Metallurgy in a beaker: Nanoparticle toolkit for the rapid low-temperature solution synthesis of functional multimetallic solid-state materials

Journal of the American Chemical Society

Volumn 127, Issue 10, 2005, Pages 3506-3515

  Schaak, Raymond E ^a   Sra, Amandeep K ^a   Leonard, Brian M ^a   Cable, Robert E ^a   Bauer, John C ^a   Han, Yi Fan ^a   Means, Joel ^a   Teizer, Winfried ^a   Vasquez, Yolanda ^a   Funck, Edward S ^a  

^a TEXAS A AND M UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

HEATING; LOW TEMPERATURE EFFECTS; METALLURGY; MORPHOLOGY; REACTION KINETICS; SOLUTIONS; SYNTHESIS (CHEMICAL); THIN FILMS;

NANOCOMPOSITES; NANOCRYSTALLINE POWDERS; NANOPARTICLES; REACTIVITY;

INTERMETALLICS;

ALLOY; FERROMAGNETIC MATERIAL; METAL DERIVATIVE; NANOPARTICLE;

ARTICLE; CATALYSIS; CHEMICAL COMPOSITION; CHEMICAL STRUCTURE; DIFFUSION; FILM; LOW TEMPERATURE; METALLURGY; SOLID STATE; STOICHIOMETRY; SUPERCONDUCTOR; SYNTHESIS;

EID: 20144384745     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja043335f     Document Type: Article

References (72)

