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01.01.2015 | Research Paper | Ausgabe 1/2015

Journal of Nanoparticle Research 1/2015

Silver nanoparticle colloids with γ-cyclodextrin: enhanced stability and Gibbs–Marangoni flow

Zeitschrift:
Journal of Nanoparticle Research > Ausgabe 1/2015
Autoren:
Setareh Amiri, Laurent Duroux, Kim Lambertsen Larsen
Wichtige Hinweise

Electronic supplementary material

The online version of this article (doi:10.​1007/​s11051-014-2820-5) contains supplementary material, which is available to authorized users.

Abstract

Although cyclodextrins (CD) are effective stabilizers for metal nanoparticle colloids, differences between α-, β- and γ-CD in stabilizing such colloids have not been previously reported. In this study, silver nanoparticles (AgNP) were synthesized using NaBH4 as reducing agent and cyclodextrins as stabilizers. Long-term stability of AgNP colloids in equilibrium conditions showed no marked differences between CD types. Transmission electron microscopy and quantitative image analysis revealed only marginal differences in particle sizes for CD-AgNP, although statistically significant. CD-AgNP colloids showed dispersed particles with average diameters of 7.3 ± 2.2, 6.3 ± 2.9 and 4.9 ± 1.9 nm for α-, β- and γ-CD, respectively, and with similar ζ-potentials about −25 to −30 mV. AgNP without CD showed bigger and aggregated particles of 15.0 ± 2.0 nm with lower ζ-potentials of about −40 mV. When subjected to centrifugal forces, i.e. non-equilibrium conditions, γ-CD was markedly more efficient than α- and β-CD in stabilizing the colloids. Drying patterns of colloid droplets showed a typical self-pinned coffee ring for all but the colloid stabilized by γ-CD, which showed a pattern resulting from a dominant Gibbs–Marangoni flow inside the drying droplet. Calculations using the Derjaguin, Landau, Verwey and Overbeek (DLVO) theory supported the stabilizing effect of CD in equilibrium conditions; it however did not provide clues for the superior stabilization by γ-CD in conditions of hydrodynamic stress.

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Zusatzmaterial
Online Resource: Fig S1 represents additional pictures of drying patterns from independent batches of AgNP colloids droplets. Fig S2 and Table S1 give more details of image analysis and background correction for Fig. 6. Fig S3 shows the effect of AgNP particle diameter and ζ-potential on UDLVO (D). Table S2 gives calculated AgNP concentrations and inter-particle distances as function of AgNP diameter and initial AgNO3 concentration, as well as particle radius/Debye length ratios. (DOCX 632 kb)
11051_2014_2820_MOESM1_ESM.docx
Literatur
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