奈米銀水溶液的顏色

我們熟知金屬銀的顏色是一般銀飾品或銀器所表現出來的光澤銀色,但是當金屬銀的尺寸小到了奈米等級的時候,也就是所謂的奈米銀的時候,其所顯現出來的顏色就不是銀色了,而是各種顏色都有可能。

將奈米銀穩定分散在水中,並將濃度稀釋至ppm等級,這時奈米銀的水溶液所顯現出來的顏色和奈米銀的粒徑有關。

 

下圖顯示不同粒徑奈米銀之奈米銀水溶液的吸收光譜(Sigma-Aldrich, https://www.sigmaaldrich.com/technical-documents/articles/materials-science/nanomaterials/silver-nanoparticles.html),其中的色譜表是光波波長和光波顏色之間的關係以及顏色間的互補關係,

10奈米之奈米銀水溶液的吸收光譜波峰大概在405奈米左右,10奈米的奈米銀水溶液會吸收紫色和藍色的光波,此時奈米銀水溶液顯現出來的互補顏色是非常漂亮的金黃色,然後隨著奈米銀顆粒尺寸的增加,吸收波的波峰開始往長波長移動,同時波形也開始變寬,此時奈米銀水溶液除了吸收紫色和藍色的光以外也會吸收藍綠色的光,因此奈米銀水溶液會開始顯現出藍綠色的互補色,也就是紅色,當奈米銀大於80奈米時,奈米銀水溶液也開始吸收黃色、橙色和紅色的光,所以奈米銀水溶液的顏色會開始顯現偏藍偏綠的顏色,因此我們可以由奈米銀水溶液的顏色來判斷其中奈米銀的粒徑。

 

嘉義大學應用化學系的黃正良教授在其發表的文章中(J. Phys. Chem. C 2010, 114, 6222–6227),用溴離子將大顆粒菱形(約100奈米)的奈米銀慢慢侵蝕,侵蝕的時間愈長所得到奈米銀的粒徑愈小,下圖顯示的是這些不同粒徑的奈米銀水溶液的顏色和吸收光譜間的關係,圖中奈米銀水溶液的顏色變化隨著奈米銀粒徑的降低由藍綠-->藍-->紫-->紅-->黃橙,樣品h和i的顏色已經偏橙和黃,由前述之圖與表中,所以我們可以判斷樣品 h的粒徑大概在40-50奈米之間,而由文章中的穿透電子顯微鏡圖也證實了顏色和粒徑間的關係。