PREPARACIÓN SIMULTÁNEA DE NANO-ESFERAS
Y NANO-CILINDROS DE AU
Ezequiel R. Encina, Juan C. Ferrero, Eduardo A. Coronado
INFIQC- Centro Láser de Ciencias Moleculares
Departamento de Fisicoquímica - Facultad de Ciencias Químicas
Universidad Nacional de Córdoba
Pab. Argentina Ala I - 2° Piso Ciudad Universitaria 5000 - Córdoba
e-mail: coronado@mail.fcq.unc.edu.ar
Introducción
La síntesis y preparación de materiales en la nanoescala se ha convertido en un área de intensa actividad en los últimos años. Muchos esfuerzos están siendo destinados a desarrollar métodos que permitan que obtener nanopartículas (NPs) con estrecha distribución de formas y tamaños. La motivación de estos estudios viene dada por la posibilidad de diseñar materiales (nanoestructuras) con propiedades únicas dado que las NPs tienen propiedades físicas y químicas diferentes de las que presentan los átomos o moléculas aisladas y diferentes también a las que presenta el sólido extendido. Esto es debido, en parte, a la gran relación superficie/volumen y al confinamiento espacial de los electrones.1-3 Se ha propuesto que el control de la materia en la nanoescala es clave para lograr importantes avances en diversas áreas como la informática, la medicina y las comunicaciones.4 Este optimismo no sólo se basa en la tremenda miniaturización de esta escala, sino también por los beneficios que pueden obtenerse explotando las nuevas propiedades que surgen de la nanoestructuración.
Recientemente, nuevas técnicas litográficas5 como el perfeccionamiento de métodos puramente químicos6 han hecho posible sintetizar NPs de metales nobles en un amplio intervalo de formas y tamaños. Actualmente existen, básicamente, dos métodos químicos diferentes que permiten preparar NPs con forma de varilla de sección circular: unos emplean plantillas de óxidos con poros cilíndricos y otros utilizan surfactantes adecuados que inducen el crecimiento de las NPs en una dirección preferencial.7
En este trabajo se implementó una estrategia de síntesis basada en un método de crecimiento mediado por semillas8 y que utiliza bromuro de hexadecyltrimetilamonio (CTAB) como agente surfuctante, la molécula más ampliamente empleada para obtener nanocilindros (NRs) en medios acuosos.
Metodología
La estrategia empleada consta de varios pasos. El primero consiste en la obtención de NPs de Au semillas de acuerdo al siguiente esquema:
HAuCl4 + Na3C6H5O7 NaBH4 Semillas de Au
Una vez preparadas las semillas son agregadas a una solución de crecimiento:
HAuCl4 + CTAB + Semillas Ác. Ascórbico sción. de crecimiento
En la solución de crecimiento ocurre la reacción que da como resultado NPs de mayor tamaño comparadas con las semillas. Las NPs así preparadas son caracterizadas mediante espectroscopía visible-NIR y microscopía de transmisión electrónica (TEM). Las fotografías obtenidas se analizaron con el software ImageJ.
Resultados
La Figura 1 muestra un espectro de extinción típico de las Nps obtenidas con la estrategia descripta arriba, mientras que la Figura 2 y 3 son fotografías TEM de la muestra cuyo espectro de extinción correspondiente se muestra en la Figura 1. El análisis de las fotografías TEM indica que existen dos poblaciones de NPs, cada una con dimensiones y formas bien definidas. Por un lado, una población de NPs esféricas cuyo diámetro medio es de 30 nm y por otro lado, en menor proporción, NRs de aproximadamente 70 nm de longitud y 15 nm de diámetro. Estas observaciones permiten interpretar el espectro de extinción de la muestra como el resultado de diferentes contribuciones. El máximo de extinción a 527 nm corresponde a la resonancia del plasmón superficial de las NPs de Au esféricas. De acuerdo a la teorías de dispersión los NRs sintetizados deberían presentar dos resonancias plasmónicas.9 Estas bandas se corresponden con el máximo en el espectro de extinción observado a 850 nm asignada a la excitación longitudinal del plasmón de los NRs de Au . La banda del plasmón transversal, no se observa debido a que está enmascarada por la intensa banda de extinción de plasmón superficial de las NPs esféricas. La menor intensidad de estas bandas está de acuerdo con la menor fracción de NRs comparada con la de esferas (ver imágenes TEM).
Figura 1
Figura 2 Figura 3 50 nm 50 nm
Conclusiones
Se han sintetizado NPs esféricas y cilíndricas en forma simultánea mediante métodos de química coloidal. Es importante notar que si bien se obtienen dos poblaciones de NPs con diferente forma, cada una de estas distribuciones es altamente monodispersa en sus dimensiones geométricas. El análisis de los espectros de extinción está de acuerdo con las características morfológicas de las NPs sintetizadas y con la abundancia relativa de NRs respecto a NPs esféricas. En el futuro se planea separar estas poblaciones utilizando membranas o técnicas de centrifugado lo cual permitirá obtener partículas altamente monodispersas de tamaño y forma definido.
Referencias
1J.H.Hodak, A.Henglein, G.V.Hartland. J. Phys. Chem. B. 2000, 104, 9954.
2J.Z.Zhang. J. Phys. Chem. B. 2000, 109, 7239.
3W.P.McDonnell, J.P.Novak, L.C.Brosseau III, R.R.Fuierer, R.C,Tenent. J.Phys. Chem. B. 2000, 104, 8925.
4M.C.Cortie. Gold Bulletin, 2004, 37, 12.
5C.A.Mirkin, R.L.Letsingr, R.C.Mucic, J.J.Storhoff. Nature, 1996, 382, 607.
6J.J.Storhoff, A.A.Lazarides, R.C.Mucic, C.A. Mirkin, R.L.Letsingr, G.C.Schatz. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 4640.
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7B.Nikoobakth, A.El-Sayed. Chem. Mater. 2003, 15, 1957.
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9 K.L.Kelly, E.A.Coronado, L.L.Zhao, G.C.Schatz. J. Phys. Chem. B. 2003, 107, 668 (feature article).
