Indagine sulla crescita ritardata di nano e micro particelle derivanti da frammentazione laser a singolo impulso laser

Laser-induced fragmentation is a promising tool for controlling the size of ligand-free colloidal nanoparticles and to synthesize ligand-free gold nanoclusters. However, the underlying mechanisms are not fully understood in a ns pulse duration. In this work, we examine the product by ns pulsed laser fragmentation of gold nano- and microparticles in liquid under single pulse conditions with in situ a different tailored thiol molecule. Thiol molecule plays a role as a stabilizing ligand, acting as a strong stabilizing agent limiting the growth rate of NPs. Therefore, each thiol molecule with a different number of carbons has a different diffusion coefficient, thus this leads to different stabilization times after the LFL process allowing obtaining the size distribution in different time intervals. However, this effect has never been used to study how the nanoparticle growth process works after production by LFL. The LFL mechanism of production of nanoparticles and growth with ps pulse duration is quite well known, but the nanoparticle growth process after LFL hasn’t been described yet. Gold nanoparticles covered by ligand were studied by UV-VIS spectroscopy to obtain the lowest ligand amount on the colloid for reaching a fully covered nanoparticle surface. LFL nanoparticles produced were characterized by transmission electron microscopy (TEM) and scanning electron microscopy (SEM), showing a reduction of average size for LFL of nanoparticles instead for LFL of microparticles a narrower size distribution with an unchanged average size.

La frammentazione indotta dal laser è uno strumento promettente per controllare le dimensioni delle nanoparticelle colloidali prive di ligandi e per sintetizzare nanocluster d'oro privi di ligandi. Tuttavia, i meccanismi sottostanti non sono del tutto compresi con un impulso di durata del ns. In questo lavoro, esaminiamo il prodotto della frammentazione laser pulsata in ns di nanoparticelle e microparticelle d'oro in liquido in condizioni di singolo impulso con una molecola di tiolo in situ di diversa natura. La molecola di tiolo svolge un ruolo di ligando stabilizzante, agendo come un forte agente stabilizzante che limita il tasso di crescita delle NP. Pertanto, ogni molecola di tiolo con un diverso numero di carboni ha un diverso coefficiente di diffusione, che porta a diversi tempi di stabilizzazione dopo il processo LFL, consentendo di ottenere la distribuzione dimensionale in diversi intervalli di tempo. Tuttavia, questo effetto non è mai stato utilizzato per studiare il funzionamento del processo di crescita delle nanoparticelle dopo la produzione mediante LFL. Il meccanismo LFL di produzione di nanoparticelle e di crescita con impulsi di durata ps è abbastanza noto, ma il processo di crescita delle nanoparticelle dopo LFL non è ancora stato descritto. Le nanoparticelle d'oro coperte da ligando sono state studiate mediante spettroscopia UV-VIS per ottenere la quantità minima di ligando sul colloide per raggiungere una superficie nanoparticellare completamente coperta. Le nanoparticelle LFL prodotte sono state caratterizzate mediante microscopia elettronica a trasmissione (TEM) e microscopia elettronica a scansione (SEM), mostrando una riduzione della dimensione media per le nanoparticelle LFL, mentre per le microparticelle LFL una distribuzione dimensionale più stretta con una dimensione media invariata.