Controlled aggregation of gold nanoparticles in a di-ureasilmatrix. Optical and micro indentation investigation

Abstract

Nanocomposite materials with an organic-inorganic urea-silicate (di-ureasil) based matrix containing gold nanoparticles (NPs) were synthesized and characterized by optical (UV/Vis) spectroscopy and indentation measurement. The urea silicate gels were obtained by reaction between silicon alkoxyde modified by isocyanate group and polyethylene glycol oligomer with amine terminal groups in presence of catalyst. The latter ensures the successful incorporation of citrate-stabilized gold NPs in the matrix. It is shown that using a convenient destabilizing agent (AgNO3) and governing the preparative conditions, the aggregation degree of gold NPs can be controlled. The developed synthesis procedure significantly simplifies the preparative procedure of gold/urea silicate nanocomposites, compared to the procedure using gold NPs, preliminary covered with silica shells. Mechanical properties of the prepared sample were characterised using depth sensing indentation methods (DSI) and an idea about the type of aggregation structures was suggested.

Нанокомпозитни материали с органично-неорганична карбамид-силикатна матрица (ди-уреасили), съдържаща златни наночастици (НП), са синтезирани и характеризирани с оптична (UV/ Vis) спектроскопия и индентационни измервания. Силикатните урея гелове са получени чрез реакция между силициев алкоксид модифициран с изоцианатна група и олигомер полиетилен гликол с аминни крайни групи в присъствие на катализатор. Последният гарантира успешното включване на цитрат стабилизирани златни НП в матрицата. Показано е, че степента на агрегация на златните НП може да се контролира с помощта на подходящ дестабилизиращ агент (AgNO3) и промяна в условията на получаване. Разработената процедура за синтез значително опростява подготвителна процедура на златото/ урея силикатни нанокомпозити, в сравнение с процедурата за използване на предварителна покрити с кварцови черупки златни НП. Механичните свойства на приготвената проба са охарактеризирани с помощта на измерване на дълбочинно проникващ индентационен метод (DSI) и е направено предположение за вида на агрегационните структури.