Реферат на тему Получение стержнеобразных наночастиц металлов

Содержание:

Введение 2
1. Управление формой металлических наночастиц и их сборкой 3
2. Изготовление металлических Яиэ без жестких шаблонов 3
3. Управление сборками AuNR и их SPR и SERS 8
4. Способ изготовления металлических Яиэ с твердыми шаблонами 13
5. Точный контроль длины серебряного NRs 15
6. Способ получения легированных ОНП мезопористых оксидов c уникальной фотокаталитической активностью 19
Заключение 21
Список использованной литературы 22

Введение:

Впервые о нанотехнологиях заговорил Ричард Филипс Фейнман, в 1959 году высказав мысль о возможности манипулирования веществом на уровне атомов. Позже были изобретены туннельный и атомно-силовой микроскопы, позволяющие видеть отдельные атомы и манипулировать ими. Итогом этих открытий послужил труд Дрекслера, который рассмотрел возможность сборки частиц и молекул.
Применение нанотехнологий крайне разнообразно, начиная от космоса заканчивая бытовыми мелочами.
Нанотехнология подразумевает высокотехнологическую отрасль, которая работает на уровне атомов и молекул. Что позволяет нам с иной стороны посмотреть на известные общебиологические вопросы, и направить их в совершенно новом аспекте, аспекте высокоточности.
Нанотехнологические разработки сейчас применяются повсеместно во всех отраслях: химия, физика, медицина, кибернетика, космос, промышленность.
Эти технологии позволяют нам вступить на новый уровень организации человеческого бытия, теперь открыты новые современные возможности, в кораблестроении, в освоении морских глубин, создании лекарственных препаратов и пр.
Может быть, очень громко звучит, но нанотехнологии это новый этап научной революции человечества, который сулит нам ряд успешных и важных открытий.
Мир наночастиц казалось бы, очень далеко от нас, но с каждым годом и новым открытием он становится для нас все ближе и ближе.
Металлические наночастицы (НЧ) обладают отличными оптическими, оптоэлектронными и оптохимическими свойствами, основанными на их поверхностном плазмонном резонансе. Однако для практического использования морфологию и сборку металлических Яиэ необходимо контролировать. Здесь мы рассматриваем поверхностные методы контроля, включая опосредованный семенами рост, сопровождающийся реакцией компропорации семян для контроля их морфологии и сборки. Несколько синтетических условий были доработаны точно для того чтобы контролировать морфологию металла NPs. Функционализированные мезопористые оксиды также использовались в качестве жестких шаблонов для выравнивания металлических наностержней и контроля их размеров. Измерена высокая эффективность таких металлических наностержней в поверхностно-усиленном комбинационном рассеянии, поляризации света и фотокатализе, а также рассмотрены причины их высокой эффективности.

Заключение:

Наночастицы металлов — это новая технология, которая имеет большие перспективы для различных медицинских и немедицинских областей. В частности, их уникальные свойства могут быть использованы для борьбы с микробной инфекцией, как описано в этой главе. Из нашего обсуждения до сих пор ясно, что многие неизвестные остаются в отношении наночастиц металлов , относительно их потенциального использования, а также возможных режимов токсичности . Очевидно, что любой металл—серебро, медь, золото—может вызывать токсичность при достаточно высокой концентрации, однако существуют также диапазоны, в которых эти металлы приемлемы [134]. Когда речь заходит о наночастицах металлов, определение этого диапазона может быть более сложным, поскольку мы должны учитывать высвобожденные виды металлов, а также сами наночастицы, если они не стабилизированы, например, во внешнем композите [31] . Кроме того, металлические наночастицы имеют различные размеры, формы и поверхностные функционализации , что затрудняет обобщение. Например, если доказано, что 5 нм наносферы серебра безопасны при определенной концентрации, это может не обязательно переводить в 60 Нм серебряные наностержни или 25 Нм наносферы, конъюгированные с обычным антибиотиком [76]. Кроме того, пока еще нет данных, которые демонстрируют конечную судьбу наночастиц металлов in vivo, в том числе могут ли они химически модифицироваться, выделяться или накапливаться в конкретных тканях.
Пожалуй, самым большим недостатком является то, что в настоящее время не существует стандартизированных методов определения токсичности наночастиц металлов. Исследования, представленные в литературе, широко варьируются и используют целый ряд моделей и методов.

