LA RELACIÓN MORFOLOGÍA-ESTRUCTURA EN NANOPARTÍCULAS DE AU: UN ESTUDIO EXPERIMENTAL EMPLEANDO DIFRACCIÓN DE ELECTRONES

Abstract

"Aunque los mecanismos de crecimiento de nanopartículas son aún especulativos, se considera que la estructura de los centros de nucleación, también conocidos como semillas, podrían tener un rol determinante en la morfología de las nanopartículas a través de relaciones defectos cristalinos-morfología. En el presente trabajo y con el objetivo de profundizar en estas relaciones, se sintetizaron distintas nanopartículas anisotrópicas, las cuales se analizaron desde una perspectiva estructural, empleando difracción de electrones. La síntesis de nanopartículas anisotrópicas (barras, platos y decaedros) se llevó a cabo mediante distintos procesos de nucleación heterogénea (Turquevich, poli-oíl, etc.). Mientras que para el análisis estructural se implementaron y usaron novedosas técnicas de caracterización (Difracción de Electrones en Precesión o PED y Difracción de Electrones con Haz Convergente de Amplio Angulo o LACBED). Haciendo uso de la técnica PED, se profundizó la estructura de nanoplatos triangulares (NPT), explicando la presencia de “Reflexiones prohibidas 1/3 (422)” a través de un modelo de dos fases: la bien caracterizada cúbica (Aufcc) y otra novedosa fase hexagonal (Auhex). Mediante el análisis de los ejes zonales hexagonales [112-3] y [5-143] de la fase Auhex, se determinaron los siguientes parámetros de red (a= 0.2870 nm, c= 0.7348 nm, alfa= 90° y beta= 120°). Además de que se determinó que el grupo espacial P6 es el más probable, ya que no se identificaron ausencias sistemáticas. La estructura encontrada, posee la siguiente relación (c/a = 2.56), la cual no satisface el criterio de una estructura compacta, siendo el alótropo de Au, con mayor anisotropía en los parámetros de red, reportado hasta el momento. Las fases analizadas mantienen relaciones de orientación auto consistentes como se expresa a continuación: (111 )fcc ∕ ∕ (0001)hex y [12-1 ]fcc ∕ ∕ [101-0]hex . El conjunto de observaciones anteriores, permitió redactar un modelo de crecimiento cristalino, el cual sugiere que las semillas estructuradas con apilamiento ABAB, preceden a todas aquellas nanopartículas que exhiben morfología 2D tipo “plato”, estableciendo una relación directa entre la estructura de los núcleo cristalino (semillas) y la morfología final de la nanopartícula."

"Nanoparticle’s growth mechanism still remaining speculative. However, it has been suggested that morphology of anisotropic particles may be restricted to the seeds structure, where structural defects may be essential for controlling morphology. In order to understand defect-morphology relationships, on this work several anisotropic nanoparticles were synthetized and analyzed from a structural perspective using electron diffraction. Nanoparticles such as rods, plates and decahedra, were synthetized using optimized seed mediated procedures (Turquevich, poly-oil, etc.). Nanoparticles were further analyzed by advanced diffraction techniques such as Precession Electron Diffraction (PED) and Large Angle Convergent Beam Electron Diffraction (LACBED). On this work PED acquisition had a pivotal role for determining the structure of triangular nanoplates (NPT), explaining the so called “1/3 (422) Forbidden Reflections" through a two-phase model. Where the well-known cubic (Aufcc) and a novel hexagonal phase (Auhex) coexist even close to microscale. By analyzing the Auhex on [112-3] y [5-143] zone axis patterns, lattice parameters were determined as a = 0.2870 nm, c = 0.7348 nm, alpha= 90 ° and beta = 120 °. In addition, the space group P6 was determined as the most probable, since no systematic absences were identified. Lattice parameter ratio for Auhex (c/a = 2.56) does not satisfy the h.c.p. criteria, exhibiting the highest anisotropy on lattice parameters reported so far. Both phases (Auhex and Aufcc) holds self-consistent orientation relationships as is expressed below: (111)fcc ∕ ∕ (0001)hex and [12-1]fcc ∕ ∕ [101-0]hex . Based on previous observations, a crystal growth model was suggested. On this model Au seeds with ABAB stacking sequence (Auhex structure) promote 2D “plate” morphology, establishing a direct relationship between the structure of crystalline of seeds and the final morphology of this type of anisotropic nanoparticle."