zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-2044Research ArticleАННОТАЦИИ АНГЛОЯЗЫЧНЫХ СТАТЕЙABSTRACTS ENGLISH-LANGUAGE ARTICLESКоличественный анализ синтезированной нанопроволоки серебра с помощью спектральной деконволюции в УФ-видимом диапазонеRapid Quantitative Analysis of Silver Nanowire Synthesis via UV-Vis Spectral DeconvolutionWangJ.WangJ.

Сямэнь, Фуцзянь

 Xiamen, Fujian

ZuoJ.ZuoJ.

Сямэнь, Фуцзянь

 Xiamen, Fujian

MaL.MaL.

Сямэнь, Фуцзянь

 Xiamen, Fujian

WangY.WangY.

Сямэнь, Фуцзянь

 Xiamen, Fujian

ChenJ.ChenJ.

Сямэнь, Фуцзянь

 Xiamen, Fujian

LiY.LiY.

Сямэнь, Фуцзянь

 Xiamen, Fujian

ZhangH.ZhangH.

Сямэнь, Фуцзянь

 Xiamen, Fujian

zuojuan@xmut.edu.cnШкола материаловедения и инженерии, Сямэньский технологический университет; Лаборатория функциональных материалов и их применений, Сямэньский технологический университет, Лаборатория технологий порошковой металлургии и современных материалов, Сямэньский технологический университетSchool of Materials Science and Engineering, Xiamen University of Technology; Fujian Provincial Key Laboratory of Functional Materials and Applications, School of Materials Science and Engineering, Xiamen University of Technology; Xiamen Key Laboratory for Powder Metallurgy Technology and Advanced Materials, Xiamen University of TechnologyXiamen Hongfa Electoacoustic Co., Ltd., Сямэньский университетXiamen Hongfa Electoacoustic Co., Ltd., Xiamen University202526112025926832832Copyright © Wang J., Zuo J., Ma L., Wang Y., Chen J., Li Y., Zhang H., 20252025Wang J., Zuo J., Ma L., Wang Y., Chen J., Li Y., Zhang H.Wang J., Zuo J., Ma L., Wang Y., Chen J., Li Y., Zhang H.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/2044

Образование наночастиц серебра (AgNP) в качестве побочных продуктов в процессе синтеза серебряных нанопроволок (AgNW) требует точной количественной оценки их относительного содержания для оценки практического применения. Представлен быстрый количественный подход, основанный на деконволюции спектральных пиков в УФ-видимом диапазоне. Путем модуляции молекулярной массы (ММ) поливинилпирролидона (ПВП) реализован эффективный контроль диаметра и выхода AgNW. Показано, что ПВП с низкой ММ (24 кДа) способствует образованию коротких наностержней, со средней (220 кДа) увеличивает соотношение сторон до 370, с высокой ММ (1300 кДа) снижает его до 310 из-за стерических затруднений. Новая смешанная система ПВП (1300 кДа:24 кДа = 2:1) значительно оптимизирует морфологию нанопроволок, давая AgNW с соотношением сторон 920. Однако конкурентная кинетика адсорбции в этой системе приводит к минимальному соотношению AgNW/AgNP = 0.90. Установлена количественная модель, коррелирующая средний диаметр AgNW с их характерным максимумом поглощения в УФ-видимом диапазоне (370–400 нм), что позволяет быстро оценить диаметр с помощью спектрального анализа. Гибридные функции Гаусса–Лоренца использованы для деконволюции пиков плазмонного резонанса AgNW (370–400 нм) и AgNP (450–500 нм), при этом соотношение площадей под максимумами использовано для определения доли продуктов, похожих на проволоку. Данный метод показывает хорошее согласие со статистическими результатами SEM (коэффициент Пирсона = 0.84, R2 = 0.75). Не требуя сложного разделения или машинного обучения, представленный метод позволяет быстро определять диаметр и выход AgNW с помощью спектральной деконволюции в УФ-видимом диапазоне, предлагая эффективное и экономичное решение для оптимизации промышленного синтеза и контроля качества.