Фрагмент текста работы:

1. Управление формой металлических наночастиц и их сборкой

Коллективные колебания свободных электронов на поверхности наночастиц металлов (NPs), вызванные воздействием света, называемые поверхностным плазмонным резонансом(SPR), были использованы для окраски витражей для использования в церквях [1, 2]. Пониженная температура плавления и измененная структура полосы (квантово-размерный эффект) также являются интересными явлениями, наблюдаемыми для металлических НПС, поэтому они активно изучаются. Такие характеристики могут быть оптимизированы за счет точного контроля морфологии металлических Яиэ. Таким образом, NPs имеют различные области применения, такие как фотокатализ, (био)зондирование и поверхностно-усиленное комбинационное рассеяние (SERS). Таким образом, поиск простых и недорогих способов изготовления контролируемых морфологией металлических НПВ является одной из основных тем последних исследований в этой области.
Для изготовления металлических Яиэ используются как «сверху вниз», так и «снизу вверх» подходы, предполагающие, например, лазерное истирание объемного металла и накопление атомов металла соответственно. Подходы «снизу вверх» обычно позволяют более точно контролировать морфологию, чем подходы «сверху вниз». В том случае, когда ионы металлов являются строительными блоками в подходе «снизу вверх», восстановление ионов приводит к образованию атомов металла, которые агрегируются через силы Ван-дер-Ваальса, чтобы сформировать NPS металла. В процессе формирования металлических Яиэ их размер, форма и агрегация могут контролироваться путем выбора соответствующих скоростей образования и роста ядер и/или стимулирования анизотропного роста путем стабилизации удельных граней кристаллов на поверхности металлических Яиэ. Шаблоны с наноразмерными порами (так называемые жесткие шаблоны) также могут быть использованы для изготовления контролируемых морфологией металлических НПВ. При использовании жестких шаблонов нет необходимости в процедурах контроля дисперсного состояния и иммобилизации металлических NPs on/in матриц, что делает такие шаблоны простой процедурой изготовления, пригодной для практического применения.
2. Изготовление металлических Яиэ без жестких шаблонов

