journal article·2020Open access

Effect of the driving force on nanoparticles growth and shape: an opto-electrochemical study

Jean-Marc Noël, Mathias Miranda Vieira, Vitor Brasiliense, Jean-Francois Lemineur, Catherine Combellas, Frédéric Kanoufi

Nanoscale· Volume 12· Issue 5

Abstract

Most protocols developed to synthesize nanoparticles (NPs) and to control their shape are inspired from nucleation and growth theories. However, to rationalize the mechanisms of the shape-selective synthesis of NPs, experimental strategies allowing to probe in situ the growth of NPs are needed. Herein, metal Au or Ag nanoparticles (NPs) are produced by reaction of a metallic ion precursor with a reversible redox reducer. The process is explored by an oxidative electrosynthesis strategy using a sacrificial Au or Ag ultramicroelectrode to both trigger the metallic ion generation and control the local concentrations of the different reactants. The effect of the driving force for the metallic ion reduction over metal NP growth dynamics is inspected in situ and in real time at the single NP level by high-resolution optical microscopy from the tracking of the Brownian trajectories of the growing NPs in solution. The NP reductive growth/oxidative etching thermodynamics, and consequently the NP shape, are shown to be controlled electrochemically by the reversible redox couple, while the intervention of an Au(i) intermediate ion is suggested to account for the formation of gold nanocubes.
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Research context

OpenAlex topics: Electrochemical Analysis and Applications · Chalcogenide Semiconductor Thin Films · Gold and Silver Nanoparticles Synthesis and Applications

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Université de Paris

ITODYS

CNRS UMR 7086

F-75013 Paris

France

Funding

Agence Nationale de la Recherche · Centre National de la Recherche Scientifique · Université Paris Diderot

References (72)

