Количественный анализ синтезированной нанопроволоки серебра с помощью спектральной деконволюции в УФ-видимом диапазоне

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.

1. A. S. Pillai, et al., J. Mater. Chem. C, 12, No. 2, 575–592 (2024).

2. B. Wiley, Y. Sun, Y. Xia, Accounts Chem. Res., 40, No. 10, 1067–1076 (2007).

3. A. Kumar, et al., Materials Today Commun., 33 (2022).

4. A. T. Mogharbel, et al., J. Ind. Eng. Chem., 127, 356–364 (2023).

5. M. Parente, et al., Nano Lett., 20, No. 8, 5759–5764 (2020).

6. S. Hemmati, M. T. Harris, D. P. Barkey, J. Nanomaterials, No. 1, 9341983 (2020).

7. E. S. Cirit, et al., ACS Appl. Nano Mater., 7, No. 7, 8130–8139 (2024).

8. B. Li, et al., Nano Lett., 15, No. 10, 6722–6726 (2015).

9. L. X. He, S. C. Tjong, RSC Adv., 7, No. 4, 2058–2065 (2017).

10. A. Hubarevich, et al., AIP Adv., 11, No. 4 (2021).

11. C. T. Pan, et al., J. Nanomaterials, 2015, No. 1, 494052 (2015).

12. Z. Huang, et al., ACS Appl. Nano Mater., 6, No. 5, 3378–3387 (2023).

13. M. Kang, et al., RSC Adv., 12, No. 18, 11526–11533 (2022).

14. C. S. Todd, et al., Microscopy and Microanalysis, 25, No. 3, 630–638 (2019).

15. M. B. Gebeyehu, et al., RSC Adv., 7, No. 26, 16139–16148 (2017).

16. L. F. Xi, et al., RSC Adv., 2, No. 12, 5243–5253 (2012).

17. B. Lin, et al., Comp. Mater., 8, No. 1, 88 (2022).

18. X. Wang, et al., JACS Au, 1, No. 3, 316–327 (2021).

19. A. Nandy, C. R. Duan, H. J. Kulik, Current Opinion Chem. Eng., 36, 100778 (2022).

20. Junaidi, et al., J. Nano Res., 49, 174–180 (2017).

21. L. Priest, J. S. Peters, P. Kukura, Chem. Rev., 121, No. 19, 11937–11970 (2021).

22. C. M. Maguire, et al., Sci. Tech. Adv. Mater., 19, No. 1, 732–745 (2018).

23. T. A. Saleh, Trends Environ. Anal. Chem., 28, 1223–1245 (2020).

24. Le Ru, E. C. B. Auguié, ACS Nano, 18, No. 14, 9773–9783 (2024).

25. M. Sikder, et al., Sci. Total Environ., 618, 597–607 (2018).

26. Y. G. Sun, Y. N. Xia, Chem. Form, 33, No. 11, 16–26 (2010).

27. F. Fiévet, et al., Chem. Soc. Rev., 47, No. 14, 5187–5233 (2018).

28. J.-Y. Lin, et al., Thin Solid Films, 584, 243–247 (2015).

29. S. G. Lehmann, et al., Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 116, No. 30, 14893–14898 (2019).

30. C. S. Todd, X. Chen, Appl. Spectrosc., 74, No. 2, 204–209 (2020).

31. S. Jebril, R. Khanfir Ben Jenana, C. Dridi, Mater. Chem. Phys., 248, 677–689 (2020).

32. Y. Sun, et al., Chem. Mater., 14, No. 11, 4736–4745 (2002).

33. C. Salvo-Comino, et al., Sensors, 21, No. 3, 899 (2021).

34. V. Laparra, J. Malo, G. Camps-Valls, IEEE J. Selected Top. Signal Proc., 9, No. 6, 1026–1036 (2015).

35. A. Gómez-Acosta, et al., Mater. Lett., 138, 167–170 (2015).

36. C. Y. Wang, et al., ACS Appl. Electron. Mater., 5, No. 11, 6334–6344 (2023).

37. Y. J. Song, et al., Nanoscale Res. Lett., 9 (2014).

38. K. M. Koczkur, et al., Dalton Transact., 44, No. 41, 17883–17905 (2015).

39. R. R. da Silva, et al., ACS Nano, 10, No. 8, 7892–7900 (2016).

40. M.-H. Chang, et al., Nanoscale Res. Lett., 9, No. 1, 330 (2014).

41. J.-J. Zhu, et al., J. Nanomaterials, 982547 (2011).

42. V. Jain, M. C. Biesinger, M. R. Linford, Appl. Surface Sci., 447, 548–553 (2018).