21.08.2013

idw-online

Materialwissenschaftler entdecken neuen Mechanismus beim Wachsen von Gold-Nanopartikeln

Dass Metalle wie Schneeflocken wachsen, klingt
ungewöhnlich. Beginnend voneinem Metallkern wachsen die Metalle dabei
in nanomtergroßen Verästelungenin verschiedene Richtungen und können so
ganze Beschichtungen ausbilden.


Dieses Prinzip liegt vielen
industriellen Anwendungen für galvanischeBeschichtungen zugrunde. Auch
für das Verständnis von Anoden- undKathodenprozessen in
Energiespeichern spielt das sogenannte dendritischeWachstum eine
wichtige Rolle. Forscher am INM – Leibniz-Institut für NeueMaterialien
haben nun das Wachstum von Goldnanopartikelnelektronenmikroskopisch in
Flüssigkeit nachverfolgt.

Diese Ergebnisse wurden jüngst in der
Zeitschrift Langmuir veröffentlicht.„Die Filme unserer
elektronenmikroskopischen Untersuchung zeigen dasWachstum
unterschiedlicher Spitzen in diesen Verästelungen, densogenannten
Dendriten“, sagen Tobias Kraus, Leiter derJuniorforschungsgruppe
Strukturbildung auf kleinen Skalen und Niels deJonge, Leiter des
Programmbereichs Innovative Elektronenmikroskopie. „Dasswir die
Dendriten in diesen kleine Dimensionen wachsen sehen können,
isteinzigartig.“ Die Untersuchungen zeigen, dass Goldpartikel auch dann
nochaus der Lösung an die Dendriten diffundieren, wenn der Bereich um
eineDendritenspritze herum schon „abgegrast“ ist. Dann befinden sich
keineGoldionen mehr in direkter Nähe und das Wachstum ist von der
Diffusion derGoldionen abhängig. Würden die Dendriten durch die
Adsorption vonNanogold-Clustern wachsen, wären kleine Clusterkronen um
jedeDendritenspitze sichtbar, was in den Aufnahmen der
Elektronenmikroskopikeram INM nicht der Fall ist. Zudem scheint das
Keimen der Dendriten nichtdavon abzuhängen, wie rau die Oberfläche ist,
auf der die Kristalleaufwachsen.Für die Untersuchung dieses
dendritischen Wachstums sind besondereMessmethoden notwendig. Dazu
nutzten die Forscher am INM eine winzigeFlüssigkeitskammer, in die sie
kleinste Mengen goldhaltiger Lösungen undwinzige Goldnadeln, sogenannte
Impfkristalle, in einer Größe von wenigenNanometern einfüllten. Durch
den Elektronenstrahl einesTransmissionselektronenmikroskops starteten
sie das Wachstum undbeobachteten es über einen Zeitraum von rund vier
Minuten.

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