Nanoparticle Synthesis by Precursor Irradiation with Low-Energy Electrons

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftForschungsartikelBeigetragenBegutachtung

Beitragende

  • Kristina Weinel - , CEOS-Stiftungsprofessur für Elektronenoptik (gB/IFW), Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Marc Benjamin Hahn - , Universität Potsdam (Autor:in)
  • Axel Lubk - , CEOS-Stiftungsprofessur für Elektronenoptik (gB/IFW), Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Wen Feng - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Ignacio Guillermo Gonzalez Martinez - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Bernd Büchner - , Professur für Experimentelle Festkörperphysik (gB/IFW), Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Leonardo Agudo Jácome - , Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) (Autor:in)

Abstract

Nanoparticles (NPs) and their fabrication routes are intensely studied for their wide range of application in optics, chemistry, and medicine. Γ-ray and ion irradiation of precursor matter are established methods that facilitate tailored NP synthesis without complicated chemistry. Here, we develop and explore NP synthesis based on irradiating precursor microparticles with low-energy electron beams. We specifically demonstrate the fabrication of plasmonic gold nanoparticles of sizes between 3 and 350 nm on an amorphous SiOx substrate using a 30 kV electron beam. By detailed comparison with electron scattering simulations and thermodynamic modeling, we reveal the dominant role of inelastic electron-matter interaction and subsequent localized heating for the observed vaporization of the precursor gold microparticles. This general principle suggests the suitability of electron-beam irradiation for synthesizing NPs of a wide class of materials.

Details

OriginalspracheEnglisch
Seiten (von - bis)4980-4988
Seitenumfang9
FachzeitschriftACS applied nano materials
Jahrgang8
Ausgabenummer10
PublikationsstatusVeröffentlicht - 14 März 2025
Peer-Review-StatusJa

Schlagworte

ASJC Scopus Sachgebiete

Schlagwörter

  • Gold nanoparticle synthesis, Heat transfer, Monte Carlo scattering simulation, Precursor microparticle irradiation, Scanning electron microscopy, Thermodynamic modeling