Microstructural Evolution of Silver Nanowires upon Their Polyol Formation

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The microstructure evolution of silver nanowires during their formation by the polyol method at 170°C has been studied. UV-Vis spectrophotometry shows significant changes in the shape of the absorption band associated with the surface plasmon resonance of the resulting silver nanostructures. The X-ray diffraction analysis data indicate that all the obtained nanostructures have face-centered cubic lattice of silver. The effect of heat treatment duration on the I(111)/I(200) ratio was studied. The use of scanning electron microscopy revealed the influence of synthesis conditions on the microstructural features of the particles formed. In particular, after 45 min from the beginning of polyol synthesis a material characterized by an increased concentration of longer nanowires (up to 25 μm in length) is formed, and in individual cases one-dimensional structures up to 70 μm in length are found. The nanowires obtained are characterized by a remarkably low value of diameter (35–40 nm). The time when the process of silver nanowires destruction is intensified and the concentration of micro-rods and zero-dimensional particles increases has also been determined. It is assumed that individual nanowires in the course of heat treatment of the reaction system are connected by side faces, which leads to their recrystallization leading to the appearance of one-dimensional structures with a larger diameter and their subsequent degradation due to emerging defects.

Full Text

Restricted Access

About the authors

N. P. Simonenko

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: n_simonenko@mail.ru
Russian Federation, Moscow

T. L. Simonenko

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: n_simonenko@mail.ru
Russian Federation, Moscow

Ph. Yu. Gorobtsov

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: n_simonenko@mail.ru
Russian Federation, Moscow

P. V. Arsenov

Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)

Email: n_simonenko@mail.ru
Russian Federation, Dolgoprudny

I. A. Volkov

Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)

