Mechanisms of nucleation and growth of nanoparticles in solution

Chemical Reviews

Volumn 114, Issue 15, 2014, Pages 7610-7630

  Thanh, Nguyen T K ^a   Maclean, N ^a   Mahiddine, S ^a  

^a UNIVERSITY COLLEGE LONDON   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

SOLS; SULFUR;

CLASSICAL PATHWAY; NUCLEATION AND GROWTH; POROUS SOLIDS; PRIMARY NUCLEATION; SODIUM THIOSULFATE;

NUCLEATION;

METAL; METAL NANOPARTICLE; NANOPARTICLE; QUANTUM DOT; SOLUTION AND SOLUBILITY;

CHEMISTRY; METABOLISM; PARTICLE SIZE; SOLUTION AND SOLUBILITY; THEORETICAL MODEL;

METAL NANOPARTICLES; METALS; MODELS, THEORETICAL; NANOPARTICLES; PARTICLE SIZE; QUANTUM DOTS; SOLUTIONS;

EID: 84906216954     PISSN: 00092665     EISSN: 15206890     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cr400544s     Document Type: Review

References (139)

1. Thanh, N. T. K. Magnetic Nanoparticles: from Fabrication to Clinical Applications; CRC Press/Taylor and Francis: Boca Raton, FL/London, 2012.
2. Pankhurst, Q. A.; Thanh, N. T. K.; Jones, S. K.; Dobson, J. J. Phys. D: App. Phys. 2009, 42, 224001
3. Narayanan, R.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 12663
4. Astruc, D.; Lu, F.; Aranzaes, J. R. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 7852
5. Bönnemann, H.; Richards, R. Eur. J. Inorg. Chem. 2001, 2001, 2455
6. Hyeon, T. Chem. Commun. 2003, 927
7. Sozer, N.; Kokini, J. L. Trends Biotechnol. 2009, 27, 82
8. Atwater, H. A.; Polman, A. Nat. Mater. 2010, 9, 205
9. LaMer, V. K.; Dinegar, R. H. J. Am. Chem. Soc. 1950, 72, 4847
10. LaMer, V. K. Ind. Eng. Chem. 1952, 44, 1270
11. Ostwald, W. Z. Phys. Chem. 1900, 34, 495
12. Reiss, H. J. Chem. Phys. 1951, 19, 482
13. Lifshitz, I.; Slyozov, V. J. Phys. Chem. Solids. 1961, 19, 35
14. Wagner, C. Ber. Bunsen-Ges. Phys. Chem. 1961, 65, 581
15. Watzky, M. A.; Finke, R. G. Chem. Mater. 1997, 9, 3083
16. Yu, W. W.; Qu, L.; Guo, W.; Peng, X. Chem. Mater. 2003, 15, 2854
17. Mikulec, F. V.; Kuno, M.; Bennati, M.; Hall, D. A.; Griffin, R. G.; Bawendi, M. G. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 2532
18. Rogach, A. L.; Eychmuller, A.; Hickey, S. G. Small 2007, 3, 537
19. Schmelz, O.; Mews, A.; Basché, T. T.; Herrmann, A.; Müllen, K. Langmuir 2001, 17, 2861
20. Cademartiri, L.; Montanari, E.; Calestani, G.; Migliori, A.; Guagliardi, A.; Ozin, G. A. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 10337
21. Sun, J.; Goldys, E. M. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 9261
22. van Embden, J.; Jasieniak, J.; Mulvaney, P. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 14299
23. Jasieniak, J.; Smith, L.; Embden, J. v.; Mulvaney, P.; Califano, M. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 19468
24. Zheng, H.; Smith, R. K.; Jun, Y.-w.; Kisielowski, C.; Dahmen, U.; Alivisatos, A. P. Science. 2009, 324, 1309
25. Kwon, S. G.; Hyeon, T. Small. 2011, 7, 2685
