Strategies toward Hierarchy and Compositional Complexity in Metal Nanocrystal Synthesis

金属纳米晶体合成中的层次结构和成分复杂性策略

基本信息

  • 批准号:
    1904499
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 47.48万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-06-15 至 2022-11-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Nature is awe-inspiring for the intricate and hierarchical forms adopted by many of its materials; Such complex structures give rise to the properties that make many materials useful. Professor Skrabalak and her research group at Indiana University are developing chemical processes that introduce structural complexity to modern nanomaterials. This objective arises because the size, shape, and spatial arrangement of nanoscale materials dictate their properties. This research is expanding the synthetic toolkit in order to achieve nanomaterials by design for applications in energy conversion, catalysis, plasmonics, secured electronics, nanomedicine, and more. This multidisciplinary project provides to graduate and undergraduate students (including members of underrepresented groups) research opportunities and training in a range of synthetic, analytical, and imaging techniques. In addition, the research team is collaborating with science educators at WonderLab - a children's science museum in Bloomington, Indiana - to provide an interactive display that teaches about nanoscience through art. Professor Skrabalak also writes tutorials for the Joint US-Africa Materials Institute (JUAMI). These tutorials include lectures on nanomaterials for ~60 East African PhD students and U.S. participants.With the support from the Macromolecular, Supramolecular and Nanochemistry Program of the NSF Division of Chemistry, the Skrabalak group is developing synthetic tools in order to achieve nanostructures with unprecedented hierarchy and compositional complexity. Three aims are being addressed. The first objective is to demonstrate sequential seeded growth as a general route toward nanocrystals with different hierarchies and chiralities. The second objective is to synthesize new bimetallic heterostructures with high refractive index sensitivity and structural stability through the use of kinetically controlled deposition routes on shape-controlled seeds. The third objective is to elucidate the mechanism of galvanic replacement between intermetallic seeds to access new trimetallic compositions and heterostructures with intermetallic domains. The optical, plasmonic, and catalytic properties of achieved nanostructures are being examined in order to elucidate how complex structure and composition contribute to a material's properties.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
大自然因其许多材料所采用的复杂且分层的形式而令人惊叹。这种复杂的结构赋予了许多材料有用的特性。 Skrabalak 教授和她在印第安纳大学的研究小组正在开发化学工艺,为现代纳米材料引入结构复杂性。这一目标的出现是因为纳米级材料的尺寸、形状和空间排列决定了它们的特性。这项研究正在扩展合成工具包,以便通过设计实现纳米材料,用于能量转换、催化、等离激元、安全电子、纳米医学等领域的应用。 这个多学科项目为研究生和本科生(包括代表性不足群体的成员)提供一系列合成、分析和成像技术的研究机会和培训。此外,研究团队还与印第安纳州布卢明顿儿童科学博物馆 WonderLab 的科学教育者合作,提供互动展示,通过艺术教授纳米科学。 Skrabalak 教授还为美国-非洲联合材料研究所 (JUAMI) 撰写教程。这些教程包括为约 60 名东非博士生和美国参与者举办的纳米材料讲座。在 NSF 化学部高分子、超分子和纳米化学项目的支持下,Skrabalak 小组正在开发合成工具,以实现具有前所未有的层次结构的纳米结构和成分的复杂性。正在解决三个目标。第一个目标是证明顺序晶种生长是获得具有不同层次和手性的纳米晶体的一般途径。第二个目标是通过在形状控制的种子上使用动力学控制的沉积路线来合成具有高折射率敏感性和结构稳定性的新型双金属异质结构。第三个目标是阐明金属间晶种之间的电取代机制,以获得新的三金属成分和具有金属间域的异质结构。正在对所实现的纳米结构的光学、等离子体和催化特性进行检查,以阐明复杂的结构和成分如何影响材料的特性。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Reaction stoichiometry directs the architecture of trimetallic nanostructures produced via galvanic replacement
反应化学计量指导通过电取代产生的三金属纳米结构的结构
  • DOI:
    10.1039/d2nr06632g
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Kar, Nabojit;McCoy, Maximilian;Zhan, Xun;Wolfe, Joshua;Wang, Zhiyu;Skrabalak, Sara E.
  • 通讯作者:
    Skrabalak, Sara E.
Heat generation by branched Au/Pd nanocrystals: influence of morphology and composition
  • DOI:
    10.1039/c9nr05679c
  • 发表时间:
    2019-11-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Quintanilla, Marta;Kuttner, Christian;Liz-Marzan, Luis M.
  • 通讯作者:
    Liz-Marzan, Luis M.
Symmetry in Seeded Metal Nanocrystal Growth
  • DOI:
    10.1021/accountsmr.1c00077
  • 发表时间:
    2021-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    14.6
  • 作者:
    S. Skrabalak
  • 通讯作者:
    S. Skrabalak
Seed-directed synthesis of chiroptically active Au nanocrystals of varied symmetries
不同对称性手性光学活性金纳米晶体的种子定向合成
  • DOI:
    10.1039/d2cc04126j
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Googasian, Jack S.;Lewis, George R.;Woessner, Zachary J.;Ringe, Emilie;Skrabalak, Sara E.
  • 通讯作者:
    Skrabalak, Sara E.
Symmetry-Reduced Metal Nanostructures Offer New Opportunities in Plasmonics and Catalysis
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcc.1c07743
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Zachary J. Woessner;S. Skrabalak
  • 通讯作者:
    Zachary J. Woessner;S. Skrabalak
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