贵金属纳米粒子

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银纳米粒子 (15nm) 的TEM图像

什么是“贵金属纳米粒子”?
这些更高机能材料是通过在纳米尺度上精确控制金、铂等贵金属而制成的,并根据颗粒结构和表面性质展现出多种特性。目前正在开发金纳米壳粒子和金属簇等变体,预计它们将在催化剂、分析和生物学等领域得到广泛应用。

贵金属纳米粒子性质与块体或分子有所不同。

我们设计并合成具有传统材料所不具备的新功能的贵金属纳米粒子,并开发有助于解决社会问题的新材料。

高分子保护纳米粒子

纳米颗粒通常定义为尺寸在1至100纳米之间的颗粒,它们具有不同于块状金属和分子的独特性质,有望应用于包括催化剂的多种领域。通过用一种称为保护剂的聚合物修饰纳米颗粒表面,可以将其稳定地分散在溶剂中。

贵金属纳米粒子

本公司提供样品的一般纳米粒子溶液
品名 贵金属 粒径 (nm) 保护剂 分布类型
贵金属浓度
(wt.%)
溶剂
Au PVP Au 5~10 PVP※1 4
Pt PVP Pt 2
Pd PVP large Pd 5~20
Pd PVP fine 4
Pt PAA Pt 2 PAA※2 2
Pt PEI Pt 3~5 PEI※3 ~0.5
  • *1:PVP;聚乙烯吡咯烷酮
  • *2:PAA;聚丙烯酸
  • *3:PEI;聚乙烯亚胺
  • 此外,我们将根据咨询进行原型设计。
  • ※量产规模请另行商谈。

TEM照片

贵金属纳米粒子:Pt PVP TEM图像
Pt PVP
贵金属纳米粒子:Pd PVP TEM图像
Pd PVP

金纳米壳粒子

金纳米壳粒子 (220nm) 的STEM照片 (1)

厚度为10nm的金纳米壳

二氧化硅纳米粒子表面涂有Au的粒子 (金纳米壳粒子) 。整个金纳米壳粒子的尺寸可以在80nm至250nm的范围内控制,并且可以具有广泛的光学特性。

特点

  • 厚度小于10nm的超薄壳可以有效地吸收入射光的能量,并且由于整个粒子的比重较小,因此有助于分散稳定性。
  • 它可以稳定地分散在水和有机溶剂中。
  • 用保护剂保护的粒子作为Au浓度可以调制到20wt%左右。
金纳米壳粒子 (220nm) 的STEM照片
金纳米壳粒子 (220nm) 的STEM照片 (2)

白色对比是金色

金纳米壳粒子分散液
金纳米壳粒子分散液:左:100nm,右:220nm

左:100纳米;右:220纳米

该技术用作响应来自可见光的近红外光区域的光的光学材料,例如胶体晶体,表面增强拉曼散射,光热转换材料等,以及用于追求高图像质量的液晶的光学显示器和光传感,等离子体纳米天线,用于癌症检查等的生物传感器等光学设备。

各向异性贵金属纳米粒子

边长约50nm的金纳米立方体SEM图像
边长约50nm的金纳米立方体

可精密控制的金纳米立方体

立方体一边的大小可以精确控制到20-100nm左右。边缘形状也可以从尖锐的调整到圆润的调整。与各向同性球体不同,入射光的方向和角度也会导致由局部表面等离子体共振产生的增强电场各向异性。

金纳米立方体电场增强模拟图

金纳米立方体电场增强模拟图

50纳米金纳米立方体的电场增强模拟表明,沿x轴方向偏振的入射光 (电场) 的强度是入射光的数百倍,集中在边缘。

特点

  • 可以合成其他杆和棱柱形状,包括立方体。
  • 通过控制形状和大小,可以从可见到红外控制局部表面等离子体共振的峰值波长。
  • 以各向异性粒子为核,可以在表面附着其他金属。

预计这项技术将用作一种对可见光到红外光范围有响应的光学材料,用于光电转换、光热转换、催化剂等,以及与生物分子结合用于生物成像。

量子点

量子点SEM图像

可以利用各种光的量子点

一种被称为量子点的半导体纳米粒子。通过适当混合多种金属类和硫族元素,可以制备粒径分布均匀的多元半导体纳米晶。

特点

  • 可以通过控制芯的组成、粒径来调整带隙宽度 (吸收波长) 。
  • 您可以使用各种波长的光,从可见到近红外(Near-InfraRed, NIR)到短波红外(短Wavelength InfraRed, SWIR)。
  • 通过粒子的核壳化和特定原子的掺杂,可以获得高性能的量子点。
  • 不含铅等环境负荷物质。
  • 由于可以制成稳定分散在有机溶剂中的墨水,因此可以使用旋涂等简单方法制膜。
量子点粒径控制示例
量子点的粒径控制的例子 (1)
 
量子点的粒径控制的例子 (2)
用旋涂制膜的粒子的断面图像
用旋涂制膜的粒子的断面图像

本技术有望应用于使用光的各种领域。特别是,它有望用作光电转换材料,如太阳能电池和光传感器,发光材料,如激光和成像。

金属簇

Ag12簇分子模型
Ag12簇分子模型

由接头分子连接的贵金属团簇

由数个到数十个金属原子结合而成的金属簇是粒径4nm以下的微细粒子,作为功能性纳米材料的构成单位备受关注。一般情况下,粒径越小越不稳定,因此本公司开发了通过被称为接头的有机分子连接的材料。

特点

  • 通过接头分子的集成化,实现了高结构稳定性。
  • 通过保持簇之间的距离恒定,可以预期均匀的物理性质表达。
  • 簇以二维排列形成独特的片状结构,并且具有高结晶性。

Ag12团簇聚集体的SEM图像和分子模型

Ag12簇聚合的SEM图像
Ag12簇聚集体的分子模型

相关文献:

DAS, Saikat, et al. Silver cluster-assembled materials for label-free DNA detection.
Chemical Communications, 2023, 59.27: 4000-4003.

预计这项技术将应用于化学传感器、催化剂和电子器件材料。

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