Когда металлические НПС изготавливаются методом «снизу вверх», ионы металлов в растворе часто используются в качестве источника металла. Металлические НПВ могут быть получены путем добавления в раствор поверхностно-стабилизирующего агента, такого как поверхностно-активное вещество, и восстановителя. Поскольку золото, платина и серебро обладают низкими ионизационными тенденциями для металлов, они практически не реагируют на окружающие вещества, поэтому контролировать морфологию их НЧ легко по сравнению с другими металлами [20]. В частности, наночастицы золота (AuNPs) могут образовывать различные морфологии из-за их низкой склонности к ионизации, поэтому многие исследователи исследовали простые, недорогие методы изготовления Для получения морфологически контролируемых AuNPs. С точки зрения характеристик SPR, стержневые NPs (nanorods (NRs)) проявляют две моды SPR из-за их анизотропии формы, в то время как многоразветвленные NPs со многими острыми вершинами показывают аномально усиленное электромагнитное поле вокруг себя. Для того чтобы изготовить NPS металла с такими уникально SPR-родственными характеристиками, соотвествующий выбор исходных материалов конечно необходим кроме точного управления условий реакции включая температуру, рН, и ионную прочность. Некоторые типичные примеры описаны в следующих разделах.
Опосредованный семенами рост продуцирует NPs путем полного разделения стадий ядерного образования и роста. С помощью этого метода, как показано на Рис.1 , можно получить тетраэдры различной формы, просто изменяя морфологию частиц семян, образующихся на стадии ядерного образования. Например, мы приготовили в качестве семян монокристаллические (~1,5 Нм) и множественные сдвоенные (~4 Нм) частицы и уменьшили их размеры в реакции компропорации с использованием ростового раствора, содержащего ионы Au 3+. Для подтверждения протекания реакции компропорации были измерены оптические спектры экстинкции, как показано на рисунке 2 . Коэффициент экстинкции при 400 Нм соответствовал АС 3+ Ион-родственное соединение. Степень снижения коэффициента экстинкции при 400 Нм смеси ростового раствора и воды была меньше, чем у смеси ростового и семенного растворов. Это указывало на то, что атомы Au в семенах взаимодействовали с ионами Au 3+ в растворе для роста и оба были преобразованы в ионы Au + в реакции компропорации. Взаимосвязь между морфологией семян и Аунп проиллюстрирована на рисунке 3 . В том случае, когда использовались монокристаллические семена диаметром ~1,5 Нм, форма получаемых тетраэдров постепенно изменялась от NRs (Рис. 1(a)) к многоразветвленным Яиэ (Рис.1 (e)) через форму собачьей кости (Рис. 1 (b)) путем удлинения времени реакции компропорации. В отличие от этого, при использовании нескольких сдвоенных семян размером ~4 Нм форма получаемых тетраэдров постепенно изменялась от бипирамидной (Рис.1 (С)) до многосекционной (Рис. 1 (е)) по мере увеличения времени реакции компропорации. По мере увеличения времени реакции размер разветвленных Тетн увеличивался; максимальный размер частиц был больше 1 мкм (Рис. 1(f)). Большие многоразветвленные тетраэдры также были получены без добавления раствора семян, что позволяет предположить, что частицы семян полностью диссоциировали, когда реакция компропорации была разрешена в течение 10 мин. Эти результаты показали, что морфологию AuNPs можно контролировать просто путем изменения размера и/или морфологии семян с помощью реакции компропорации.

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ 2
1. Способы получения наночастиц из металлов 4
2. Структура наночастиц металлов в зависимости от способа получения 5
3. Методы получения стержнеобразных наночастиц из металлов на примере Цинка 7
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 16
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ 20

Введение:

В последние два десятилетия в научную лексику стремительно «ворвался» ряд новых слов с префиксом «нано»: наноструктура, нанотехнология, наноматериал, нанокластер, наноколлоиды, нанохимия, нанотоксикология и т.п.
Издается ряд новых журналов, посвященных исключительно этой тематике, написаны монографии, в названии которых присутствует префикс «нано», создаются «нано» профилированные институты, кафедры и отдельные лаборатории. В большинстве случаев новые названия даны хорошо известным объектам или явлениям. Но есть и такие, что действительно не было в арсенале исследователей еще 20 лет назад и без которых уже невозможно представить современное развитие науки — это наночастицы (НЧ) во всем их многообразии, начиная от фуллеренов, нанотрубок, нанопроводов до квантовых точек и квантовых кораллов. Частицы размерами от 1 до 100 нанометров (1 нм = 10-9 м) обычно называют «наночастицами». В последние два десятилетия во всем мире быстрыми темпами развиваются технологии направленного получения и использования НЧ преимущественно металлов.
Однако хорошо известно, что человечество издавна подвергалось воздействию НЧ. Естественными источниками НЧ могут быть действующие вулканы, лесные пожары, выветривание горных пород, микрослой органической поверхности.
НЧ являются катализаторами для образования крупных кристаллов полезных ископаемых и силикатов. Широко распространены НЧ и во многих биологических объектах. Например, высокоупорядоченные одномерные ансамбли магнитных НЧ железа присутствуют в бактериях рода Magnetotactic spirillum, обеспечивая последним ориентацию в магнитном поле Земли. Истинными мастерами нанотехнологий являются моллюски, морские ежи, звезды и диатомовые водоросли.