The formation of silver nanoparticles (AgNPs) as byproducts during the synthesis of silver nanowires (AgNWs) necessitates accurate quantification of their relative abundances for evaluating practical applications. This study introduces a rapid quantitative approach based on UV-Vis spectral peak deconvolution. By modulating the molecular weight (MW) of polyvinylpyrrolidone (PVP), effective control over the diameter and yield of AgNWs was realized. Experimental results show that low-MW PVP (24 kDa) promotes the formation of short nanorods, intermediate-MW PVP (220 kDa) maximizes the aspect ratio to 370, and high-MW PVP (1300 kDa) reduces it to 310 due to steric hindrance. A novel mixed PVP system (1300 kDa:24 kDa = = 2:1) significantly optimizes the nanowire morphology, yielding AgNWs with an aspect ratio of 920. However, competitive adsorption kinetics in this system resulted in a minimum AgNW/AgNP ratio of 0.90. A quantitative model correlating the average diameter of AgNWs with their characteristic UV-Vis absorption peak (370–400 nm) was established, enabling rapid diameter estimation through spectral analysis. Gaussian–Lorentzian hybrid functions were used to deconvolute the plasmon resonance peaks of AgNWs (370–400 nm) and AgNPs (450–500 nm), with the ratio of their peak areas employed to determine the proportion of wirelike products. This method shows strong agreement with SEM statistical results (Pearson coefficient = 0.84, R2 = 0.75). Without requiring complex separation or machine learning, our approach enables rapid determination of AgNW diameters and yields through UV-Vis spectral deconvolution, providing an efficient and costeffective solution for optimizing industrial synthesis and quality control.

