Schlüssel-Schloss-Wechselwirkung konkav und konvex geformter Nanopartikel mit maßgeschneiderter Partikelmorphologie

Abstract

Trotz aller bisherigen Forschungsresultate und Erfahrungen bleibt die Synthese von Hybridnanopartikeln ein herausforderndes Arbeitsgebiet und ist weiterhin Gegenstand aktueller Forschung. In diesem Forschungsbereich sind die Kapitel 3 bis 4 einzuordnen. Vorab wird in Kapitel 2 die Synthese monodisperser, quasi-sphärischer Goldnanopartikel mit definiertem Durchmesser beschrieben. Diese Nanopartikel sind als Kristallkeime für nachgeschaltete Aufwachssynthesen anderer Materialien geeignet, da ihre Partikelgrößenverteilung schmal, die Partikelkonzentration verhältnismäßig hoch und die Partikelmorphologie einheitlich ist. In Kapitel 3 wird eine Syntheseprozedur vorgestellt, durch welche das Aufwachsen des Halbleitermaterials Cadmiumsulfid auf Goldnanopartikel möglich ist. Hierbei hat sich der Einfluss von Chloridionen auf das Aufwachsverhalten als signifikant herausgestellt. Im Wesentlichen ist für eine erfolgreiche Synthese von Au-CdS Hybridnanopartikeln die Zugabe gewisser Mengen Chloridionen zur Syntheselösung erforderlich. Die Ergebnisse lassen sich im gewissen Rahmen auf weitere Metall-Cadmiumchalkogenid-Systeme übertragen. Im anschließenden Kapitel 4 wird gezeigt, dass Chloridionen auch beim Aufwachsen von Metalloxiden auf Goldnanopartikel einen starken Einfluss ausüben können. Zur Herstellung von Gold-Eisenoxid Hybridnanopartikel ist ebenfalls der gezielte Einsatz von Chloridionen ein äußerst wichtiger Schlüsselaspekt zum Syntheseerfolg. In Kapitel 5 werden gezielt Nanopartikel mit konkaver Partikelmorphologie hergestellt, indem die Golddomäne aus Gold-Manganoxid Hybridnanopartikeln selektiv entfernt wird. Die so erzeugten konkaven Manganoxidnanopartikel zeigen eine größen- und formspezifische Wechselwirkung mit konvexen Nanopartikeln in komplementärer Form und Größe. Hierbei wird der erste experimentelle Beweis für eine größenspezifische, reversible, interpartikuläre Wechselwirkung in kolloidaler Lösung erbracht. Diese Wechselwirkung ist weitestgehend unabhängig vom Material der Nanopartikel. So können die selben konkaven Manganoxidnanopartikel mit Nanopartikeln aus unterschiedlichen Materialien wie Gold, Silber, Eisenoxid und sogar Gold-Nickelsulfid Kern-Schale Nanopartikeln in gleicher Weise wechselwirken.