26. Kwon, S. G.; Piao, Y.; Park, J.; Angappane, S.; Jo, Y.; Hwang, N.-M.; Park, J.-G.; Hyeon, T. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 12571
27. Finney, E. E.; Finke, R. G. J. Colloid Interface Sci. 2008, 317, 351
28. Zhang, R.; Khalizov, A.; Wang, L.; Hu, M.; Xu, W. Chem. Rev. 2012, 112, 1957
29. Carbone, L.; Cozzoli, P. D. Nano Today 2010, 5, 449
30. Mullin, J. W. In Crystallization; Mullin, J. W., Ed.; Butterworth-Heinemann: Boston, 1997.
31. Puntes, V. F.; Zanchet, D.; Erdonmez, C. K.; Alivisatos, A. P. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124 (43) 12874
32. Robinson, I.; Zacchini, S.; Tung, L. D.; Maenosono, S.; Thanh, N. T. K. Chem. Mater. 2009, 21 (13) 3021
33. Habraken, W. J. E. M.; Tao, J.; Brylka, L. J.; Friedrich, H.; Bertinetti, L.; Schenk, A. S.; Verch, A.; Dmitrovic, V.; Bomans, P. H. H.; Frederik, P. M.; Laven, J.; van der Schoot, P.; Aichmayer, B.; de With, G.; DeYoreo, J. J.; Sommerdijk, N. A. J. M. Nat. Commun. 2013, 4, 1507
34. Volmer, M.; Weber, A. Keimbildung in übersättigten Gebilden Phys. Chem. 1926, 119, 277
35. Sugimoto, T. Monodispersed Particles; Elsevier: Amsterdam, 2001.
36. Rao, C. N. R.;; Achim Müller; Cheetham, A. K. Nanomaterials Chemistry: recent developments and new directions; Wiley-VCH Verlag GmbH Co. KGaA: Weinheim, Germany, 2007; p 139.
37. Talapin, D. V.; Rogach, A. L.; Haase, M.; Weller, H. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 12278
38. Rogach, A.; Talapin, D.; Shevchenko, E.; Kornowski, A.; Haase, M.; Weller, H. Adv. Funct. Mater. 2002, 12, 653
39. Sugimoto, T.; Shiba, F.; Sekiguchi, T.; Itoh, H. Colloids Surf., A 2000, 164, 183
40. Sugimoto, T.; Shiba, F. Colloids Surf., A 2000, 164, 205
41. Sugimoto, T. J. Colloid Interface Sci. 2007, 309, 106
42. Lee, W.-r.; Kim, M. G.; Choi, J.-r.; Park, J.-I.; Ko, S. J.; Oh, S. J.; Cheon, J. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 16090
43. Watzky, M. A.; Finney, E. E.; Finke, R. G. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 11959
44. Besson, C.; Finney, E. E.; Finke, R. G. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 8179
45. Yao, S.; Yuan, Y.; Xiao, C.; Li, W.; Kou, Y.; Dyson, P. J.; Yan, N.; Asakura, H.; Teramura, K.; Tanaka, T. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 15076
46. Niederberger, M.; Colfen, H. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 3271
47. Li, D.; Nielsen, M. H.; Lee, J. R. I.; Frandsen, C.; Banfield, J. F.; De Yoreo, J. J. Science 2012, 336, 1014
48. Penn, R.; Banfield, J. F. Geochim. Cosmochim. Acta 1999, 63, 1549
49. Peng, X.; Manna, L.; Yang, W.; Wickham, J.; Scher, E.; Kadavanich, A.; Alivisatos, A. P. Nature 2000, 404, 59
50. Peng, Z. A.; Peng, X. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 1389
51. Faraday, M. Philos. Trans. R. Soc. London 1857, 147, 145-181
52. Turkevich, J.; Stevenson, P. C.; Hillier, J. Discuss. Faraday Soc. 1951, 11, 55
53. Wang, J.; Boelens, H. F. M.; Thathagar, M. B.; Rothenberg, G. ChemPhysChem 2004, 5, 93
