Thermal dynamics of silver clusters grown on rippled silica surfaces

Abstract

Silver nanoparticles have been deposited on silicon rippled patterned templates at an angle of incidence of 70 • to the surface normal. The templates are produced by oblique incidence argon ion bombardment and as the fluence increases, the periods and heights of the structures increase. Structures with periods of 20 nm, 35 nm and 45 nm have been produced. Moderate temperature vacuum annealing shows the phenomenon of cluster coalescence following the contour of the more exposed faces of the ripple for the case of 35 nm and 45 nm but not at 20 nm where the silver aggregates into larger randomly distributed clusters. In order to understand this effect, the morphological changes of silver nanoparticles deposited on an asymmetric rippled silica surface are investigated through the use of Molecular Dynamics simulations for different deposition angles of incidence between 0 • and 70 • and annealing temperatures between 500K and 900K. Near to normal incidence, clusters are observed to migrate over the entire surface but for deposition at 70 • , a similar patterning is observed as in the experiment. The random distribution of clusters for the periodicity ≈ of 20 nm is linked to the geometry of the silica surface which has a lower ripple height than the longer wavelength structures. Calculations carried out on a surface with such a lower ripple height also demonstrate a similar effect.

Influencia de las nanopartículas de Ag sobre las propiedades mecánicas y tribológicas y en el efecto citotóxico y bactericida de los recubrimientos de TaN(Ag)

“…2c para el recubrimiento TaN(Ag)-3, la estructura columnar ya no es tan definida como las dos anteriores, resultando en una estructura más densa y compacta, el mismo fenómeno se presenta para recubrimientos con cantidades de Ag superiores a 120 W en los recubrimientos TaN(Ag)-4, 5 y 6. El fenómeno de densificación de los recubrimientos con el incremento de material dopante, es debido fundamentalmente a que el metal de transición de baja dureza difunde a través de los límites de grano columnar de la matriz TaN, coalesciendo y conduciendo a la deformación de la estructura y de paso al reacomodamiento del compuesto (Bhatnagar et al 2017).…”

“…5 se muestran los diámetros promedio de las nanopartículas vs la frecuencia expresada en número de nanopartículas, para el recubrimiento TaN(Ag)-3 tratado térmicamente a 175 °C, 200 °C y 225 °C, en los cuales se aprecia una gran cantidad de nanopartículas (elevada frecuencia) que difundieron hacia la superficie del compuesto y presentaron diámetros inferiores a los 100 nm. Se pueden observar también aglomerados de Ag con diámetros que oscilan entre 200 y 400 nm, debido a fenómenos de coalescencia, acorde con (Rycenga et al, 2011;Bhatnagar et al, 2017), muy particularmente para la muestra tratada a 225 °C. Acorde a ello se seleccio nó el ciclo a 200 °C durante 4 min como el óptimo debido a la mayor frecuencia de nanopartículas con un tamaño menor a 100 nm, y que presentaron una distribución apropiada sobre toda la superficie del recubrimiento.…”