Gümüş nanopartikül
Sentez yöntemleri > Islak kimya > Tohum aracılı büyüme

Tohum aracılı büyüme, küçük, kararlı çekirdeklerin ayrı bir kimyasal ortamda istenen boyut ve şekle büyütüldüğü sentetik bir yöntemdir. Tohum aracılı yöntemler iki farklı aşamadan oluşur: çekirdeklenme ve büyümedir Sentezdeki belirli faktörlerin (örneğin ligand, çekirdeklenme süresi, indirgeyici ajan, vb.), varyasyonu, nanoparçacıkların son boyutunu ve şeklini kontrol edebilir, bu da tohum aracılı büyümeyi nanoparçacıkların morfolojisini kontrol etmek için popüler bir sentetik yaklaşım haline getirir.
Tohum aracılı büyümenin çekirdeklenme aşaması, bir öncüdeki metal iyonlarının metal atomlarına indirgenmesinden oluşur. Tohumların boyut dağılımını kontrol etmek için çekirdeklenme periyodu monodispersite için kısaltılmalıdır. LaMer modeli bu konsepti göstermektedir. Tohumlar tipik olarak bir ligand tarafından stabilize edilmiş küçük nanoparçacıklardan oluşur. Ligandlar, parçacıkların yüzeyine bağlanan ve tohumların daha fazla büyümesini engelleyen küçük, genellikle organik moleküllerdir. Ligandlar, pıhtılaşmanın enerji bariyerini arttırdıkları ve aglomerasyonu önledikleri için gereklidir. Kolloidal çözeltilerdeki çekici ve itici kuvvetler arasındaki denge, DLVO teorisi ile modellenebilir. Ligand bağlanma afinitesi ve seçicilik, şekil ve büyümeyi kontrol etmek için kullanılabilir. Tohum sentezi için, büyüme fazı sırasında değişime izin verecek şekilde orta ila düşük bağlanma afinitesine sahip bir ligand seçilmelidir.
Nano tohumların büyümesi, tohumların bir büyüme çözeltisine yerleştirilmesini içerir. Büyüme çözeltisi, düşük konsantrasyonda bir metal öncüsü, önceden var olan tohum ligandları ile kolayca değiş tokuş edecek ligandlar ve zayıf veya çok düşük konsantrasyonda indirgeyici madde gerektirir. İndirgeyici ajan, tohum yokluğunda büyüme çözeltisindeki metal öncülünü indirgeyecek kadar güçlü olmamalıdır. Aksi takdirde, büyüme çözümü önceden var olanlarda (tohumlarda) büyümek yerine yeni çekirdeklenme bölgeleri oluşturacaktır. Büyüme, yüzey enerjisi (büyüme ile olumsuz bir şekilde artan) ve kütle enerjisi (büyüme ile olumlu şekilde azalan) arasındaki rekabetin sonucudur. Büyüme ve çözülmenin enerjileri arasındaki denge, yalnızca önceden var olan tohumlarda (ve yeni çekirdeklenme olmadan) tek biçimli büyümenin nedenidir. Büyüme, büyüme çözeltisinden tohumlara metal atomlarının eklenmesi ve büyüme ligandları (daha yüksek bağlanma afinitesine sahip olan) ile tohum ligandları arasındaki ligand değişimi ile gerçekleşir.
Büyüme aralığı ve yönü, nano tohum, metal öncül konsantrasyonu, ligand ve reaksiyon koşulları (ısı, basınç, vb.) tarafından kontrol edilebilir. Büyüme çözeltisinin stokiyometrik koşullarının kontrol edilmesi, partikülün nihai boyutunu kontrol eder. Örneğin, büyüme çözeltisindeki metal tohumlarının metal öncüsüne düşük konsantrasyonu, daha büyük partiküller üretecektir. Kapatıcı ajanın büyümenin yönünü kontrol ettiği ve böylece şekillendirdiği gösterilmiştir. Ligandlar, bir partikül boyunca bağlanmak için değişen afinitelere sahip olabilir. Bir partikül içindeki farklı bağlanma, partikül boyunca farklı büyüme ile sonuçlanabilir. Bu, prizmalar, küpler ve çubuklar dahil olmak üzere küresel olmayan şekillere sahip anizotropik parçacıklar üretir.