Nanopartículas de ouro passivadas com tiois: caracterização estrutural e formação de supercristais auto-organizados

Autor(es)

Daniela Zanchet

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Física Gleb Wataghin
• Data de defesa: 1999-03-09

Membros da banca

Daniel Mário Ugarte; Adalberto Fazzio; Aldo Felix Craievich; Walter Alexander de Heer; Alex Antonelli

• Orientador: Daniel Mário Ugarte

Resumo

Partículas nanometricas (1-100 nm) têm atraído grande atenção devido às novas propriedades físicas e químicas originadas pela sua elevada relação superfície/volume. Elas podem ser usadas com tijolos de construção na obtenção de sólidos nanoestruturados ideais (cluster-assembled materials ¿ CAMs), o que envolve basicamente três etapas: sintese, caracterização das propriedades individuais das nanopartículas passivadas. Nosso objetivo foi a implementação de uma metodologia para obtenção de CAMs, em particular trabalhamos com nanopartículas de ouro passivadas com tióis, sua caracterização estrutural e formação de supercristais auto-organizados. Modificações estruturais, com presença de estruturas não-cristalográficas (Multiple Twinned Particles (MTPs): decaedro e icosaedro) e contração nas distâncias interatômicas foram estudadas em função do tamanho das partículas (diâmetro médio entre 2 e 4 nm). O primeiro tópico foi estudado por Difração de Raios X (XRD) e Microscopia Eletrônica de Transmissão de Alta Resolução (HRTEM) enquanto que o segundo assunto foi abordado por Extended X-Ray Absorption Fine Structure (EXAFAS). O difratograma de raios X de umaamostra formada por nanopartículas contém informações superpostas sobre estrutura e tamanho das partículas e requer um método especial para analise, baseado num conjunto de perfils de difração teóricos, que inclui distribuição de tamanhos e diferentes estruturas (fcc, MTPs). Os resultados indicam que todas as amostras contém uma alta proporção de nanopartículas imperfeitas ou com estrutura complexa, que foi confirmado por imagens de HRTEM. Mesmo assim, uma dependência estrutural com o tamanho prevista teoricamente pôde ser claramente identificada neste sistema. Com relação à contração nas distâncias interatômicas, a análise de EXAFS revelou uma dependência suave com o tamanho médio das nanopartículas, e na três amostras o valor encontrado foi menor que 1%. A análise também revelou uma ligação metal-ligante curta, sugerindo uma interação forte na superfície; essa interação levaria à compensação parcial da contração esperada em clusters livres. Portanto ela pode ser suficientemente importante mesmo para partículas formadas por 200-1000 átomos (» 2-3nm em diâmetro), e não deve ser desconsiderada na associação de propriedades com tamanho das partículas. Em supercristais auto-organizados de nanopartículas, estudamos a cristalização em filmes finos submetidos a um tratamento térmico por Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM). Em particular, estudos em supercristais formados por poucas camadas (1 a 3) revelaram um empacotamento anômalo: expansão da primeira camada sobre o substrato e ocupação de sítios de simetria dois pelas nanopartículas da Segunda camada (regiões ordenadas de micrômetros); a terceira camada recupera o empacotamento convencional compacto. Esse empilhamento anômalo pôde ser entendido com base num modelo teórico simples, baseado em forças de van der Waals e evidenciou a importância das interações com o substrato no ordenamento das nanopaartículas (AU)

• Processo FAPESP: 96/12550-8 - Synthesis and characterization of nanostructure materials
• Beneficiário: Daniela Zanchet
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado