Direct observation of aggregative nanoparticle growth: kinetic modeling of the size distribution and growth rate.
Direct observation of aggregative nanoparticle growth: kinetic modeling of the size distribution and growth rate.
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DOI：
10.1021/nl4043328
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发表时间：
2014-01-08
期刊：
影响因子：
10.8
通讯作者：
Browning, Nigel D.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Woehl, Taylor J.;Park, Chiwoo;Evans, James E.;Arslan, Ilke;Ristenpart, William D.;Browning, Nigel D.
使用原位液体透射电子显微镜（TEM）直接观察溶液相纳米颗粒的生长已经证明了“非经典”生长机制的重要性，如聚集和聚结，在原子和单个纳米颗粒尺度上的纳米晶体的生长和最终形态。到目前为止，研究小组已经定量解释的平均增长率的纳米粒子的Lifshitz-Slyozov-瓦格纳（LSW）模型的奥斯特瓦尔德熟化，但很少注意到已经支付到相应的粒度分布建模。在这里，我们使用在原位流体阶段扫描TEM证明，银纳米粒子的生长的长度尺度依赖的机制，其中单个纳米粒子的单体附着生长，但整体规模的增长是由聚集为主。虽然我们观察到的平均纳米粒子的生长速率是一致的LSW模型，我们表明，相应的粒度分布是更广泛的，更对称的比LSW预测。聚集的直接观察后，我们解释了使用Smoluchowski动力学的整体规模的增长，并证明了Smoluchowski模型定量捕获的平均增长率和粒度分布。
Direct observations of solution-phase nanoparticle growth using in situ liquid transmission electron microscopy (TEM) have demonstrated the importance of “non-classical” growth mechanisms, such as aggregation and coalescence, on the growth and final morphology of nanocrystals at the atomic and single nanoparticle scales. To date, groups have quantitatively interpreted the mean growth rate of nanoparticles in terms of the Lifshitz-Slyozov-Wagner (LSW) model for Ostwald ripening, but less attention has been paid to modeling the corresponding particle size distribution. Here we use in situ fluid stage scanning TEM to demonstrate that silver nanoparticles grow by a length-scale dependent mechanism, where individual nanoparticles grow by monomer attachment but ensemble-scale growth is dominated by aggregation. Although our observed mean nanoparticle growth rate is consistent with the LSW model, we show that the corresponding particle size distribution is broader and more symmetric than predicted by LSW. Following direct observations of aggregation, we interpret the ensemble-scale growth using Smoluchowski kinetics and demonstrate that the Smoluchowski model quantitatively captures the mean growth rate and particle size distribution.
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