Заключение:

Способы получения НЧ металлов сегодня продолжают интенсивно развиваться. В настоящее время известны два основных способа получения наноразмерных частиц:
1) физический, который включает термическое испарение НЧ при обработке плазмой, лазером, электрической дугой и т.д., конденсацию исходного материала в вакууме, механохимическое диспергирование, электроэрозию, литографию;
2) химический, заключающийся в получении НЧ металлов методами: термического или радиационного восстановления металлсодержащих соединений, разложения при воздействии УФ, УЗ, температуры или синтеза в обратных мицеллах, на границе раздела фаз или зольгель метод.
Физические способы получения НЧ, заключающиеся в интенсивном тепловом или силовом воздействии на исходный материал, представляются наиболее перспективными, поскольку предопределяют получение НЧ с повышенным уровнем свободной энергии и более чисты по химическому составу.
Методы химического синтеза НЧ представляют собой подходы неорганического, металлорганического и органического синтеза с процессами гетерогенного фазообразования в коллоидных или подобных системах. Среди новых методов — метод биохимического синтеза. Он позволяет получать НЧ различных металлов в обратных мицеллах.
Особенностью метода является использование нетрадиционных восстановителей — растительных пигментов из группы флавоноидов; это обеспечивает ряд преимуществ, важных для практического применения наночастиц металлов. Структура НЧ металлов в значительной мере определяется методом их получения. По пространственному строению известно 3 основных класса НЧ: трёхмерные частицы, получаемые взрывом проводников, плазменным синтезом, восстановлением тонких плёнок и т. д.; двумерные объекты — плёнки, получаемые методами молекулярного наслаивания, методом ионного наслаивания и т. д.; одномерные объекты — вискеры, нанотрубки, нановолокна, эти объекты получаются методом молекулярного наслаивания, введением веществ в цилиндрические микропоры и т. д. Также существуют нанокомпозиты — материалы, полученные введением НЧ в какие-либо матрицы. Наночастицы металлов бывают самой разной формы.
В большинстве случаев они имеют кристаллическое строение, но бывают и аморфные частицы. По размерам НЧ металлов стоят между молекулами фосфолипидов, входящих в состав клеточных мембран, и клетками. Интересно отметить, что имеется явное сходство между пространственным строением наночастиц и некоторых вирусов. Например, многие фаги (вирусы бактерий), вирусы раковых опухолей, некоторые аденовирусы, вирусы герпеса, ветряной оспы и ряд других представляют собой икосаэдры. Аналогичную структуру имеют и некоторые НЧ металлов — золота и серебра. К сожалению, большинство известных на сегодняшний

Фрагмент текста работы:

1. Способы получения наночастиц из металлов

Способы получения НЧ металлов сегодня продолжают интенсивно развиваться. В настоящее время известны два основных способа получения наноразмерных частиц: 1) физический, который включает термическое испарение НЧ при обработке плазмой, лазером, электрической дугой и т.д., конденсацию исходного материала в вакууме, механохимическое диспергирование, электроэрозию, литографию; 2) химический, заключающийся в получении НЧ металлов методами: термического или радиационного восстановления металлсодержащих соединений, разложения при воздействии УФ, УЗ, температуры или синтеза в обратных мицеллах, на границе раздела фаз или зольгель метод. [41]
Физические способы получения НЧ, заключающиеся в интенсивном тепловом или силовом воздействии на исходный материал, представляются наиболее перспективными, поскольку предопределяют получение НЧ с повышенным уровнем свободной энергии и более чисты по химическому составу. Методы химического синтеза НЧ представляют собой подходы неорганического, металлорганического и органического синтеза с процессами гетерогенного фазообразования в коллоидных или подобных системах. Среди новых методов — метод биохимического синтеза. Он позволяет получать НЧ различных металлов в обратных мицеллах. [41]
Особенностью метода является использование нетрадиционных восстановителей — растительных пигментов из группы флавоноидов; это обеспечивает ряд преимуществ, важных для практического применения наночастиц металлов.
С точки зрения возможностей промышленного производства наноматериалов в странах СНГ, наиболее развитыми сегодня, являются нанотехнологии, которые базируются на электронно-импульсных и плазменных технологиях. Химические методы имеют меньшее практическое применение, в основном это исследовательские разработки научных лабораторий. [41]