1. Cahn, R. W. Contemp. Phys. 2001, 42, 365-375.
2. Sun, S.; Murray, C. B.; Weller, D.; Folks, L.; Moser, A. Science 2000, 287, 1989-1992.
3. (a) Goll, D.; Kronmuller, H. Naturewissenschaften 2000, 87, 423-438.
4. (b) Paduani, C. J. Appl. Phys. 2001, 90, 6251.
5. For example, (a) Gavaler, J. R.; Janocko, M. A.; Bradinski, A. I.; Rowland, G. W. IEEE Trans. Magn. 1975, 2, 192-196. (b) Cava, R. J.; Takagi, H.; Zandbergen, H. W.; Krajewski, J. j.; Peck, W. F.; Siegrist, T.; Batlogg, B.; Vandover, R. B.; Felder, R. J.; Mizuhashi, K.; Lee, J. O.; Eisaki, H.; Uchida, S. Nature 1994, 367, 252. (c) Cava, R. J.; Takagi, H.; Batlogg, B.; Zandbergen, H. W.; Krajewski, J. J.; Peck, W. F.; Vandover, R. B.; Felder, R. J.; Siegrist, T.; Mizuhashi, K.; Lee, J. O.; Eisaki, H.; Carter, S. A.; Uchida, S. Nature 1994, 367, 146. (d) Nagamatsu, J.; Makagawa, N.; Muranaka, T.; Zenitani, Y.; Akimitsu, J. Nature 2001, 410, 63-64. (e) He, T.; Huang, Q.; Ramirez, A. P.; Wang, Y.; Regan, K. A.; Rogado, N.; Hayward, M. A.; Haas, M. K.; Slusky, J. S.; Inumara, K.; Zandbergen, H. W.; Ong, N. P.; Cava, R. J. Nature 2001, 411, 54-56.
6. For example, (a) Gavaler, J. R.; Janocko, M. A.; Bradinski, A. I.; Rowland, G. W. IEEE Trans. Magn. 1975, 2, 192-196. (b) Cava, R. J.; Takagi, H.; Zandbergen, H. W.; Krajewski, J. j.; Peck, W. F.; Siegrist, T.; Batlogg, B.; Vandover, R. B.; Felder, R. J.; Mizuhashi, K.; Lee, J. O.; Eisaki, H.; Uchida, S. Nature 1994, 367, 252. (c) Cava, R. J.; Takagi, H.; Batlogg, B.; Zandbergen, H. W.; Krajewski, J. J.; Peck, W. F.; Vandover, R. B.; Felder, R. J.; Siegrist, T.; Mizuhashi, K.; Lee, J. O.; Eisaki, H.; Carter, S. A.; Uchida, S. Nature 1994, 367, 146. (d) Nagamatsu, J.; Makagawa, N.; Muranaka, T.; Zenitani, Y.; Akimitsu, J. Nature 2001, 410, 63-64. (e) He, T.; Huang, Q.; Ramirez, A. P.; Wang, Y.; Regan, K. A.; Rogado, N.; Hayward, M. A.; Haas, M. K.; Slusky, J. S.; Inumara, K.; Zandbergen, H. W.; Ong, N. P.; Cava, R. J. Nature 2001, 411, 54-56.
7. For example, (a) Gavaler, J. R.; Janocko, M. A.; Bradinski, A. I.; Rowland, G. W. IEEE Trans. Magn. 1975, 2, 192-196. (b) Cava, R. J.; Takagi, H.; Zandbergen, H. W.; Krajewski, J. j.; Peck, W. F.; Siegrist, T.; Batlogg, B.; Vandover, R. B.; Felder, R. J.; Mizuhashi, K.; Lee, J. O.; Eisaki, H.; Uchida, S. Nature 1994, 367, 252. (c) Cava, R. J.; Takagi, H.; Batlogg, B.; Zandbergen, H. W.; Krajewski, J. J.; Peck, W. F.; Vandover, R. B.; Felder, R. J.; Siegrist, T.; Mizuhashi, K.; Lee, J. O.; Eisaki, H.; Carter, S. A.; Uchida, S. Nature 1994, 367, 146. (d) Nagamatsu, J.; Makagawa, N.; Muranaka, T.; Zenitani, Y.; Akimitsu, J. Nature 2001, 410, 63-64. (e) He, T.; Huang, Q.; Ramirez, A. P.; Wang, Y.; Regan, K. A.; Rogado, N.; Hayward, M. A.; Haas, M. K.; Slusky, J. S.; Inumara, K.; Zandbergen, H. W.; Ong, N. P.; Cava, R. J. Nature 2001, 411, 54-56.
8. For example, (a) Gavaler, J. R.; Janocko, M. A.; Bradinski, A. I.; Rowland, G. W. IEEE Trans. Magn. 1975, 2, 192-196. (b) Cava, R. J.; Takagi, H.; Zandbergen, H. W.; Krajewski, J. j.; Peck, W. F.; Siegrist, T.; Batlogg, B.; Vandover, R. B.; Felder, R. J.; Mizuhashi, K.; Lee, J. O.; Eisaki, H.; Uchida, S. Nature 1994, 367, 252. (c) Cava, R. J.; Takagi, H.; Batlogg, B.; Zandbergen, H. W.; Krajewski, J. J.; Peck, W. F.; Vandover, R. B.; Felder, R. J.; Siegrist, T.; Mizuhashi, K.; Lee, J. O.; Eisaki, H.; Carter, S. A.; Uchida, S. Nature 1994, 367, 146. (d) Nagamatsu, J.; Makagawa, N.; Muranaka, T.; Zenitani, Y.; Akimitsu, J. Nature 2001, 410, 63-64. (e) He, T.; Huang, Q.; Ramirez, A. P.; Wang, Y.; Regan, K. A.; Rogado, N.; Hayward, M. A.; Haas, M. K.; Slusky, J. S.; Inumara, K.; Zandbergen, H. W.; Ong, N. P.; Cava, R. J. Nature 2001, 411, 54-56.
