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Mechanistic insights into the anisotropic growth of ZnO nanoparticles deciphered through 2D size plots and multivariate analysis

Authors :
Christophe Mingotaud
Jean-Daniel Marty
Yinping Wang
Zhihua Zhao
Myrtil L. Kahn
Céline Delmas
Laboratoire de chimie de coordination (LCC)
Institut de Chimie de Toulouse (ICT)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Interactions moléculaires et réactivité chimique et photochimique (IMRCP)
Université de Toulouse (UT)-Institut Ecologie et Environnement (INEE)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Fédération de Recherche Fluides, Energie, Réacteurs, Matériaux et Transferts (FERMAT)
Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
IDeAS - Interfaces Dynamiques et Assemblages Stimulables (IDeAS)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT)
Station de Génétique Quantitative et Appliquée (SGQA)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
China Scholarship Council (CSC)
CNRS
Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)
Source :
Nanoscale Advances, Nanoscale Advances, 2021, ⟨10.1039/d1na00591j⟩, Nanoscale Advances, RSC, 2021, ⟨10.1039/d1na00591j⟩
Publication Year :
2021
Publisher :
HAL CCSD, 2021.

Abstract

International audience; The control and understanding of the nucleation and growth of nano-objects are key points for improving and/or considering the new applications of a given material at the nanoscale. Mastering the morphology is essential as the final properties are drastically affected by the size, shape, and surface structure. Yet, a number of challenges remain, including evidencing and understanding the relationship between the experimental parameters of the synthesis and the shape of the nanoparticles. Here we analyzed jointly and in detail the formation of anisotropic ZnO nanoparticles under different experimental conditions by using two different analytical tools enabling the analysis of TEM images: 2D size plots and multivariate statistical analysis. Well-defined crystalline ZnO nanorods were obtained through the hydrolysis of a dicyclohexyl zinc precursor in the presence of a primary fatty amine. Such statistical tools allow one to fully understand the effect of experimental parameters such as the hydrolysis rate, the mixing time before hydrolysis, the length of the ligand aliphatic chain, and the amount of water. All these analyses suggest a growth process by oriented attachment. Taking advantage of this mechanism, the size and aspect ratio of the ZnO nanorods can be easily tuned. These findings shed light on the relative importance of experimental parameters that govern the growth of nano-objects. This general methodological approach can be easily extended to any type of nanoparticle.

Details

Language :
English
ISSN :
25160230
Database :
OpenAIRE
Journal :
Nanoscale Advances, Nanoscale Advances, 2021, ⟨10.1039/d1na00591j⟩, Nanoscale Advances, RSC, 2021, ⟨10.1039/d1na00591j⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....56141078e72dd3b5559e90ed43246195
Full Text :
https://doi.org/10.1039/d1na00591j⟩