Show source-provided references
1. Narayanan · Nano Lett. · 2004 · 4 · 134310.1021/nl0495256 ↗
2. Finney · J. Colloid Interface Sci. · 2008 · 317 · 35110.1016/j.jcis.2007.05.092 ↗
3. Thanh · Chem. Rev. · 2014 · 114 · 761010.1021/cr400544s ↗
4. Polte · CrystEngComm · 2015 · 17 · 680910.1039/C5CE01014D ↗
5. An · ChemCatChem · 2012 · 4 · 151210.1002/cctc.201200229 ↗
6. Gorshkov · Langmuir · 2009 · 25 · 794010.1021/la900613p ↗
7. Mariscal · CrystEngComm · 2012 · 14 · 54410.1039/C1CE05602F ↗
8. Konuk · Phys. Chem. Chem. Phys. · 2016 · 18 · 187610.1039/C5CP03902A ↗
9. Liao · Chem. Commun. · 2013 · 49 · 1172010.1039/c3cc47473a ↗
10. Xia · Angew. Chem., Int. Ed. · 2008 · 48 · 6010.1002/anie.200802248 ↗
11. Koerner · Chem. Mater. · 2012 · 24 · 98110.1021/cm202633v ↗
12. Hussein · ACS Nano · 2018 · 12 · 738810.1021/acsnano.8b04089 ↗
13. Sutter · Nat. Commun. · 2016 · 7 · 1121310.1038/ncomms11213 ↗
14. Ouhenia-Ouadahi · Chem. Mater. · 2016 · 28 · 438010.1021/acs.chemmater.6b01374 ↗
15. Chen · ACS Cent. Sci. · 2015 · 1 · 3310.1021/acscentsci.5b00001 ↗
16. Zheng · Nano Lett. · 2009 · 9 · 246010.1021/nl9012369 ↗
17. Nielsen · Science · 2014 · 345 · 115810.1126/science.1254051 ↗
18. Li · Science · 2012 · 336 · 101410.1126/science.1219643 ↗
19. Sutter · Nanoscale · 2017 · 9 · 127110.1039/C6NR07293C ↗
20. Su · Small · 2019 · 15 · 190005010.1002/smll.201900050 ↗
21. Hauwiller · J. Visualized Exp. · 2018 · 135 · 57665
22. Sun · Nano Lett. · 2011 · 11 · 438610.1021/nl202538q ↗
23. Sutter · Nat. Commun. · 2014 · 5 · 494610.1038/ncomms5946 ↗
24. Hutzler · Nano Lett. · 2018 · 18 · 722210.1021/acs.nanolett.8b03388 ↗
25. Wang · Chem. Mater. · 2018 · 30 · 772710.1021/acs.chemmater.8b03050 ↗
26. Sun · Nano Res. · 2016 · 9 · 112510.1007/s12274-016-1007-z ↗
27. Liu · ACS Nano · 2013 · 7 · 1102610.1021/nn404694e ↗
28. Patel · Nano Lett. · 2015 · 15 · 645410.1021/acs.nanolett.5b02921 ↗
29. Brasiliense · J. Am. Chem. Soc. · 2016 · 138 · 347810.1021/jacs.5b13217 ↗
30. Brasiliense · Acc. Chem. Res. · 2016 · 49 · 204910.1021/acs.accounts.6b00335 ↗
31. Brasiliense · Angew. Chem., Int. Ed. · 2017 · 56 · 1059810.1002/anie.201704394 ↗
32. Xie · Nanoscale · 2019 · 11 · 172010.1039/C8NR09172B ↗
33. Robinson · J. Phys. Chem. Lett. · 2016 · 7 · 251210.1021/acs.jpclett.6b01131 ↗
34. Sokolov · Anal. Chem. · 2015 · 87 · 1003310.1021/acs.analchem.5b02639 ↗
35. Fodsick · J. Am. Chem. Soc. · 2013 · 135 · 599410.1021/ja401864k ↗
36. Hill · J. Am. Chem. Soc. · 2013 · 135 · 1725010.1021/ja4075387 ↗
37. Fang · Acc. Chem. Res. · 2016 · 49 · 261410.1021/acs.accounts.6b00348 ↗
38. Byers · Nano Lett. · 2016 · 16 · 231410.1021/acs.nanolett.5b04990 ↗
39. Little · ChemistryOpen · 2018 · 7 · 37010.1002/open.201800048 ↗
40. Wonner · J. Am. Chem. Soc. · 2018 · 140 · 1265810.1021/jacs.8b02367 ↗
41. Wonner · Electrochim. Acta · 2019 · 301 · 45810.1016/j.electacta.2019.01.129 ↗
42. Djafari · ACS Sustainable Chem. Eng. · 2019 · 7 · 829510.1021/acssuschemeng.8b06690 ↗
43. Atesyan · ChemElectroChem · 2019 · 6 · 77910.1002/celc.201801271 ↗
44. Mettela · Nano Res. · 2015 · 8 · 292510.1007/s12274-015-0797-8 ↗
45. Magenau · Science · 2011 · 332 · 8110.1126/science.1202357 ↗
46. Rodriguez-Sánchez · J. Phys. Chem. B · 2000 · 104 · 968310.1021/jp001761r ↗
47. Nasretdinova · Electrochem. Commun. · 2015 · 50 · 6910.1016/j.elecom.2014.11.016 ↗
48. Yanilkin · Electrochem. Commun. · 2016 · 69 · 3610.1016/j.elecom.2016.05.016 ↗
49. Yousefi · Prog. Nat. Sci.: Mater. Int. · 2013 · 23 · 5110.1016/j.pnsc.2013.01.007 ↗
50. Reetz · J. Am. Chem. Soc. · 1994 · 116 · 740110.1021/ja00095a051 ↗
51. Reetz · Angew. Chem., Int. Ed. · 1995 · 56 · 224010.1002/anie.199522401 ↗
52. Vilar-Vidal · J. Phys. Chem. C · 2010 · 114 · 1592410.1021/jp911380s ↗
53. González · Nanoscale · 2012 · 4 · 763210.1039/c2nr31994b ↗
54. Fernandez-Blanco · Electrochem. Commun. · 2012 · 18 · 810.1016/j.elecom.2012.01.020 ↗
55. Reetz · Chem. Mater. · 1995 · 7 · 222710.1021/cm00060a004 ↗
56. Brasiliense · ChemElectroChem · 2018 · 5 · 303610.1002/celc.201800742 ↗
57. Meltzer · J. Electrochem. Soc. · 1995 · 142 · L8210.1149/1.2044252 ↗
58. Turyan · Electroanalysis · 2005 · 17 · 53810.1002/elan.200403179 ↗
59. Malel · Chem. – Eur. J. · 2010 · 16 · 1169710.1002/chem.201000453 ↗
60. P. Vanýsek , in Electrochemical series in CRC Handbook of Chemistry and Physics , ed. D. R. Lide , CRC Press , Boca Raton , 83rd edn, 2002 , p. 8-21–8-31
61. Zhou · Angew. Chem., Int. Ed. · 2011 · 50 · 421910.1002/anie.201100885 ↗
62. Stuart · Nanoscale · 2013 · 5 · 17410.1039/C2NR33146B ↗
63. Plowman · Nanoscale · 2015 · 7 · 1236110.1039/C5NR02995C ↗
64. Cheng · Trends Anal. Chem. · 2014 · 58 · 7910.1016/j.trac.2014.01.008 ↗
65. Ma · J. Mater. Chem. · 2010 · 20 · 358610.1039/c0jm00187b ↗
66. Zhou · ACS Nano · 2016 · 10 · 986110.1021/acsnano.6b05776 ↗
67. Polte · J. Am. Chem. Soc. · 2010 · 132 · 129610.1021/ja906506j ↗
68. Polte · ACS Nano · 2010 · 4 · 107610.1021/nn901499c ↗
69. Jiang · Nanotechnology · 2016 · 27 · 34571010.1088/0957-4484/27/34/345710 ↗
70. Xiong · J. Am. Chem. Soc. · 2005 · 127 · 733210.1021/ja0513741 ↗
71. Xiong · Angew. Chem., Int. Ed. · 2005 · 44 · 791310.1002/anie.200502722 ↗
72. Seisko · Miner. Eng. · 2018 · 115 · 13110.1016/j.mineng.2017.10.017 ↗