Stabilité au sel des nanoparticules

Lorsque les nanoparticules sont exposées à des solutions à haute teneur en sel telles que celles présentes dans la plupart des milieux biologiquement compatibles, une agglomération peut se produire. Selon le matériau, la taille et la surface des nanoparticules, l’agglomération peut se produire instantanément ou sur plusieurs jours. Une fois les particules agglomérées, elles se comportent comme des particules beaucoup plus grosses et peuvent avoir des taux de sédimentation rapides, et les propriétés optiques des particules agrégées sont généralement radicalement différentes de celles des particules dispersées individuellement.

Effet de la surface des nanoparticules sur la stabilité du sel

La stabilité des nanoparticules par rapport au sel dépend fortement de l'agent de coiffage utilisé pour stabiliser les nanoparticules, les agents de coiffage polymères stériquement volumineux présentant généralement une plus grande stabilité au sel que les espèces moléculaires plus petites. La figure ci-dessous montre la stabilité relative dans le temps de nanoparticules d'argent de 20 nm de diamètre dans 100 mM de NaCl, sur une période de 20 jours. Les nanoparticules coiffées de citrate et d'acide tannique s'agrègent immédiatement, tandis que les particules recouvertes de BPEI et de PEG se sont révélées stables au cours de cette période. Les nanoparticules recouvertes de PVP et d'acide lipoïque ont initialement montré une stabilité relativement bonne, mais se sont agrégées lentement au cours de cette période.

Stabilité des nanosphères d'Ag de 20 nm de diamètre dans 100 mM de NaCl

 

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Gravure induite par le sel de nanomatériaux d'argent

Dans certaines conditions environnementales, les nanomatériaux d’argent peuvent être gravés pour libérer des ions d’argent, ce qui présente un grand intérêt pour diverses applications allant des revêtements antimicrobiens à base de nanoparticules d’argent aux indicateurs de changement de couleur. De manière générale, l'exposition à la lumière, à l'oxygène, au chlorure ou à d'autres ions halogènes, le pH de la solution et les températures influencent tous la vitesse à laquelle les nanoparticules sont attaquées et la vitesse à laquelle les ions d'argent sont libérés dans l'environnement.

La présence de chlorure ou d'autres ions halogènes provoque une augmentation de la vitesse de dissolution des nanomatériaux d'argent, probablement soit en raison du fait que le chlorure agit comme un « puits » d'ions d'argent en réagissant pour former de l'AgCl insoluble et donc en éliminant les ions d'argent de la solution, soit par voie catalytique. effets dans lesquels les ions chlorure adsorbés affectent le potentiel rédox d’oxydation de l’argent.

La morphologie des nanoparticules d’argent affecte également la susceptibilité à l’ajout de sel ; les nanoplaques d'argent sont particulièrement sensibles aux conditions environnementales (par rapport à l'argent sphérique) car l'énergie de surface élevée associée aux arêtes et aux coins tranchants à l'échelle atomique rend les ions d'argent considérablement plus labiles et sujets à l'attaque par les espèces du milieu environnant ou réarrangement atomique. Ce changement dans la morphologie et la taille des nanoplaques peut être détecté visuellement et spectroscopiquement, se manifestant par un décalage vers le bleu dans la résonance du plasmon des nanoplaques. De tels effets peuvent être modulés par l’ajout de groupes protecteurs à la surface des nanoplaques d’argent ou par l’utilisation de tampons pour contrôler les conditions de la solution.

Modifications optiques dues à l'agrégation induite par le sel

Les propriétés optiques des nanoparticules plasmoniques d'or et d'argent changent lorsque les particules s'agrègent et que les électrons de conduction proches de la surface de chaque particule se délocalisent et sont partagés entre les particules voisines. Lorsque cela se produit, la résonance du plasmon de surface se déplace vers des énergies plus basses, provoquant un déplacement vers le rouge des pics d'absorption et de diffusion vers des longueurs d'onde plus longues. La spectroscopie UV-Visible peut être utilisée comme méthode simple et fiable pour surveiller la stabilité des solutions de nanoparticules. À mesure que les particules se déstabilisent, l'intensité du pic d'extinction d'origine diminue (en raison de l'épuisement des nanoparticules stables), et souvent le pic s'élargit ou un pic secondaire se forme à des longueurs d'onde plus longues (en raison de la formation d'agrégats). Pour en savoir plus sur ces effets, consultez notre article sur l'agglomération et l'agrégation .

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