Email: n_simonenko@mail.ru
Russian Federation, Dolgoprudny

E. P. Simonenko

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: n_simonenko@mail.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Guo C.F., Ren Z. // Mater. Today. 2015. V. 18. № 3. P. 143. https://doi.org/10.1016/j.mattod.2014.08.018
  2. Kim J., da Silva W.J., bin Mohd Yusoff A.R. et al. // Sci. Rep. 2016. V. 6. № 1. P. 19813. https://doi.org/10.1038/srep19813
  3. Yang C., Gu H., Lin W. et al. // Adv. Mater. 2011. V. 23. № 27. P. 3052. https://doi.org/10.1002/adma.201100530
  4. Zeng L., Zhao T.S., An L. // J. Mater. Chem. A. 2015. V. 3. № 4. P. 1410. https://doi.org/10.1039/C4TA05005C
  5. Du H., Pan Y., Zhang X. et al. // Nanoscale Adv. 2019. V. 1. № 1. P. 140. https://doi.org/10.1039/C8NA00110C
  6. Du B., Shen C., Wang T. et al. // Electrochim. Acta. 2023. V. 439. P. 141690. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2022.141690
  7. Xie C., Xiao C., Fang J. et al. // Nano Energy. 2023. V. 107. P. 108153. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.108153
  8. Huš M., Hellman A. // ACS Catal. 2019. V. 9. № 2. P. 1183. https://doi.org/10.1021/acscatal.8b04512
  9. Liu Q., Zhang X.-G., Du Z.-Y. et al. // Sci. China Chem. 2023. V. 66. № 1. P. 259. https://doi.org/10.1007/s11426-022-1460-7
  10. Nair A.K., Thazhe veettil V., Kalarikkal N. et al. // Sci. Rep. 2016. V. 6. № 1. P. 37731. https://doi.org/10.1038/srep37731
  11. Zhang Q., Jiang D., Xu C. et al. // Sens. Actuators, B: Chem. 2020. V. 320. P. 128325. https://doi.org/10.1016/j.snb.2020.128325
  12. Chu S., Nakkeeran K., Abobaker A.M. et al. // IEEE Sens. J. 2021. V. 21. № 1. P. 76. https://doi.org/10.1109/JSEN.2020.2981897
  13. Hao T., Wang S., Xu H. et al. // Chem. Eng. J. 2021. V. 426. P. 130840. https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.130840
  14. Pan X.-T., Liu Y.-Y., Qian S.-Q. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2021. V. 13. № 16. P. 19023. https://doi.org/10.1021/acsami.1c02332
  15. Simonenko N.P., Musaev A.G., Simonenko T.L. et al. // Nanomaterials. 2021. V. 12. № 1. P. 136. https://doi.org/10.3390/nano12010136
  16. Lee D.J., Oh Y., Hong J.-M. et al. // Sci. Rep. 2018. V. 8. № 1. P. 14170. https://doi.org/10.1038/s41598-018-32590-0
  17. Wang Y.H., Xiong N.N., Li Z.L. et al. // J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 2015. V. 26. № 10. P. 7927. https://doi.org/10.1007/s10854-015-3446-9
  18. Jeong J.-M., Sohn M., Bang J. et al. // Sci. Rep. 2023. V. 13. № 1. P. 14354. https://doi.org/10.1038/s41598-023-41646-9
  19. Ha H., Amicucci C., Matteini P. et al. // Colloid Interface Sci. Commun. 2022. V. 50. P. 100663. https://doi.org/10.1016/j.colcom.2022.100663
  20. Xiao N., Chen Y., Weng W. et al. // Nanomaterials. 2022. V. 12. № 15. P. 2681. https://doi.org/10.3390/nano12152681
  21. Liao Q., Hou W., Zhang J. et al. // Coatings. 2022. V. 12. № 11. P. 1756. https://doi.org/10.3390/coatings12111756
  22. Jo H.-A., Jang H.-W., Hwang B.-Y. et al. // RSC Adv. 2016. V. 6. № 106. P. 104273. https://doi.org/10.1039/C6RA21349A
  23. da Silva R.R., Yang M., Choi S.-I. et al. // ACS Nano. 2016. V. 10. № 8. P. 7892. https://doi.org/10.1021/acsnano.6b03806
  24. Coskun S., Aksoy B., Unalan H.E. // Cryst. Growth Des. 2011. V. 11. № 11. P. 4963. https://doi.org/10.1021/cg200874g
  25. Jiu J., Araki T., Wang J. et al. // J. Mater. Chem. A. 2014. V. 2. № 18. P. 6326. https://doi.org/10.1039/C4TA00502C
  26. Fahad S., Yu H., Wang L. et al. // J. Mater. Sci. 2019. V. 54. № 2. P. 997. https://doi.org/10.1007/s10853-018-2994-9
  27. Zhang P., Wyman I., Hu J. et al. // Mater. Sci. Eng., B. 2017. V. 223. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2017.05.002
  28. Sun Y., Xia Y. // Adv. Mater. 2002. V. 14. № 11. P. 833. https://doi.org/10.1002/1521-4095(20020605) 14:11<833::AID-ADMA833>3.0.CO;2-K
  29. Sun Y., Yin Y., Mayers B.T. et al. // Chem. Mater. 2002. V. 14. № 11. P. 4736. https://doi.org/10.1021/cm020587b
  30. Sun Y., Gates B., Mayers B. et al. // Nano Lett. 2002. V. 2. № 2. P. 165. https://doi.org/10.1021/nl010093y