9. For example, (a) Gavaler, J. R.; Janocko, M. A.; Bradinski, A. I.; Rowland, G. W. IEEE Trans. Magn. 1975, 2, 192-196. (b) Cava, R. J.; Takagi, H.; Zandbergen, H. W.; Krajewski, J. j.; Peck, W. F.; Siegrist, T.; Batlogg, B.; Vandover, R. B.; Felder, R. J.; Mizuhashi, K.; Lee, J. O.; Eisaki, H.; Uchida, S. Nature 1994, 367, 252. (c) Cava, R. J.; Takagi, H.; Batlogg, B.; Zandbergen, H. W.; Krajewski, J. J.; Peck, W. F.; Vandover, R. B.; Felder, R. J.; Siegrist, T.; Mizuhashi, K.; Lee, J. O.; Eisaki, H.; Carter, S. A.; Uchida, S. Nature 1994, 367, 146. (d) Nagamatsu, J.; Makagawa, N.; Muranaka, T.; Zenitani, Y.; Akimitsu, J. Nature 2001, 410, 63-64. (e) He, T.; Huang, Q.; Ramirez, A. P.; Wang, Y.; Regan, K. A.; Rogado, N.; Hayward, M. A.; Haas, M. K.; Slusky, J. S.; Inumara, K.; Zandbergen, H. W.; Ong, N. P.; Cava, R. J. Nature 2001, 411, 54-56.
10. Stern, R. A.; Willoughby, S. D.; MacLaren, J. M.; Cui, J.; Pan, Q.; James, R. D. J. Appl. Phys. 2003, 93, 8644-8646.
11. Roucoux, A.; Schulz, J.; Patin, H. Chem. Rev. 2002, 102, 3757-3778.
12. (a) Casado-Rivera, E.; Gal, Z.; Angelo, A. C. D.; Lind, C.; DiSalvo, F. J.; Abruna, H. D. ChemPhysChem 2003, 4, 193-199.
13. (b) Casado-Rivera, E.; Volpe, D. J.; Alden, L.; Lind, C.; Downie, C.; Vazquez-Alvarez, T.; Angelo, A. C. D.; DiSalvo, F. J.; Abruna, H. D. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4043-4049.
14. Zhang, C. J.; Baxter, R. J.; Hu, P.; Alavi, A.; Lee, M.-H. J. Chem. Phys. 2001, 115, 5272-5277. Mathauser, A. T.; Teplyakov, A. V. Catal. Lett. 2001, 73, 207-210.
15. Zhang, C. J.; Baxter, R. J.; Hu, P.; Alavi, A.; Lee, M.-H. J. Chem. Phys. 2001, 115, 5272-5277. Mathauser, A. T.; Teplyakov, A. V. Catal. Lett. 2001, 73, 207-210.
16. (a) Kirchheim, R.; Mutschele, T.; Keininger, W.; Gleiter, H.; Birringer, R.; Koble, T. D. Mater. Sci. Eng. 1988, 99, 457-462.
17. (b) Kamakoti, P.; Sholl, D. S. J. Membr. Sci. 2003, 225, 145-154.
18. Liu, C. T. Mater. Chem. Phys. 1995, 42, 77-86.
19. Lopez, M. F.; Escudero, M. L. Electrochim. Acta 1998, 43, 671-678.
20. (a) Liu, C. T.; Stringer, J.; Mundy, J. N.; Horton, L. L.; Angelini, P. Intermetallics 1997, 5, 579-596.
21. (b) Stoloff, N. S.; Liu, C. T.; Deevi, S. C. Intermetallics 2000, 8, 1313-1320.
22. (a) Gleiter, H. Prog. Mater. Sci. 1989, 33, 223-315.
23. (b) Suryanarayana, C. Prog. Mater. Sci. 2001, 46, 1-184.
24. (a) Hahn, H. Nanostruct. Mater. 1997, 9, 3-12.
25. (b) Koch, C. C. Nanostruct. Mater. 1997, 9, 13-22.
26. Blair, R. G.; Gillan, E. G.; Nguyen, N. K. B.; Daurio, D.; Kaner, R. B. Chem. Mater. 2003, 15, 3286-3293.
27. (a) Novel, T.; Johnson, D. C. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 3398-3403.
28. (b) Noh, M.; Thiel, J.; Johnson, D. C. Science 1995, 270, 1181-1184.
29. (c) Noh, M.; Johnson, C. D.; Hornbostel, M. D.; Thiel, J.; Johnson, D. C. Chem. Mater. 1996, 8, 1625-1635.
30. Wright, J. D.; Sommerdijk, A. J. M. Sol-gel materials: chemistry and applications; Gordon and Breach: Amsterdam, 2001.
31. (a) Madou, M. J. Fundamentals of Microfabrication: The Science of Miniaturization, 2nd ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, 2002.
32. (b) Mitzi, D. B.; Kosbar, L. L.; Murray, C. E.; Copel, M.; Afzali, A. Nature 2004, 428, 299-303.
33. Sra, A. K.; Schaak, R. E. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 6667-6672.
34. Gao, F.; Lu, Q.; Zhao, D. Nano Lett. 2003, 3, 85-88.
35. Lu, W.; Wang, B.; Wang, K.; Wang, X.; Hou, J. G. Langmuir 2003, 9, 5887-5891.
