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Composition, thickness, and homogeneity of the coating of core–shell nanoparticles—possibilities, limits, and challenges of X-ray photoelectron spectroscopy

  • Core–shell nanoparticles have attracted much attention in recent years due to their unique properties and their increasing importance in many technological and consumer products. However, the chemistry of nanoparticles is still rarely investigated in comparison to their size and morphology. In this review, the possibilities, limits, and challenges of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) for obtaining more insights into the composition, thickness, and homogeneity of nanoparticle coatings are discussed with four examples: CdSe/CdS quantum dots with a thick coating and a small core; NaYF4-based upconverting nanoparticles with a large Yb-doped core and a thin Er-doped coating; and two types of polymer nanoparticles with a poly(tetrafluoroethylene) core with either a poly(methyl methacrylate) or polystyrene coating. Different approaches for calculating the thickness of the coating are presented, like a simple numerical modelling or a more complex simulation of the photoelectron peaks.Core–shell nanoparticles have attracted much attention in recent years due to their unique properties and their increasing importance in many technological and consumer products. However, the chemistry of nanoparticles is still rarely investigated in comparison to their size and morphology. In this review, the possibilities, limits, and challenges of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) for obtaining more insights into the composition, thickness, and homogeneity of nanoparticle coatings are discussed with four examples: CdSe/CdS quantum dots with a thick coating and a small core; NaYF4-based upconverting nanoparticles with a large Yb-doped core and a thin Er-doped coating; and two types of polymer nanoparticles with a poly(tetrafluoroethylene) core with either a poly(methyl methacrylate) or polystyrene coating. Different approaches for calculating the thickness of the coating are presented, like a simple numerical modelling or a more complex simulation of the photoelectron peaks. Additionally, modelling of the XPS background for the investigation of coating is discussed. Furthermore, the new possibilities to measure with varying excitation energies or with hard-energy X-ray sources (hard-energy X-ray photoelectron spectroscopy) are described. A discussion about the sources of uncertainty for the determination of the thickness of the coating completes this review.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Jörg RadnikORCiD, Xenia KniggeORCiD, Elina AndresenORCiD, Ute Resch-GengerORCiD, D.J.H. Cant, A.G. Shard, C.A. Clifford
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Analytical and Bioanalytical Chemistry
Jahr der Erstveröffentlichung:2022
Organisationseinheit der BAM:1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien
1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien / 1.2 Biophotonik
6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.1 Oberflächen- und Dünnschichtanalyse
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:SpringerNature
Jahrgang/Band:414
Ausgabe/Heft:15
Erste Seite:4331
Letzte Seite:4345
DDC-Klassifikation:Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Nanoparticles; Spectroscopy / Instrumentation; Spectroscopy / Theory; X-ray spectroscopy
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Chemie und Prozesstechnik
Material
Material / Nano
DOI:10.1007/s00216-022-04057-9
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-548305
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:16.05.2022
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:16.05.2022
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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