деконволюция пиковнаночастица серебрасеребряная нанопроволокаУФ-видимая спектроскопияpeak deconvolutionsilver nanoparticlessilver nanowiresUV-Vis spectroscopyThe authors would like to thank the financial support from the Xiamen Southern Oceanographic Center (23ZHZB044QCA13) and the Foreign Cooperation Program of Fujian Provincial Science and Technology Plan (202510054).ReferencesA. S. Pillai, et al., J. Mater. Chem. C, 12, No. 2, 575–592 (2024).A. S. Pillai, et al., J. Mater. Chem. C, 12, No. 2, 575–592 (2024).B. Wiley, Y. Sun, Y. Xia, Accounts Chem. Res., 40, No. 10, 1067–1076 (2007).B. Wiley, Y. Sun, Y. Xia, Accounts Chem. Res., 40, No. 10, 1067–1076 (2007).A. Kumar, et al., Materials Today Commun., 33 (2022).A. Kumar, et al., Materials Today Commun., 33 (2022).A. T. Mogharbel, et al., J. Ind. Eng. Chem., 127, 356–364 (2023).A. T. Mogharbel, et al., J. Ind. Eng. Chem., 127, 356–364 (2023).M. Parente, et al., Nano Lett., 20, No. 8, 5759–5764 (2020).M. Parente, et al., Nano Lett., 20, No. 8, 5759–5764 (2020).S. Hemmati, M. T. Harris, D. P. Barkey, J. Nanomaterials, No. 1, 9341983 (2020).S. Hemmati, M. T. Harris, D. P. Barkey, J. Nanomaterials, No. 1, 9341983 (2020).E. S. Cirit, et al., ACS Appl. Nano Mater., 7, No. 7, 8130–8139 (2024).E. S. Cirit, et al., ACS Appl. Nano Mater., 7, No. 7, 8130–8139 (2024).B. Li, et al., Nano Lett., 15, No. 10, 6722–6726 (2015).B. Li, et al., Nano Lett., 15, No. 10, 6722–6726 (2015).L. X. He, S. C. Tjong, RSC Adv., 7, No. 4, 2058–2065 (2017).L. X. He, S. C. Tjong, RSC Adv., 7, No. 4, 2058–2065 (2017).A. Hubarevich, et al., AIP Adv., 11, No. 4 (2021).A. Hubarevich, et al., AIP Adv., 11, No. 4 (2021).C. T. Pan, et al., J. Nanomaterials, 2015, No. 1, 494052 (2015).C. T. Pan, et al., J. Nanomaterials, 2015, No. 1, 494052 (2015).Z. Huang, et al., ACS Appl. Nano Mater., 6, No. 5, 3378–3387 (2023).Z. Huang, et al., ACS Appl. Nano Mater., 6, No. 5, 3378–3387 (2023).M. Kang, et al., RSC Adv., 12, No. 18, 11526–11533 (2022).M. Kang, et al., RSC Adv., 12, No. 18, 11526–11533 (2022).C. S. Todd, et al., Microscopy and Microanalysis, 25, No. 3, 630–638 (2019).C. S. Todd, et al., Microscopy and Microanalysis, 25, No. 3, 630–638 (2019).M. B. Gebeyehu, et al., RSC Adv., 7, No. 26, 16139–16148 (2017).M. B. Gebeyehu, et al., RSC Adv., 7, No. 26, 16139–16148 (2017).L. F. Xi, et al., RSC Adv., 2, No. 12, 5243–5253 (2012).L. F. Xi, et al., RSC Adv., 2, No. 12, 5243–5253 (2012).B. Lin, et al., Comp. Mater., 8, No. 1, 88 (2022).B. Lin, et al., Comp. Mater., 8, No. 1, 88 (2022).X. Wang, et al., JACS Au, 1, No. 3, 316–327 (2021).X. Wang, et al., JACS Au, 1, No. 3, 316–327 (2021).A. Nandy, C. R. Duan, H. J. Kulik, Current Opinion Chem. Eng., 36, 100778 (2022).A. Nandy, C. R. Duan, H. J. Kulik, Current Opinion Chem. Eng., 36, 100778 (2022).Junaidi, et al., J. Nano Res., 49, 174–180 (2017).Junaidi, et al., J. Nano Res., 49, 174–180 (2017).L. Priest, J. S. Peters, P. Kukura, Chem. Rev., 121, No. 19, 11937–11970 (2021).L. Priest, J. S. Peters, P. Kukura, Chem. Rev., 121, No. 19, 11937–11970 (2021).C. M. Maguire, et al., Sci. Tech. Adv. Mater., 19, No. 1, 732–745 (2018).C. M. Maguire, et al., Sci. Tech. Adv. Mater., 19, No. 1, 732–745 (2018).T. A. Saleh, Trends Environ. Anal. Chem., 28, 1223–1245 (2020).T. A. Saleh, Trends Environ. Anal. Chem., 28, 1223–1245 (2020).Le Ru, E. C. B. Auguié, ACS Nano, 18, No. 14, 9773–9783 (2024).Le Ru, E. C. B. Auguié, ACS Nano, 18, No. 14, 9773–9783 (2024).M. Sikder, et al., Sci. Total Environ., 618, 597–607 (2018).M. Sikder, et al., Sci. Total Environ., 618, 597–607 (2018).Y. G. Sun, Y. N. Xia, Chem. Form, 33, No. 11, 16–26 (2010).Y. G. Sun, Y. N. Xia, Chem. Form, 33, No. 11, 16–26 (2010).F. Fiévet, et al., Chem. Soc. Rev., 47, No. 14, 5187–5233 (2018).F. Fiévet, et al., Chem. Soc. Rev., 47, No. 14, 5187–5233 (2018).J.-Y. Lin, et al., Thin Solid Films, 584, 243–247 (2015).J.-Y. Lin, et al., Thin Solid Films, 584, 243–247 (2015).S. G. Lehmann, et al., Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 116, No. 30, 14893–14898 (2019).S. G. Lehmann, et al., Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 116, No. 30, 14893–14898 (2019).C. S. Todd, X. Chen, Appl. Spectrosc., 74, No. 2, 204–209 (2020).C. S. Todd, X. Chen, Appl. Spectrosc., 74, No. 2, 204–209 (2020).S. Jebril, R. Khanfir Ben Jenana, C. Dridi, Mater. Chem. Phys., 248, 677–689 (2020).S. Jebril, R. Khanfir Ben Jenana, C. Dridi, Mater. Chem. Phys., 248, 677–689 (2020).Y. Sun, et al., Chem. Mater., 14, No. 11, 4736–4745 (2002).Y. Sun, et al., Chem. Mater., 14, No. 11, 4736–4745 (2002).C. Salvo-Comino, et al., Sensors, 21, No. 3, 899 (2021).C. Salvo-Comino, et al., Sensors, 21, No. 3, 899 (2021).V. Laparra, J. Malo, G. Camps-Valls, IEEE J. Selected Top. Signal Proc., 9, No. 6, 1026–1036 (2015).V. Laparra, J. Malo, G. Camps-Valls, IEEE J. Selected Top. Signal Proc., 9, No. 6, 1026–1036 (2015).A. Gómez-Acosta, et al., Mater. Lett., 138, 167–170 (2015).A. Gómez-Acosta, et al., Mater. Lett., 138, 167–170 (2015).C. Y. Wang, et al., ACS Appl. Electron. Mater., 5, No. 11, 6334–6344 (2023).C. Y. Wang, et al., ACS Appl. Electron. Mater., 5, No. 11, 6334–6344 (2023).Y. J. Song, et al., Nanoscale Res. Lett., 9 (2014).Y. J. Song, et al., Nanoscale Res. Lett., 9 (2014).K. M. Koczkur, et al., Dalton Transact., 44, No. 41, 17883–17905 (2015).K. M. Koczkur, et al., Dalton Transact., 44, No. 41, 17883–17905 (2015).R. R. da Silva, et al., ACS Nano, 10, No. 8, 7892–7900 (2016).R. R. da Silva, et al., ACS Nano, 10, No. 8, 7892–7900 (2016).M.-H. Chang, et al., Nanoscale Res. Lett., 9, No. 1, 330 (2014).M.-H. Chang, et al., Nanoscale Res. Lett., 9, No. 1, 330 (2014).J.-J. Zhu, et al., J. Nanomaterials, 982547 (2011).J.-J. Zhu, et al., J. Nanomaterials, 982547 (2011).V. Jain, M. C. Biesinger, M. R. Linford, Appl. Surface Sci., 447, 548–553 (2018).V. Jain, M. C. Biesinger, M. R. Linford, Appl. Surface Sci., 447, 548–553 (2018).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.