Plasmonische Synthese von metallischen Nanostrukturen

Abstract

Edelmetall‐Nanostrukturen können in gewünschter Zusammensetzung, Größe und Form und mit ebenso maßgeschneiderten Eigenschaften hergestellt werden. Ihre Anwendungsmöglichkeiten sind äußerst vielfältig und reichen von der Medizin bis zur Elektronik. Besonders interessant ist die Möglichkeit, für ihre Synthese Licht zu verwenden. Im Prinzip kann man mit einer Anregungswellenlänge, die von den Nanostrukturen absorbiert wird, das Wachstum der Partikel gezielt steuern und z. B. aus einer heterogenen Ausgangspopulation eine homogene Endpopulation von Nanopartikeln gewinnen. Das beste Beispiel dafür ist die Synthese von Metall‐Nanopartikeln durch chemische Reduktion von Ag+ durch Citrat unter Anregung von Oberflächenplasmonen durch Licht. Als erstes wurde entdeckt, dass sich mithilfe von sichtbarem Licht sphärische Ag‐Nanopartikel in trigonale Ag‐Prismen umwandeln lassen. Diese plasmonische Synthese wurde dann zu einer leistungsfähigen Technik weiterentwickelt, um Ag‐Partikel sowie zahlreiche dimetallische Au‐Ag‐Nanostrukturen mit definierten Morphologien herzustellen. Wir erörtern, welche physikalischen und chemischen Faktoren für die strukturelle Selektion ausschlaggebend sind. Aus den Studien zu den plasmonischen Reaktionen folgern wir dann, welche Überlegungen für das Design der Partikelform wichtig sind. Diese Grundlagen lassen sich auf alle Synthesemethoden für Edelmetall‐Nanokristalle übertragen.

One‐Pot Synthesis of Icosahedral Silver Nanoparticles by Using a Photoassisted Tartrate Reduction Method under UV Light with a Wavelength of 310 nm

“…Solution‐based methods, including citrate reduction, the silver mirror reaction, the polyol process, seed‐mediated growth, and plasmon‐mediated synthesis, can often provide easier processes to synthesize AgNPs with shape‐controlled structures . Compared with other methods, plasmon‐mediated synthesis provides a relatively effective approach to study the mechanism of particle formation because these reactions can be terminated immediately by removing the light source. Mirkin et al.…”

“…It has been found that different reduction agents will strongly affect the shape distributions and product yields of AgNPs by using direct chemical reduction methods . However, not many photoreduction reagents other than sodium citrate have been used or studied in the literature . When the wavelength of an excitation light source is shorter, it is very probable that more photoreduction reagents can be chosen in photochemical or plasmon‐mediated reactions.…”

Gold Triangular Nanoprisms: Anisotropic Plasmonic Materials with Unique Structures and Properties

“…However, the scope of this photochemical strategy was still limited to the synthesis of silver nanoparticles for a long time. A large number of studies have shown that the SPR of the seeds of nanoparticles must be excited to induce irreversible photooxidation of adsorbed sodium citrate, thereby promoting the reduction of silver precursor [69–71] . These photochemical reactions may be driven by high‐energy or hot electron‐hole pairs generated by landau damping during photoexcitation of plasmons on the surface of metal nanoparticles [71,72] .…”

“…A large number of studies have shown that the SPR of the seeds of nanoparticles must be excited to induce irreversible photooxidation of adsorbed sodium citrate, thereby promoting the reduction of silver precursor [69–71] . These photochemical reactions may be driven by high‐energy or hot electron‐hole pairs generated by landau damping during photoexcitation of plasmons on the surface of metal nanoparticles [71,72] . The reduction potential of commonly used gold precursors is lower than that of silver precursors (AuCl 4 − /Au: 0.99 V vs .…”