Zubeidi disse que o que eles observaram sugere que o ouro pode ser manipulado para estabilizar as nanopartículas da liga.

p "Normalmente, a lixiviação de prata duraria cerca de duas horas nas nossas condições, "disse ele." Então, na segunda fase, a reação não acontece mais na superfície. Em vez de, conforme a estrutura de ouro se reorganiza, os íons de prata têm que se difundir através desta rede rica em ouro para alcançar a superfície, onde podem ser oxidados. Isso diminui muito a taxa de reação.

p "Em algum ponto, as partículas tornam-se passivas e mais nenhuma lixiviação pode acontecer, "Al-Zubeidi disse." As partículas se tornam estáveis. Até aqui, nós apenas olhamos para partículas com um teor de prata de 80% -90%, e descobrimos que muitas das partículas param de lixiviar prata quando atingem um teor de prata de cerca de 50%.

p "Essa poderia ser uma composição interessante para aplicações como catálise e eletrocatálise, "disse ele." Gostaríamos de encontrar um ponto ideal em torno de 50%, onde as partículas são estáveis, mas ainda têm muitas de suas propriedades semelhantes às da prata. "

p Compreender essas reações pode ajudar os pesquisadores a construir uma biblioteca de catalisadores de ouro-prata e eletrocatalisadores para várias aplicações.

p Link disse que a equipe do Rice gostou da oportunidade de trabalhar com Barcikowski, líder no campo da síntese de nanopartículas por ablação a laser. "Isso torna possível criar nanopartículas de liga com várias composições e livres de ligantes estabilizadores, " ele disse.

p "Do nosso lado, tínhamos a técnica perfeita para estudar o processo de lixiviação de íons de prata de muitas nanopartículas de liga única em paralelo via imagem hiperespectral, "Landes acrescentou." Apenas uma abordagem de partícula única foi capaz de resolver a geometria intra e interpartículas. "

p "Este esforço permitirá uma nova abordagem para gerar catalisadores nanoestruturados e novos materiais com eletroquímicos exclusivos, propriedades ópticas e eletrônicas, "disse Robert Mantz, gerente de programa de eletroquímica do Gabinete de Pesquisa do Exército, um elemento do Laboratório de Pesquisa do Exército do Comando de Capacidades de Combate do Exército dos EUA. "A capacidade de adaptar catalisadores é importante para atingir o objetivo de reduzir o peso do soldado associado ao armazenamento e geração de energia e permitir a síntese de novos materiais."