Metallnanostrukturer

Metallnanostrukturer är strukturer av metalliska atomer med dimensioner i nanometerskalan, vanligtvis mellan cirka 1 och 100 nm. De uppvisar egenskaper som skiljer sig avsevärt från bulkmetaller, bland annat storlek- och formberoende optiska och elektroniska funktioner samt ett förhållande mellan yta och volym som påverkar reaktivitet och sintring. En central kategori är ädelmetallnanostrukturer som guld, silver och platina, vilka ofta visar lokala ytplasmonresonanser (LSPR). Genom att ändra storlek, form och omgivning kan plasmonerna tunas, vilket ger starka lokala fält och optiska respons i olika våglängder.

Sätt att tillverka metallnanostrukturer inkluderar bottom-up-metoder som kemisk syntes och seed-mediated growth, samt top-down-metoder som litografi och sputtering. Vanliga material är guld, silver, platina, palladium, koppar och aluminium. Morphologier inkluderar nanopartiklar (sfäriska eller facetterade), nanorods, nanosheets, nanowires och nanoprismor. Ytmodifiering med ligander eller biomolekyler används för stabilisering och funktionalisering.

Användningar sträcker sig över plasmonikbaserade sensorer, ytkatalys och fotokatalys, energiomvandling och medicinska tillämpningar som diagnostik och fototermisk behandling. Analysmetoder omfattar TEM, SEM, UV-Vis-spektroskopi, XRD och XPS för att undersöka struktur, storlek, sammansättning och ytfunktionalitet. Viktiga utmaningar inkluderar kontroll av storlek och form vid större produktion, aggregation och sintring, samt stabilitet och miljö- och hälsokonsekvenser vid långvarig exponering.