36. Chinta, S.; Lunsford, J. H. J. Catal. 2004, 225, 249.
37. (a) Schlesinger, H. I.; Brown, H. C.; Finholt, A. E.; Gilbreath, J. R.; Hoekstra, H. R.; Hyde, E. K. J. Am. Chem. Soc. 1953, 75, 215-219.
38. (b) Corrias, A.; Ennas, G.; Licheri, G.; Marongiu, G.; Paschina, G. Chem. Mater. 1990, 2, 363-366.
39. (a) Bonnemann, H.; Brijoux, W.; Brinkmann, R.; Fretzen, R.; Joussen, T.; Koppler, R.; Korall, B.; Neiteler, P.; Richter, J. J. Mol. Catal. 1994, 86, 129-177.
40. (b) Glavee, G. N.; Klabunde, K. J.; Sorensen, C. M.; Hadjipanayis, G. C. Langmuir 1994, 10, 4726-4730.
41. (a) Sangregorio, C.; Galeotti, M.; Bardi, U.; Baglioni, P. Langmuir 1996, 12, 5800-5802.
42. (b) Kim, M.-J.; Na, H.-J.; Lee, K. C.; Yoo, E. A.; Lee, M. J. Mater. Chem. 2003, 13, 1789-1792.
43. (a) Tissot, P.; Dallenbach, R. Thermochim. Acta 1978, 25, 143-153.
44. (b) Feutelais, Y.; Legendre, B.; Guymont, M. Acta Mater. 1999, 47, 2539-2551.
45. Battezzati, L.; Belotti, M.; Brunella, V. Scr. Mater. 2001, 44, 2759-2764.
46. Battezzati, L.; Barbero, S.; Belotti, M.; Riontino, G. Z. Metallkd. 2003, 94, 449-452.
47. Sprusil, B.; Xima, V.; Chalupa, B.; Smola, B. Z. Metallkd. 1993, 84, 2.
48. Okamura, K.; Iwasaki, H.; Ogawa, S. J. Phys. Soc. Jpn. 1968, 24, 569-579.
49. Villars, P., Calvert, L. D., Eds. Pearson's Handbook of Crystallographic Data for Intermetallic Phases, 2nd ed.; ASM International: Materials Park, OH, 1991.
50. Massalski, T. B., Ed. Binary Alloy Phase Diagrams; ASM International: Materials Park, OH, 1996.
51. Lang, H.; Mohri, T.; Pfeiler, W. Intermetallics 1999, 7, 1373-1381.
52. West, A. R. Solid State Chemistry and its Applications; Wiley: Chichester, England, 1984.
53. (a) Raub, V. E.; Wullhorst, B.; Plate, W. Z. Metallkd. 1954, 45, 533-537.
54. (b) El-Borady, M.; Schubert, K. Z. Metallkd. 1971, 62, 667-675.
55. Villars, P.; Prince, A.; Okamoto, H. Handbook of Ternary Alloy Phase Diagrams; ASM International: Materials Park, OH, 1995.
56. Khan, H. R.; Trunk, H.; Raub, Ch. J.; Fertig, W. A.; Lawson, A. C. J. Less-Common Met. 1973, 30, 167-168.
57. (a) Holland, B. T.; Blanford, C. F.; Stein, A. Science 1998, 281, 538-540.
58. (b) Holland, B. T.; Blanford, C. F.; Do, T.; Stein, A. Chem. Mater. 1999, 11, 795-805.
59. (c) Yan, H.; Blanford, C. F.; Holland, B. T.; Smyrl, W. H.; Stein, A. Chem. Mater. 2000, 12, 1134-1141.
60. (d) Jiang, P.; Bertone, J. F.; Colvin, V. L. Science 2001, 291, 453-457.
61. (a) Martin, C. R. Science 1994, 266, 1961-1966.
62. (b) Lakshmi, B. B.; Patrissi, C. J.; Martin, C. R. Chem. Mater. 1997, 9, 2544-2550.
63. (c) Mitchell, D. T.; Lee, S. B.; Trofin, L.; Li, N.; Nevanen, T. K.; Soderlund, H.; Martin, C. R. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 11864-11865.
64. (d) Lee, S. B.; Mitchell, D. T.; Trofin, L.; Nevanen, T. K.; Soderlund, H.; Martin, C. R. Science 2002, 296, 2198-2200.
65. Kim, E.; Xia, Y.; Whitesides, G. M. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 5722-5731.
66. (a) Yan, H.; Blanford, C. F.; Smyrl, W. H.; Stein, A. Chem. Commun. 2000, 1477-1478.
67. (b) Bartlett, P. N.; Ghanem, M. A.; El Hallag, I. S.; de Groot, P.; Zhukov, A. J. Mater. Chem. 2003, 13, 2596-2602.
68. Teng, X.; Yang, H. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 14559-14563.
69. Stein, A.; Schroden, R. C. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2001, 5, 553-564.
70. Jacobsson, P.; Sundqvist, B. J. Phys. Chem. Solids 1988, 49, 441-450.
71. Dissanayake, D. P.; Lunsford, J. H. J. Catal. 2002, 206, 173-176.
72. Han, Y.-F.; Lunsford, J. H. Catal. Lett., in press.