A :Images d'un fil de cuivre subissant un remplacement galvanique lorsqu'il est immergé dans une solution à base d'argent. Les dessins associés illustrent le mécanisme de remplacement du cuivre et de l'argent, résultant en un revêtement d'argent du fil.
Les réactions de remplacement galvanique offrent un moyen élégant de transformer des nanoparticules solides en morphologies creuses complexes. Classiquement, le remplacement galvanique est étudié en arrêtant la réaction à différents stades et en caractérisant les produits ex situ. Les observations in situ par microscopie électronique à cellules liquides peuvent donner un aperçu des mécanismes, taux et modifications possibles des réactions de remplacement galvanique dans l'environnement de la solution native.
Des chercheurs du Brookhaven National Laboratory ont utilisé la microscopie électronique à cellules liquides pour étudier les réactions de remplacement galvanique entre des modèles de nanoparticules d'argent et des solutions aqueuses de sel de palladium. Leurs observations in situ suivent la transformation des nanoparticules d'argent en nanostructures creuses d'argent-palladium. Alors que les nanocages argent-palladium ont des morphologies similaires à celles obtenues dans des expériences de contrôle ex-situ, les vitesses de réaction sont beaucoup plus élevées, indiquant que le faisceau d'électrons affecte fortement le processus de type galvanique dans la cellule liquide. En utilisant des capteurs ajoutés à la solution aqueuse, les chercheurs ont identifié le rôle des radicaux générés par radiolyse par des électrons de haute énergie dans la modification des réactions galvaniques.
Comprendre comment contrôler les réactions de remplacement galvanique dans les nanoparticules est important pour exploiter ces matériaux dans des applications, tels que des conteneurs à l'échelle nanométrique pour le diagnostic et l'administration de médicaments, agents de rehaussement de contraste en imagerie biomédicale, ou des plates-formes pour faciliter les réactions chimiques.
Capacités du CFN :L'installation de microscopie électronique du CFN a fourni un microscope électronique à transmission environnemental avec un support spécial qui peut accepter la cellule liquide.
B :Images de microscopie électronique de la réaction de remplacement galvanique, transformer une nanoparticule d'argent en une nanostructure creuse d'argent/palladium.
En haut :Séquence d'images STEM qui suivent l'évolution en temps réel d'une nanoparticule d'argent en une structure creuse argent/palladium dans une solution à base de palladium. En bas :Séquence d'images STEM qui suivent l'évolution en temps réel d'une nanoparticule d'argent en une structure creuse argent/palladium dans une solution à base de palladium additionnée d'isopropanol. Dans ce cas, la particule d'argent ne se creuse pas entièrement. En réalité, la réaction se déplace vers la croissance, et une nanostructure noyau Ag-enveloppe Pd est formée.
