M2 Síntesis Bottom-Up: Nucleación y Crecimiento (Modelo de LaMer)

Tópico

La concentración de precursor disuelto en esta síntesis bottom-up, a medida que ese precursor se genera o se libera dentro de la solución, sigue subiendo hasta superar el umbral de LaMer: recién al superar este umbral de LaMer, la solución queda lo bastante sobresaturada como para que dispare una nucleación explosiva, un burst, en el que aparecen casi simultáneamente una enorme cantidad de núcleos nuevos de esta nanopartícula. Que esta concentración de precursor suba más lentamente hacia este umbral de LaMer hace que, al superarlo, la sobresaturación resultante sea menor, y que esta nucleación explosiva produzca, en consecuencia, menos núcleos nuevos.

Que esta nucleación explosiva consuma, casi instantáneamente, una gran cantidad de este precursor disuelto hace que la concentración de precursor caiga, con la misma rapidez, de vuelta por debajo de este umbral de LaMer: una vez que esta concentración de precursor queda por debajo de este umbral, ya no aparecen núcleos nuevos, y el precursor que sigue generándose o liberándose después se deposita, en cambio, sobre los núcleos que esta nucleación explosiva ya produjo, haciéndolos crecer mediante un crecimiento controlado por difusión. Que esta concentración de precursor, tras el burst, se mantenga por debajo de este umbral de LaMer durante el resto de esta síntesis bottom-up hace que ya no vuelva a dispararse ninguna nucleación explosiva adicional.

Por eso este modelo, con la nucleación explosiva y el crecimiento controlado por difusión con las que se abrió, hace que esta separación temporal entre ambas etapas sea, precisamente, la clave para obtener nanopartículas monodispersas: como todos los núcleos de esta nucleación explosiva aparecen casi simultáneamente, todos disponen de aproximadamente el mismo tiempo para crecer durante este crecimiento controlado por difusión que sigue, y ese mismo crecimiento controlado por difusión favorece además, por su propia naturaleza, que los núcleos más pequeños crezcan un poco más rápido que los más grandes, produciendo un efecto de size focusing que estrecha todavía más la distribución de tamaños resultante. Que esta separación temporal entre nucleación explosiva y crecimiento controlado por difusión sea la clave para esta monodispersidad hace que este modelo contraste directamente con otro modelo de este conjunto, el que describe la maduración de Ostwald, un proceso que, en cambio, destruye esta misma monodispersidad si se le permite continuar más allá de este crecimiento controlado por difusión.

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