Nanoparticules d'aluminium

Les nanoparticules d'aluminium (Al) possèdent des propriétés optiques, physiques et chimiques uniques qui en font des candidats pour une utilisation dans diverses applications, allant de la nanophotonique et de la catalyse à la préparation de composites à haute énergie. Grâce à un contrôle précis du processus de synthèse, nanoComposix a la capacité de fabriquer une variété de formes et de tailles et d'optimiser les propriétés plasmoniques pour votre application. Vous trouverez ci-dessous quelques exemples de la diversité des configurations de nanoparticules d'aluminium réalisables avec nanoComposix, notamment les nanosphères, les nanocubes à coque de silice et les nanoparticules à facettes.

Plasmoniques en aluminium : réglables de l'UV au NIR

Les nanoparticules d'aluminium absorbent et diffusent la lumière avec une efficacité extraordinaire grâce à une forte interaction de la lumière avec les électrons de conduction sur la surface métallique de la nanoparticule. Lorsqu'ils sont excités par la lumière d'une longueur d'onde spécifique, ces électrons de conduction subissent une oscillation collective appelée résonance plasmonique de surface (SPR) et cette oscillation fait que les intensités d'absorption et de diffusion des nanoparticules d'aluminium sont beaucoup plus élevées que celles des nanoparticules non plasmoniques de taille identique.

L'or et l'argent sont des exemples courants de nanoparticules plasmoniques utilisées dans les technologies nanométriques, car les propriétés optiques de ces matériaux peuvent être ajustées dans les parties visible et proche infrarouge (NIR) du spectre, fournissant ainsi une réponse utile pour les diagnostics, les traitements, l'affichage. technologies, et plus encore. Les nanomatériaux à base d'aluminium offrent des capacités supplémentaires, avec une réponse optique qui s'étend dans la région ultraviolette (UV). Cette extension du pic SPR dans la région UV est appréciable par rapport à l’argent et à l’or, comme le montre le graphique ci-dessous.

Graph showing peak wavelength of aluminum, silver, and gold

En fonction de la taille et de la forme des nanoparticules d'aluminium, leur extinction peut également être réglée pour fournir une large absorbance depuis l'UV, dans le visible et dans le proche infrarouge, comme le montrent les spectres de différentes tailles de nanoparticules d'aluminium ci-dessous.

UV-vis of aluminum at various sizes

Passivation des oxydes de surface et réactivité des particules

Les nanoparticules d'aluminium forment naturellement une coque d'oxyde auto-limitée qui assure une stabilité à long terme et permet une multitude de modifications de surface pour des applications spécifiques. Bien que l’oxyde de surface des nanoparticules d’aluminium soit chimiquement distinct de l’alumine en vrac, sa chimie est caractéristique des oxydes métalliques, permettant une conception rationnelle du ligand pour une dispersibilité et une fonctionnalité optimales. L'oxyde de surface sert également d'espaceur diélectrique, idéal pour les applications nanophotoniques.

Les nanoparticules d'aluminium synthétisées chimiquement fournissent l'aluminium de la plus haute pureté avec des dimensions nanométriques. La teneur en aluminium actif varie de 75 à 95 %, selon la taille des nanoparticules d'aluminium. L’oxyde de surface natif des nanoparticules d’aluminium représente le reste du poids de l’échantillon. La fine couche d'oxyde offre une stabilité à long terme dans les conditions ambiantes, bien que l'eau puisse pénétrer dans la coque et oxyder les nanoparticules d'aluminium en nanoparticules d'hydrure d'oxyde d'aluminium de très grande surface. Une stabilité aqueuse améliorée est obtenue par passivation des nanoparticules d'aluminium avec des polymères organiques, des structures métallo-organiques ou d'autres coques d'oxyde métallique. Les nanoparticules d'aluminium non passivées s'oxydent de manière exothermique lorsqu'elles sont chauffées au-dessus du point de fusion de l'aluminium (600 °C), ce qui convient à une utilisation dans les composites à haute densité énergétique.

Applications des nanoparticules d'aluminium

Nanophotonique

Les nanoparticules d'aluminium sont de nouveaux matériaux plasmoniques dotés de propriétés optiques qui s'étendent dans l'UV, ce qui les distingue des nanoparticules d'or et d'argent qui possèdent des propriétés plasmoniques dans le visible et le NIR. Le contrôle de la forme et de la structure cristalline des nanoparticules d’aluminium permet ainsi des recherches fondamentales en plasmonique UV et en nanophotonique. Orienter la forme des nanoparticules d'aluminium vers des morphologies cubiques et concaves permet de concentrer l'énergie lumineuse sur les coins et les pointes pointus des particules, créant ainsi de fortes améliorations de champ localisées utiles pour la détection et la photocatalyse. L'oxyde de surface confère une fonctionnalité unique dans les applications de détection et constitue un espaceur diélectrique intégré pour étudier et utiliser les phénomènes améliorés par les plasmons.

