Electrochemical Generation of Metal Nanostructures Using Self-Assembled Monolayers As Templates
Notice bibliographique
Résumé
Controlling electrochemical processes by molecular self-assemblies offers interesting perspectives for nanotechnology as precision and flexibility intrinsic to electrochemistry combines favourably with the range of possibilities for chemical, electronic, and structural modification of electrodes by molecular systems. We exploit this combination for metal electrodeposition using a coordination-controlled deposition scheme. Based on the reduction of a two-dimensional (2D) layer of metal ions coordinated to the tail groups of a self-assembled monolayer (SAM) (1-3), it is extended by using the nanoparticles formed initially from the 2D layer as seeds for deposition from the bulk (3D) electrolyte. A number of opportunities for the generation of nanoscale deposits arise from this particular 2D/3D scheme which, depending on conditions, range from isolated nanoparticles to continuous layers on top of the SAM. Furthermore, by choosing different species coordinated to the SAM and present in the bulk electrolyte, bimetallic nanoparticles can be synthesized. Exploring this coordination-controlled deposition scheme towards the generation of ultra-small metal structures, we investigate the combination of Pd and Cu, which is of interest for the generation of both electrocatalytically active PdCu nanoparticles and membranes for hydrogen separation (4). Deposition is accomplished via complexation of Pd2+ ions to a pyridine-terminated thiol SAM on a Au (111) electrode, followed by an electrochemical reduction in an acidic Cu2+-electrolyte. Cyclic voltammetry (CV), chronoamperometry, and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) reveal three phases, Pd nanoparticle formation, seeding of Cu deposition and formation of a Pd/Cu alloy, followed by the deposition of bulk Cu. To shed light on the initial stage of Pd deposition, density functional theory (DFT) calculations were performed. Contrasting other SAM based deposition schemes which rely on defects in the monolayer (5,6), the coordination controlled deposition harnesses a molecular property, thus providing a better control over the deposition process. The generation of nanostructures by templated electrodeposition was investigated using either SAMs patterned by electron beam lithography or patterns of PdCu nanoparticles produced by selective removal with tips of a scanning tunneling or atomic force microscope. Metal layers with an average thickness of less than 3 nm and structures with lateral dimensions ranging from the micrometer to the sub-10 nanometer range can be formed with this technique. References C. Silien, D. Lahaye, M. Caffio, R. Schaub, N. R. Champness and M. Buck, Langmuir, 27, 2567 (2011). T. Baunach, V. Ivanovo, D. M. Kolb, H. G. Boyen, P. Ziemann, M. Büttner and P. Oelhafen, Adv. Mater., 16, 2024 (2004). O. Shekhah, C. Busse, a Bashir, F. Turcu, X. Yin, P. Cyganik, a Birkner, W. Schuhmann and C. Wöll, Phys. Chem. Chem. Phys., 8, 3375 (2006). L. Mattarozzi, S. Cattarin, N. Comisso, R. Gerbasi, P. Guerriero, M. Musiani and E. Verlato, Electrochim. Acta, 230, 365 (2017). Z. She, A. Di Falco, G. Hähner and M. Buck, Appl. Surf. Sci., 373, 51 (2016). Z. She, A. Di Falco, G. Hähner and M. Buck, Beilstein J. Nanotechnol, 3, 101 (2012). Figure 1
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».