54. Abécassis, B.; Testard, F.; Spalla, O.; Barboux, P. Nano Lett. 2007, 7, 1723
55. Abécassis, B.; Testard, F.; Kong, Q.; Francois, B.; Spalla, O. Langmuir 2010, 26, 13847
56. Ji, X.; Song, X.; Li, J.; Bai, Y.; Yang, W.; Peng, X. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 13939
57. Chow, M.; Zukoski, C. J. Colloid Interface Sci. 1994, 165, 97
58. Yao, T.; Sun, Z.; Li, Y.; Pan, Z.; Wei, H.; Xie, Y.; Nomura, M.; Niwa, Y.; Yan, W.; Wu, Z.; Jiang, Y.; Liu, Q.; Wei, S. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 7696
59. Pong, B.-K.; Elim, H. I.; Chong, J.-X.; Ji, W.; Trout, B. L.; Lee, J.-Y. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 6281
60. Polte, J.; Ahner, T. T.; Delissen, F.; Sokolov, S.; Emmerling, F.; Thunemann, A. F.; Kraehnert, R. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1296
61. Madras, G.; McCoy, B. J. J. Chem. Phys. 2002, 117, 8042
62. Mandal, M.; Ghosh, S. K.; Kundu, S.; Esumi, K.; Pal, T. Langmuir 2002, 18, 7792
63. Polte, J.; Erler, R.; Thunemann, A. F.; Sokolov, S.; Ahner, T. T.; Rademann, K.; Emmerling, F.; Kraehnert, R. ACS Nano 2010, 4, 1076
64. Polte, J.; Herder, M.; Erler, R.; Rolf, S.; Fischer, A.; Wurth, C.; Thunemann, A. F.; Kraehnert, R.; Emmerling, F. Nanoscale 2010, 2, 2463
65. Mikhlin, Y.; Karacharov, A.; Likhatski, M.; Podlipskaya, T.; Zubavichus, Y.; Veligzhanin, A.; Zaikovski, V. J. Colloid Interface Sci. 2011, 362, 330
66. Shields, S. P.; Richards, V. N.; Buhro, W. E. Chem. Mater. 2010, 22, 3212
67. Henglein, A.; Giersig, M. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 9533
68. Harada, M.; Katagiri, E. Langmuir 2010, 26, 17896
69. Gubanov, P. Y.; Maksimov, I. L.; Morozov, V. P. Mod. Phys. Lett. B 2007, 21, 941
70. Lo, A.; Skodje, R. T. J. Chem. Phys. 2000, 112, 1966
71. Robson, J. D. Mater. Sci. Technol. 2004, 20, 441
72. Brown, L. Acta Metall. 1989, 37, 71
73. Coughlan, S.; Fortes, M. Scr. Metall. Mater. 1993, 28, 1471
74. Richards, V. N.; Rath, N. P.; Buhro, W. E. Chem. Mater. 2010, 22, 3556
75. Huang, F.; Zhang, H.; Banfield, J. F. Nano Lett. 2003, 3, 373
76. Hiramatsu, H.; Osterloh, F. E. Chem. Mater. 2004, 16, 2509
77. Takesue, M.; Tomura, T.; Yamada, M.; Hata, K.; Kuwamoto, S.; Yonezawa, T. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 14164
78. Woehl, T. J.; Evans, J. E.; Arslan, I.; Ristenpart, W. D.; Browning, N. D. ACS Nano 2012, 6, 8599
79. Bogle, K. A.; Dhole, S. D.; Bhoraskar, V. N. Nanotechnology 2006, 17, 3204
80. Le Caer, S. Water. 2011, 3, 235
81. Belloni, J. Catal. Today. 2006, 113, 141
82. Nishimura, S.; Mott, D.; Takagaki, A.; Maenosono, S.; Ebitani, K. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 9335
83. Murray, B. J.; Li, Q.; Newberg, J. T.; Menke, E. J.; Hemminger, J. C.; Penner, R. M. Nano Lett. 2005, 5, 2319
84. Evanoff, D. D.; Chumanov, G. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 13948
85. Biedermann, G.; Sillen, L. G. Acta Chem. Scand. 1960, 14, 717