20 nm aluminum
40 nm aluminum
80 nm aluminum

Photocatalyse

La surface des nanoparticules d’aluminium peut être décorée de petits îlots de nanoparticules de métaux de transition pour produire des photocatalyseurs de nanoparticules bimétalliques « antenne-réacteur ». Lorsqu'il est illuminé, le noyau plasmonique en aluminium force l'excitation des plasmons dans les îlots de métaux de transition, augmentant ainsi leur capacité à exploiter la lumière pour conduire des transformations chimiques. La synthèse modulaire de nanoparticules d'aluminium décorées de métaux de transition permet la fabrication rationnelle de photocatalyseurs de nanoparticules spécifiques aux réactions chimiques industriellement pertinentes.

Composites à haute densité d'énergie

Les nanoparticules d'aluminium de faible pureté fabriquées par des méthodes physiques ont fait l'objet de recherches approfondies pour leur utilisation dans des explosifs, des carburants et d'autres composites à haute densité énergétique. Les nanoparticules d'aluminium fabriquées chimiquement sont des alternatives de haute pureté dotées de propriétés physiques et optiques supérieures qui sont facilement ajustées en fonction du contrôle de la synthèse des nanoparticules d'aluminium. Par exemple, les petites nanoparticules d’aluminium absorbent fortement les UV, tandis que les particules plus grosses sont de puissants diffuseurs optiques. Un ajustement plus poussé de la morphologie peut produire de gros nanofils d'aluminium, ce qui donne naissance à un matériau capable d'absorber fortement la lumière UV et le proche infrarouge en raison de leurs diamètres minces et de leurs rapports d'aspect élevés. Un contrôle précis de la taille, de la forme et des réponses optiques associées des nanoparticules d'aluminium permet d'étudier la cinétique de combustion dépendante de la taille et de la forme afin de maximiser l'énergie libérée par l'oxydation des nanoparticules d'aluminium.

Synthèse personnalisée de nanoparticules d'aluminium chez nanoComposix

Alors que de nombreux autres fabricants utilisent des méthodes de synthèse « descendantes » pour décomposer l'aluminium en vrac en nanoparticules, nanoComposix utilise des méthodes de synthèse colloïdale pour fabriquer des nanoparticules d'aluminium, produisant des particules de haute pureté avec un contrôle précis de la morphologie et de la taille. Contactez-nous dès aujourd'hui pour vous renseigner sur les nanoparticules d'aluminium adaptées à vos besoins de développement.

Des questions ou besoin d'un devis ?

Cliquez ici pour plus d’informations sur les nanoparticules d’aluminium nanoComposix disponibles à l’achat.


Ressources supplémentaires

  1. Ekinci, HH Solak et JF Löffler, Résonances plasmoniques de nanoparticules et de nanotiges d'aluminium. Journal de physique appliquée 104 , 083107 (2008) aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2999370
  2. Ashish Rai, Donggeun Lee, Kihong Park et Michael R. Zachariah, Importance du changement de phase de l'aluminium dans l'oxydation des nanoparticules d'aluminium. Le Journal de chimie physique B 2004 108 (39), 14793-14795 pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp0373402
  3. Benjamin D. Clark, Christian R. Jacobson, Minhan Lou, David Renard, Gang Wu, Luca Bursi, Arzeena S. Ali, Dayne F. Swearer, Ah-Lim Tsai, Peter Nordlander et Naomi J. Halas, les nanocubes d'aluminium ont des propriétés tranchantes Coins. ACS Nano 2019 13 (8), 9682-9691 pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.9b05277
  4. Dayne F. Swearer, Hangqi Zhao, Linan Zhou, Chao Zhang, Hossein Robatjazi, John Mark P. Martirez, Caroline M. Krauter, Sadegh Yazdi, Michael J. McClain, Emilie Ringe, Emily A. Carter, Peter Nordlander, Naomi J. Halas, Complexes antenne-réacteur pour la photocatalyse. Actes de l'Académie nationale des sciences, août 2016 , 113 (32) 8916-8920 www.pnas.org/content/113/32/8916
  5. David Renard, Shu Tian, Arash Ahmadivand, Christopher J. DeSantis, Benjamin D. Clark, Peter Nordlander et Naomi J. Halas, Nanocristaux d'aluminium stabilisés à la polydopamine : stabilité aqueuse et détection du benzo[a]pyrène. ACS Nano 2019 13 (3), 3117-3124 pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.8b08445
  6. Dayne F. Swearer, Samuel Gottheim, Jay G. Simmons, Dane J. Phillips, Matthew J. Kale, Michael J. McClain, Phillip Christopher, Naomi J. Halas et Henry O. Everitt, Surveillance des réactions chimiques avec la spectroscopie rotationnelle térahertz. ACS Photonics 2018 5 (8), 3097-3106 pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsphotonics.8b00342
  7. Lin Yuan, Minhan Lou, Benjamin D. Clark, Minghe Lou, Linan Zhou, Shu Tian, Christian R. Jacobson, Peter Nordlander et Naomi J. Halas, Réactivité dépendant de la morphologie d'un photocatalyseur plasmonique, ACS Nano 2020 14 (9) , 12054-12063 pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c05383

Produits connexes

Titre de la collection

Titre de la collection

Titre de la collection

Titre de la collection

Titre de la collection

Titre de la collection

Titre de la collection

Titre de la collection

Injection CSS pour les bits extensibles

Utilisez cette zone pour fournir des informations textuelles supplémentaires sur ce bloc extensible.