To tylko jedna z 7 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Badanie właściwości polimeru przewodzącego osadzonego na nanocząstkach złota.
Nanocząstką nazywamy jakąkolwiek cząstkę, której rozmiar mieści się w granicy od wielkości pojedynczej cząsteczko/molekuły do rozmiaru 100 nm. W skali nano oprócz ustalonych kształtów i wielkości, kontrolujemy również makroskopowe właściwości materiałów, dzięki czemu możemy wpłynąć na postęp technologiczny.
Synteza
Nanocząstki złota mogą być produkowane metodami chemicznymi, elektrochemicznymi i fizycznymi. Jednak to metoda chemiczna jest najczęściej stosowana. Jedną z najważniejszych rzeczy jest zapobieganie aglomeracji nanoczątek złota, do czego są skłonne. W tym celu najczęściej stosuje się ochronę ligandami. Zastosowanie ligandów ma jeszcze inne wymierne korzyści, np. dzięki nim możemy badać różne właściwości tych molekuł: rozpuszczalność w rozpuszczalnikach polarnych i niepolarnych, właściwości elektrochemiczne, ładunki. Podstawową metodą syntezy nanocząstek złota ( metoda Turkevitcha, 1951) jest redukcja HAuCl4 do Au(0) traktując go cytrynianem sodu, ogrzewając oraz mieszając roztwór. Cytrynian odgrywa rolę również stabilizatora, dzięki któremu nanocząstki są równomiernie rozproszone w roztworze, tworząc koloid. Metoda pozwala na osiąganie molekuł o rozmiarach 10-20 nm. Jednak istnieje możliwość kontrolowania wielkości nanocząstek, manipulując stężeniem cytrynianu i HAuCl4. Dzięki takiemu rozwiązaniu istniej możliwość otrzymania cząstek o rozmiarach od 16-147 nm. Można również otrzymywać cząstki o mniejszych rozmiarach.
Procedura:
20 ml 1.0 mM HAuCl4 dodać do 50 ml erlenmajerki ustawionej na mieszadle magnetycznym z możliwością kontrolowania temperatury. Włączyć mieszadło (intensywne mieszanie) i ustawić taką temperaturę, aby roztwór osiągnął temperaturę wrzenia. Po osiągnięciu temperatury wrzenia do intensywnie mieszanego roztworu dodać szybko 2 ml 1% roztworu cytrynianu sodu (Na3C6H5O7*2H2O). Ciągle mieszając obserwować zmianę barwy, powodowaną redukcją Au3+ do Au(0). Zakończyć reakcję, kiedy roztwór będzie intensywnie czerwony. Właściwości i zastosowanie
Właściwości nanocząstek złota silnie zależą od ich wielkości. Kiedy ich rozmiar spada (poniżej 2 nm) mogą zachowywać się podobnie jak kropki kwantowe. Warto zauważyć, że nie dotyczą ich już prawa klasycznej mechaniki, a wkracza mechanika kwantowa. Dodamy jeszcze, że w niskich temperaturach nanocząstki tracą przewodność, specyficzne ciepło oraz inne charakterystyczne właściwości metalu. Ciekawą właściwością nanocząstek złota jest również fakt, że ich roztwory zmieniają barwy od jasnoczerwonego, poprzez fioletowo-czerwony, do niebiesko-czerwonego. Zmiana barwy zależy od wielkości cząstek.
(…)
… = 0,00197 nm. Dla takiego napięcia prędkość elektronów w kolumnie mikroskopu v = 0,776 c, gdzie c jest prędkością światła w próżni. Aby elektrony mogły przebyć drogę od działa elektronowego do ekranu konieczne jest utrzymywanie w kolumnie bardzo dobrej próżni. Soczewkom optycznym odpowiada odpowiednio ukształtowane pole magnetyczne zmieniające bieg elektronów w cewkach ogniskujących. Istotną zaletą…
… polimerów elektrochromowych, czyli polimerów przewodzących zmieniających swą barwę wskutek przepływu prądu elektrycznego. Przewodzi elektryczność przy niskim napięciu, przy wyższym traci przewodność i zachowuje się jak półprzewodnik o wąskim paśmie wzbronionym. Zachowuje wysoką stabilność w formie utlenionej. PEDOT jako materiał polimerowy jest stosowany w odwracalnych ogniwach galwanicznych (baterie…
… nanocząstek złota a następnie w zakwaszonym roztworze monomeru. Elektrochemiczna polimeryzacja zachodzi przy cyklicznie zmienianym potencjale (5min - 50mV*s-1) w przedziale -0.1 - 0.85V (PANI) lub -0.1 - 1.0V (PEDOT).
Analiza
Analizę wielowarstwowej powierzchni nanostruktur przeprowadzono z użyciem transmisyjnego mikroskopu elektronowego przy napięciu 100kV. Analiza taka powinna wykazywać zdyspergowane warstwy zmodyfikowanych nanocząstek złota na macierzy polimeru.
W celu sprawdzenia elektrokatalitycznych właściwości utworzonych struktur, w roztworze zawierającym 0.5M H2SO4 i nadtlenek wodoru w różnych stężeniach zbadano jak zachodzi redukcja H2O2. Przeprowadzono pomiar woltamperometryczny (cykliczny). Zależność prądu redukcji od stężenia H2O2 była liniowa, a w woltamperogramie widać 3 piki odnoszące…
…, Transmission Electron Microscope)
Rejestrowane są elektrony przechodzące przez próbkę. Próbka w takim mikroskopie musi być cienką płytką o grubości mniejszej od 0,1 mikrometra. Przygotowanie takiej próbki jest trudne i znacznie ogranicza zastosowania mikroskopu.
Najważniejszym elementem mikroskopu elektronowego jest kolumna mikroskopu, która zawiera działo elektronowe wytwarzające (np. w wyniku termoemisji…
… oraz nie są wrażliwe na powietrze i światło. Nanocząstki łączą się też selektywnie z DNA, nie powodując przy tym jego degradacji (chroniąc od dostępu nukleaz), co potencjalnie może być wykorzystane w terapii genowej. Cząstki mogą być użyte jako przenośniki genów. Kolejnym przykładem ciekawego zastosowania nanocząstek złota to lokalizacja guzów nowotworowych. Dzięki metodzie SERS (Surface Enhanced Raman Spectroscopy…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)