86. Polte, J.; Tuaev, X.; Wuithschick, M.; Fischer, A.; Thuenemann, A. F.; Rademann, K.; Kraehnert, R.; Emmerling, F. ACS Nano 2012, 6, 5791
87. Nishimura, S.; Takagaki, A.; Maenosono, S.; Ebitani, K. Langmuir 2009, 26, 4473
88. Jolivet, J.-P.; Chaneac, C.; Tronc, E. Chem. Commun. 2004, 477
89. Jolivet, J.-P.; Tronc, E.; Chan'eac, C. C. R. Geosci. 2006, 338, 488
90. Grabs, I.-M.; Bradtmöller, C.; Menzel, D.; Garnweitner, G. Cryst. Growth Des. 2012, 12, 1469
91. Perez, N.; Lopez-Calahorra, F.; Labarta, A.; Batlle, X. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 19485
92. Casula, M. F.; Jun, Y.-w.; Zaziski, D. J.; Chan, E. M.; Corrias, A.; Alivisatos, A. P. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 1675
93. Bentzon, M. D.; van Wonterghem, J.; Mørup, S.; Thölén, A.; Koch, C. J. W. Philos. Mag. B 1989, 60, 169
94. Dante, S.; Hou, Z.; Risbud, S.; Stroeve, P. Langmuir 1999, 15, 2176
95. Steckel, J. S.; Yen, B. K. H.; Oertel, D. C.; Bawendi, M. G. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 13032
96. Caetano, B. L.; Santilli, C. V.; Meneau, F.; Briois, V.; Pulcinelli, S. H. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 4404
97. Fouilloux, S.; Tachë, O.; Spalla, O.; Thill, A. Langmuir 2011, 27, 12304
98. Bowers, M. J.; McBride, J. R.; Rosenthal, S. J. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 15378
99. Park, Y.-S.; Dmytruk, A.; Dmitruk, I.; Kasuya, A.; Okamoto, Y.; Kaji, N.; Tokeshi, M.; Baba, Y. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 18834
100. Kasuya, A.; Sivamohan, R.; Barnakov, Y. A.; Dmitruk, I. M.; Nirasawa, T.; Romanyuk, V. R.; Kumar, V.; Mamykin, S. V.; Tohji, K.; Jeyadevan, B.; Shinoda, K.; Kudo, T.; Terasaki, O.; Liu, Z.; Belosludov, R. V.; Sundararajan, V.; Kawazoe, Y. Nat. Mater. 2004, 3, 99
101. Yu, K.; Hu, M. Z.; Wang, R.; Piolet, M. L.; Frotey, M.; Zaman, M. B.; Wu, X.; Leek, D. M.; Tao, Y.; Wilkinson, D.; Li, C. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 3329
102. Kudera, S.; Zanella, M.; Giannini, C.; Rizzo, A.; Li, Y.; Gigli, G.; Cingolani, R.; Ciccarella, G.; Spahl, W.; Parak, W.; Manna, L. Adv. Mater. 2007, 19, 548
103. Newton, J. C.; Ramasamy, K.; Mandal, M.; Joshi, G. K.; Kumbhar, A.; Sardar, R. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 4380
104. Owen, J. S.; Chan, E. M.; Liu, H.; Alivisatos, A. P. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 18206
105. Rempel, J. Y.; Bawendi, M. G.; Jensen, K. F. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 4479
106. Park, Y.-S.; Dmytruk, A.; Dmitruk, I.; Kasuya, A.; Takeda, M.; Ohuchi, N.; Okamoto, Y.; Kaji, N.; Tokeshi, M.; Baba, Y. ACS Nano 2010, 4, 121
107. Cossairt, B. M.; Owen, J. S. Chem. Mater. 2011, 23, 3114
108. Xie, R.; Li, Z.; Peng, X. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15457
109. Rath, T.; Kunert, B.; Resel, R.; Fritz-Popovski, G.; Saf, R.; Trimmel, G. Inorg. Chem. 2008, 47, 3014
