Artykuł pt. “Understanding the Growth of Electrodeposited PtNi Nanoparticle Films Using Correlated In Situ Liquid Cell Transmission Electron Microscopy and Synchrotron Radiation” (doi: 10.1021/acs.nanolett.4c02228) autorstwa prof. dr hab. Inż. Magdaleny Parlińskiej-Wojtan, mgr. inż. Tomasza Tarnawskiego, dr hab. inż. Joanny Depciuch, dr. Marii Letizii De Marco, dr. Kamila Sobczaka, dr. inż. Krzysztofa Matlaka, dr. hab. inż. Mirosławy Pawlyty prof. PŚ, dr. Robina Schäublina i dr. See Wee Chee zamieszczony w czasopiśmie Nano Letters został wyróżniony poprzez zamieszczenie go na okładce aktualnego wydania czasopisma.
To prestiżowe wyróżnienie dotyczy pracy będącej wynikiem współpracy pomiędzy pracownikami zakładu NZ32 Instytutu Fizyki Jądrowej PAN (prof. dr hab. inż. Magdalena Parlińska-Wojtan, dr hab. inż. Joanny Depciuch i mgr inż. Tomasz Tarnawski), Uniwersytetu Warszawskiego (dr Kamil Sobczak), Narodowego Centrum Promieniowania Synchrotronowego SOLARIS (dr inż. Krzysztof Matlak), Politechniki Śląskiej (dr hab. inż. Mirosława Pawlyta, prof. PŚ), Politechniki Federalnej ETH w Zurychu (dr Robin Schäublin) oraz Instytutu Fritza Habera z Towarzystwa Maxa Plancka w Berlinie (dr Maria Letizia De Marco i dr See Wee Chee). Praca przedstawia wykorzystanie dwóch technik obrazowania in-situ w środowisku płynnym (transmisyjnej mikroskopii elektronowej LC-TEM oraz skaningowej transmisyjnej mikroskopii rentgenowskiej LC-STXM) do wyjaśnienia dynamiki wzrostu warstwy nanocząstek platyna-nikiel podczas procesu elektrodepozycji.
Elektrodepozycja to szybka i wygodna metoda syntezy nanostruktur. Jest szczególnie popularna w dziedzinie badań nad katalizatorami, gdzie za jej pomocą można modyfikować elektrody, wytwarzając warstwy nanocząstek bezpośrednio na ich powierzchni. Rozwój tego rodzaju badań wymaga jak najlepszego zrozumienia dynamiki procesu elektrodepozycji i zidentyfikowania najważniejszych czynników warunkujących właściwości morfologiczne nanostruktury. Taka wiedza może być przydatna w wytwarzaniu lepszych jakościowo warstw nanocząstek i osiąganiu lepszych wyników w związku z ich aplikacją.
Celem współpracy pracowników Instytutu Fizyki Jądrowej PAN, Uniwersytetu Warszawskiego, Centrum SOLARIS, Politechniki Śląskiej, Politechniki Federalnej w Zurychu oraz Instytutu Fritza Habera było przeprowadzenie elektrodepozycji z użyciem dwóch zaawansowanych technik obrazowania: mikroskopia TEM w środowisku płynnym oraz mikroskopia STXM również w środowisku płynnym. Pierwsza technika daje wysoką rozdzielczość obrazu i pozwala w czasie rzeczywistym obserwować nukleację na powierzchni elektrody. Druga technika z kolei, pozwala na obrazowanie w czasie rzeczywistym fazy krystalicznej rosnącej nanostruktury. Kombinacja obydwu technik pozwala na analizę wielu właściwości rosnącej warstwy w czasie rzeczywistym. Wykorzystanie ich obu do przeprowadzenia tej samej reakcji (elektrodepozycja warstwy) i porównanie uzyskanych wyników daje o wiele lepszy wgląd w dynamikę procesu. Obserwacje LC-TEM ujawniły, że nukleacja zaczyna się przy potencjale -0.7 V, przy którym nanocząstki szybko zaczynają rosnąć, przy czym można zauważyć drobne oscylacje w ich rozmiarze podczas skanowania przy dodatnim potencjale. Wykazaliśmy również, że warstwa rośnie bezpośrednio na elektrodzie. Z kolei eksperyment STXM udowodnił, że nikiel jest elektrodeponowany w postaci tlenku niklu, a nie niklu metalicznego.
Parlinska-Wojtan, M., Tarnawski, T. R., Depciuch, J., De Marco, M. L., Sobczak, K., Matlak, K., Pawlyta, M., Schäublin, R. & Chee, S. W.
Understanding the Growth of Electrodeposited PtNi Nanoparticle Films Using Correlated In-Situ Liquid Cell Transmission Electron Microscopy and Synchrotron Radiation.
Nano Letters 2024, 24, 12361-12367,
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c02228,
IF 2023 = 10.1, MNiSW = 200