Self-assembled sp carbon-based film supported by metal nanoparticles and ions

The aim of this thesis is to explore the interactions between Carbon Atomic Wires (CAWs) and metallic nanoparticles under specific circumstances. CAWs consist in linear carbon chains which display unique electronic and mechanical properties. In particular, in this study, polyynes, namely linear carbon chains that exhibit alternating triple and single bonds, have been employed. Despite their promising properties, such as high electrical and thermal conductivity, they face challenges related to their stability in various environments that prevents them for usages in many applications. On the other hand, metallic NPs show high reactivity due to their low volume to surface ratio. The study examines various synthesis methods for CAWs, focusing on both physical and chemical approaches. Techniques like chemical synthesis and Submerged Arc Discharge in Liquid are compared in terms of efficiency, environmental impact, and scalability. The polyynes are characterized using UV-Vis spectroscopy e High-Performance Liquid Chromatography, which provided insights into their concentration and stability in different environments. At the same time, metal NPs were produced by Pulsed Laser Ablation in Liquid and characterized by UV-Vis spectroscopy. This study focuses on investigating the interactions between polyynes and metallic NPs situated in different non-miscible solvents, which led to the formation of a layer at the interface of the solutions. This material was taken with a silicon substrate for further characterization through Raman spectroscopy, revealing potential enhancements also due to Surface-Enhanced Raman Scattering. The findings of this study highlight the complex interplay between polyynes and metallic nanoparticles, offering new insights into their stability, reactivity, and potential applications in nanotechnology.

L’obiettivo di questa tesi è esplorare le interazioni tra Carbon Atomic Wires (CAWs) e nanoparticelle metalliche in specifiche condizioni. I CAWs sono catene di carbonio lineari che mostrano proprietà elettroniche e meccaniche eccezionali. In particolare, in questo studio sono stati impiegati i poliini, ovvero catene di carbonio lineari che presentano legami doppi e singoli alternati. Nonostante le loro promettenti proprietà, come l'alta conduttività elettrica e termica, queste strutture non sono stabili in diversi ambienti, il che ne limita l'uso in molte applicazioni. Le nanoparticelle metalliche invece mostrano un'alta reattività a causa del loro basso rapporto volume-superficie. Lo studio esamina vari metodi di sintesi per i CAWs, concentrandosi sia su approcci fisici che chimici. Tecniche come la sintesi chimica e la Submerged Arc Discharge in Liquid (SADL) sono confrontate in termini di efficienza, impatto ambientale e scalabilità. I poliini sono caratterizzati utilizzando spettroscopia UV-Vis, Cromatografia Liquida ad Alte Prestazioni, che hanno fornito informazioni sulle loro concentrazioni e stabilità in diversi ambienti. Allo stesso tempo, le nanoparticelle metalliche sono state prodotte mediante Pulsed Laser Ablation in Liquid (PLAL) e caratterizzate tramite spettroscopia UV-Vis. Questo studio si concentra in particolare sull'investigazione delle interazioni tra poliini e nanoparticelle metalliche situate in diversi solventi non miscibili, che hanno portato alla formazione di uno strato all'interfaccia delle soluzioni. Questo materiale è stato prelevato su un substrato di silicio per una ulteriore caratterizzazione tramite spettroscopia Raman, rivelando potenziali miglioramenti anche grazie alla Spettroscopia Raman Intensificata da Superficie. I risultati di questo studio evidenziano l'interazione complessa tra poliini e nanoparticelle metalliche, offrendo nuove intuizioni sulla loro stabilità, reattività e potenziali applicazioni nella nanotecnologie.