110. Park, J.; Lee, K. H.; Galloway, J. F.; Searson, P. C. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 17849
111. Piepenbrock, M.-O. M.; Stirner, T.; O'Niell, M.; Kelly, S. M. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 7674
112. Thessing, J.; Qian, J.; Chen, H.; Pradhan, N.; Peng, X. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 2736
113. Van Embden, J.; Mulvaney, P. Langmuir 2005, 21, 10226
114. Bullen, C. R.; Mulvaney, P. Nano Lett. 2004, 4, 2303
115. Qu, L.; Yu, W. W.; Peng, X. Nano Lett. 2004, 4, 465
116. Brazeau, A. L.; Jones, N. D. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 20246
117. Spanhel, L.; Anderson, M. A. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 2826
118. Lee, E. J. H.; Ribeiro, C.; Longo, E.; Leite, E. R. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 20842
119. Lee, E. J.; Ribeiro, C.; Longo, E.; Leite, E. R. Chem. Phys. 2006, 328, 229
120. Meakin, P. Annu. Rev. Phys. Chem. 1988, 39, 237
121. Wang, H.; Xie, C.; Zeng, D. J. Cryst. Growth. 2005, 277, 372
122. Briois, V.; Giorgetti, C.; Baudelet, F.; Blanchandin, S.; Tokumoto, M. S.; Pulcinelli, S. H.; Santilli, C. V. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 3253
123. Pesika, N. S.; Stebe, K. J.; Searson, P. C. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 10412
124. Hu, Z.; Escamilla Ramírez, D. J.; Heredia Cervera, B. E.; Oskam, G.; Searson, P. C. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 11209
125. Kang, K.; Redner, S.; Meakin, P.; Leyvraz, F. Phys. Rev. A 1986, 33, 1171
126. Stöber, W.; Fink, A.; Bohn, E. J. Colloid Interface Sci. 1968, 26, 62
127. Pontoni, D.; Narayanan, T.; Rennie, A. R. Langmuir 2002, 18, 56
128. Green, D.; Lin, J.; Lam, Y.-F.; Hu, M.-C.; Schaefer, D. W.; Harris, M. J. J. Colloid Interface Sci. 2003, 266, 346
129. Yokoi, T.; Sakamoto, Y.; Terasaki, O.; Kubota, Y.; Okubo, T.; Tatsumi, T. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 13664
130. Yokoi, T.; Wakabayashi, J.; Otsuka, Y.; Fan, W.; Iwama, M.; Watanabe, R.; Aramaki, K.; Shimojima, A.; Tatsumi, T.; Okubo, T. Chem. Mater. 2009, 21, 3719
131. Hartlen, K. D.; Athanasopoulos, A. P. T.; Kitaev, V. Langmuir 2008, 24, 1714
132. Fouilloux, S.; Désert, A.; Taché, O.; Spalla, O.; Daillant, J.; Thill, A. J. Colloid Interface Sci. 2010, 346, 79
133. Ruckenstein, E.; Djikaev, Y. Adv. Colloid Interface Sci. 2005, 118, 51
134. Yamada, H.; Urata, C.; Higashitamori, S.; Aoyama, Y.; Yamauchi, Y.; Kuroda, K. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 3400
135. Héloïse, D. P.-S.; Abraham, C.; Céline, C.-B.; Séverinne, R.; Laure, M.; Loïc, V.; and Bénédicte, L. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 4959
136. Liu, H.; Owen, J. S.; Alivisatos, A. P. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 305
137. Reiss, P. New J. Chem. 2007, 31, 1843
138. Yu, K. Adv. Mater. 2012, 24, 1123
139. Szostak, M.; Aubé, J. Chem. Rev. 2013, 113, 5701