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Unravelling the nucleation, growth, and faceting of magnetite-gold nanohybrids.
Journal of Materials Chemistry B ( IF 6.1 ) Pub Date : 2020-05-06 , DOI: 10.1039/c9tb02721a Yulia A Nalench 1 , Igor V Shchetinin 2 , Alexander S Skorikov 3 , Pavel S Mogilnikov 2 , Michael Farle 4 , Alexander G Savchenko 2 , Alexander G Majouga 5 , Maxim A Abakumov 1 , Ulf Wiedwald 6
Journal of Materials Chemistry B ( IF 6.1 ) Pub Date : 2020-05-06 , DOI: 10.1039/c9tb02721a Yulia A Nalench 1 , Igor V Shchetinin 2 , Alexander S Skorikov 3 , Pavel S Mogilnikov 2 , Michael Farle 4 , Alexander G Savchenko 2 , Alexander G Majouga 5 , Maxim A Abakumov 1 , Ulf Wiedwald 6
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The chemical synthesis of nanoparticles with a preassigned size and shape is important for an optimized performance in any application. Therefore, systematic monitoring of the synthesis is required for the control and detailed understanding of the nucleation and growth of the nanoparticles. Here, we study Fe3O4-Au hybrid nanoparticles in detail using probes of the reaction mixture during synthesis and their thorough characterization. The proposed approach eliminates the problem of repeatability and reproducibility of the chemical synthesis and was carried out using laboratory equipment (standard transmission electron microscopy, X-ray diffraction, and magnetometry) for typically 10 μL samples instead of, for example, a dedicated synthesis and inspection at a synchrotron radiation facility. From the three independent experimental techniques we extract the nanoparticle size at 12 stages of the synthesis. These diameters show identical trends and good quantitative agreement. Two consecutive processes occur during the synthesis of Fe3O4-Au nanoparticles, the nucleation and the growth of spherical Fe3O4 nanoparticles on the surface of Au seeds during the heating stage and their faceting towards octahedral shape during reflux. The final nanoparticles with sizes of 15 nm Fe3O4 and 4 nm Au exhibit superparamagnetic behavior at ambient temperature. These are high-quality, close to stoichiometric Fe3O4 nanocrystals with nearly volumetric magnetic behavior as confirmed by the presence of the Verwey transition. Understanding the processes occurring during the synthesis allows the nanoparticle size and shape to be adjusted, improving their capabilities in biomedical applications.
中文翻译：
揭示磁铁矿-金纳米杂化物的形核，生长和刻面。
具有预定大小和形状的纳米粒子的化学合成对于在任何应用中优化性能至关重要。因此，需要对合成进行系统监控，以控制和详细了解纳米颗粒的形核和生长。在这里，我们使用合成过程中反应混合物的探针及其全面表征来详细研究Fe3O4-Au杂化纳米颗粒。拟议的方法消除了化学合成的可重复性和可重复性的问题，并且使用实验室设备（标准透射电子显微镜，X射线衍射和磁力计）对通常为10μL的样品进行了替代，例如，采用了专门的合成方法在同步辐射装置进行检查。从三种独立的实验技术中，我们提取了12个合成阶段的纳米颗粒尺寸。这些直径显示出相同的趋势和良好的定量一致性。在Fe3O4-Au纳米颗粒的合成过程中，发生了两个连续的过程，在加热阶段，Au种子表面球形的Fe3O4纳米颗粒的形核和生长，在回流过程中朝向八面体形状。最终的纳米颗粒尺寸为15 nm Fe3O4和4 nm Au在环境温度下表现出超顺磁行为。这些是高质量的，接近化学计量的Fe3O4纳米晶体，具有几乎体积的磁行为，这通过Verwey跃迁的存在得以证实。了解合成过程中发生的过程可以调整纳米粒子的大小和形状，
更新日期：2020-03-17
中文翻译：
揭示磁铁矿-金纳米杂化物的形核，生长和刻面。
具有预定大小和形状的纳米粒子的化学合成对于在任何应用中优化性能至关重要。因此，需要对合成进行系统监控，以控制和详细了解纳米颗粒的形核和生长。在这里，我们使用合成过程中反应混合物的探针及其全面表征来详细研究Fe3O4-Au杂化纳米颗粒。拟议的方法消除了化学合成的可重复性和可重复性的问题，并且使用实验室设备（标准透射电子显微镜，X射线衍射和磁力计）对通常为10μL的样品进行了替代，例如，采用了专门的合成方法在同步辐射装置进行检查。从三种独立的实验技术中，我们提取了12个合成阶段的纳米颗粒尺寸。这些直径显示出相同的趋势和良好的定量一致性。在Fe3O4-Au纳米颗粒的合成过程中，发生了两个连续的过程，在加热阶段，Au种子表面球形的Fe3O4纳米颗粒的形核和生长，在回流过程中朝向八面体形状。最终的纳米颗粒尺寸为15 nm Fe3O4和4 nm Au在环境温度下表现出超顺磁行为。这些是高质量的，接近化学计量的Fe3O4纳米晶体，具有几乎体积的磁行为，这通过Verwey跃迁的存在得以证实。了解合成过程中发生的过程可以调整纳米粒子的大小和形状，
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