Formación y caracterización de nanoestructuras híbridas Ag@ZnO

AGUIRRE, MATIAS EZEQUIEL; RODRIGUEZ, HERNÁN; SAN ROMÁN, ENRIQUE; FELDHOFF, ARMIN; GRELA, MARÍA ALEJANDRA

Córdoba

Congreso; XVII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2011

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica

El estudio de los mecanismos de síntesis y crecimiento de materiales híbridosconstituidos por un metal noble y un semiconductor es un área activa de investigación de fundamental importancia para el diseño de sensores, dispositivos optoelectrónicos, celdas solares, marcadores biológicos y fotocatalizadores. Debido a su estabilidad, baja toxicidad y propiedades emisivas, el oxido de zinc es un semiconductor particularmente interesante para la formación de materiales compuestos que permitan explotar la interacción entre excitones y plasmones.En esta presentación se informa sobre la formación de nanoestructuras del tipoAg@ZnO con una arquitectura núcleo@coraza, que resultan fácilmente dispersablesen agua y otros solventes. La ruta de síntesis propuesta implica la formaciónconcertada de partículas metálicas y de óxido a partir de sus precursores (nitrato de plata y acetato de zinc) a temperatura ambiente. El solvente, N,N dimetilformamida, provee simultáneamente el medio reductor para la transformación de Ag+ en Ag0 y el medio alcalino controlado para la hidrólisis del acetato sin necesidad de otros reactivos. El análisis cinético de loscambios observados en los espectros UV-Vis durante la reacción y los espectros FTIR y DRX de los intermediarios nos permiten proponer la existencia de un complejo multidentado formado por iones Ag+, acetato y Zn2+, que facilita la estabilización de las partículas de Ag en la primera fase del mecanismo; anterior a la formación de la cubierta de óxido. El análisis de HRTEM confirma la formación de estructuras híbridas en las que las partículas de Ag (de entre 20-50 nm) se hallan rodeadas y estabilizadas por nanopartículas de ZnO (tamaño promedio 10 nm). El cambio dieléctrico en el entorno de las partículas metálicas se manifiesta por un corrimiento batocrómico del plasmón de 30 nm.A fin de caracterizar la interacción metal-semiconductor, se determinaron losespectros de emisión del óxido puro y de nanocompositos preparados con distintarelación de precursores. Los resultados indican que al variar la concentración de Ag0 varía simultáneamente la intensidad y la forma de los espectros particularmente en la región del visible donde la emisión es atribuible al solapamiento de bandas que se originan en intermediarios diferenciados. La presencia de la plata disminuye la emisión en la región del UV, poniendo en evidencia una eficiente transferencia electrónica desde el semiconductor al metal, lo que impide la recombinación de las especies fotoinducidas.