  31. Lu J., Liu D., Dai J. // J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 2019. V. 30. № 16. P. 15786. https://doi.org/10.1007/s10854-019-01964-z
  32. Bergin S.M., Chen Y.-H., Rathmell A.R. et al. // Nanoscale. 2012. V. 4. № 6. P. 1996. https://doi.org/10.1039/c2nr30126a
  33. Ashkarran A.A., Derakhshi M. // J. Clust. Sci. 2015. V. 26. № 5. P. 1901. https://doi.org/10.1007/s10876-015-0887-5
  34. Gebeyehu M.B., Chala T.F., Chang S.-Y. et al. // RSC Adv. 2017. V. 7. № 26. P. 16139. https://doi.org/10.1039/C7RA00238F
  35. Ma J., Zhan M. // RSC Adv. 2014. V. 4. № 40. P. 21060. https://doi.org/10.1039/c4ra00711e
  36. Guo Y., Hu Y., Luo X. et al. // Inorg. Chem. Commun. 2021. V. 128. P. 108558. https://doi.org/10.1016/j.inoche.2021.108558
  37. Lin J.-Y., Hsueh Y.-L., Huang J.-J. // J. Solid State Chem. 2014. V. 214. P. 2. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2013.12.017
  38. Teymouri Z., Naji L., Fakharan Z. // Org. Electron. 2018. V. 62. P. 621. https://doi.org/10.1016/j.orgel.2018.06.039
  39. Hemmati S., Harris M.T., Barkey D.P. // J. Nanomater. 2020. V. 2020. P. 1. https://doi.org/10.1155/2020/9341983
  40. Ran Y., He W., Wang K. et al. // Chem. Commun. 2014. V. 50. № 94. P. 14877. https://doi.org/10.1039/C4CC04698F
  41. Madeira A., Papanastasiou D.T., Toupance T. et al. // Nanoscale Adv. 2020. V. 2. № 9. P. 3804. https://doi.org/10.1039/D0NA00392A
  42. Sim H., Kim C., Bok S. et al. // Nanoscale. 2018. V. 10. № 25. P. 12087. https://doi.org/10.1039/C8NR02242A
  43. Araki T., Jiu J., Nogi M. et al. // Nano Res. 2014. V. 7. № 2. P. 236. https://doi.org/10.1007/s12274-013-0391-x
  44. Zhang B., Dang R., Cao Q. et al. // J. Nanomater. 2019. V. 2019. P. 1. https://doi.org/10.1155/2019/8646385
  45. Ding H., Zhang Y., Yang G. et al. // RSC Adv. 2016. V. 6. № 10. P. 8096. https://doi.org/10.1039/C5RA25474D
  46. Li Y., Li Y., Fan Z. et al. // ACS Omega. 2020. V. 5. № 29. P. 18458. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c02156
  47. Bari B., Lee J., Jang T. et al. // J. Mater. Chem. A. 2016. V. 4. № 29. P. 11365. https://doi.org/10.1039/C6TA03308C
  48. Yang Z., Qian H., Chen H. et al. // J. Colloid Interface Sci. 2010. V. 352. № 2. P. 285. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2010.08.072
  49. Shi Y., Fang J. // J. Phys. Chem. C. 2022. V. 126. № 46. P. 19866. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.2c05632
  50. Lee E.-J., Chang M.-H., Kim Y.-S. et al. // APL Mater. 2013. V. 1. № 4. P. 042118. https://doi.org/10.1063/1.4826154

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. UV-visible absorption spectra of the reaction system after its heat treatment for various times (a) and the dependence of the position of the absorption band maximum on the duration of the process (b)

Download (227KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. X-ray images of films based on silver nanostructures formed at different times of polyol synthesis (marker * indicates the reflex characteristic of Ag2O) (a), and the dependence of the ratio of reflex intensities (111) and (200) on the duration of the process (b)

Download (194KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Microstructure of silver nanostructures formed during different duration of polyol synthesis: a – 15, b – 30, c – 45, g – 60, d – 75, e – 90 min (according to SEM data, magnification 10,000×)

Download (623KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Microstructure of silver nanostructures formed during different duration of polyol synthesis: a – 15, b – 30, c – 45, g – 60, d – 75, e – 90 min (according to AFM data)

Download (1MB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Microstructure of silver nanostructures formed during various polyol synthesis durations: a – 15, b – 30, c – 45, d – 60, d – 75, e – 90 min (according to SEM data, magnification 200,000×)

Download (559KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Microstructure of silver nanowires formed with a duration of polyol synthesis of 30 min (according to TEM data)

Download (442KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».