Научный руководитель: Е.Г Евтушенко, ИБХФ РАН.
Наночастицы представляют собой микроскопические частицы с размером от 1 до 100 нанометров. Изучение этих частиц является важной и актуальной областью науки в современное время. Наночастицы обладают уникальными свойствами, которые позволяют им использоваться в различных областях, таких как медицина, электроника, косметика, строительство и многие другие. Например, наночастицы имеют улучшенные свойства проводимости, адгезии и механической прочности, что делает их идеальными для создания новых материалов и технологий. Изучение наночастиц позволяет расширить наши знания о мире на молекулярном уровне и открыть новые возможности для научных исследований и инноваций.
Цель работы: Проанализировать известные способы синтезы наночастиц серебра и выбрать из них лучший для синтеза наночастиц размером ~50 мм. Синтезировать наночастицы серебра таким способом и охарактеризовать при помощи УФ-спектрофотометрии их размер.
Перед началом синтеза наночастиц была проведена работа по исследованию всех возможных способов для их получения. Было установлено, что методы синтеза наночастиц серебра и других металлических наночастиц можно разделить на две большие группы по способу их получения. К первой группе относятся диспергационные методы, основой которых является диспергирование металлов. Ко второй группе относятся конденсационные методы, в которых наночастицы металла образуются путем восстановления ионов соответствующих солей.
Первый способ основывается на разрушении металлического серебра под действием токов высокого напряжения. Этот способ был отвергнут из за того, что золи получаются неоднородные по величине (от 60-70 нм).
Второй способ более традиционен и основан на восстановлении ионов серебра из раствора при помощи различных восстановителей. Этот способ оказался и удобнее и практичнее, т.к для него не требуется сложная аппаратура, а благодаря большой вариативности способов и методик можно получить наночастицы конкретного размера. В нашем случае это наночастицы размером до 50 нм. Этот размер выбран не случайно, т.к оптимален именно для использования наночастиц в биосенсорике и медицине.
Для синтеза наночастиц я решил выбрать методику цитратного синтеза. Я решил приготовить два раствора, которые друг от друга будут отличаться только добавлением стабилизатора – в нашем случае крахмала.
Цитратный способ:
1) Для синтеза я поместил 8,75 мл раствора AgNO3 (концентрации 0,000375 М) и 0,025 г крахмала (для второй пробирки с AgNO3 крахмал не добавляется, для того чтобы выяснить влияния стабилизатора в синтезе).
2) Внес в колбу 1,5 мл 0,0125 М раствора цитрата натрия и 0,5 мл 0,1 М раствора глюкозы.
3) Довел до кипения.
4) Кипятил до появления светло-желтой окраски.
Как видно из рис. 1, при помощи данной методики я получил 2 раствора наночастиц характерного желтого цвета. После этого мне осталось охарактеризовать их размер при помощи УФ-спектрофотометрии.
Рис. 1. наночастицы серебра
Было снято несколько спектров в течение недели. Спектры поглощения гидрозоля регистрировали при комнатной температуре в области 300-600 нм. На спектре поглощения (рис. 2) фиксируется выраженный максимум при длине волны 430 нм. Образующиеся наночастицы способны существовать продолжительное время: после экспозиции в течение 5, 13 суток спектр поглощения золя практически не изменяется, что свидетельствует об отсутствии активной агрегации частиц. Максимум при длине волны 430 нм соответствует частицам серебра размерами ~50 нм. Стоит обратить внимание на 4 линию, где представлен спектр не стабилизированного золя, как мы видим, пик намного меньше, чем в случаях 1, 2, 3, что говорит о том, что крахмал является важной частью в синтезе по этому методу. Без него выход наночастиц очень мал.
Рис. 2. Спектры поглощения золя: 1 – свежеприготовленный золь; 2 – золь (5 суток); 3 – золь (13 суток); 4 – нестабилизированный золь
Экспериментально была доказана оптимальность и цитратного метода синтеза наночастиц. Наночастицы, полученные таким способом, не только отвечают критерию размера ~50 нм, но и остаются стабильными на протяжении достаточно долгого времени.
Список литературы
- Станишевская И.Е., Стойнова А.М., Марахова А.И., Станишевский Я.М. Наночастицы серебра:Получение и применение в медицинских целях // Разработка и регистрация лекарственных средств. 2016; (1): 66-69.
- Богачева Н.В. Тарбеева К.А. Огородова Н.Ю. Разработка пошаговой методики получения наночастиц серебра цитратным методом // Известия ВУЗов. Химия и химическая технология. 2020. N°5. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/razrabotka-poshagovoy- metodiki-polucheniya-nanochastits-serebra-tsitratnym- metodom (дата обращения: 04.05.2024)
- Е.Г. Евтушенко, Е.С. Гаврилина, Д.Ю. Гусарова, А.Д. Васильева, Л.В. Юрина, И.Н. Курочкин. Применение гидроксиламиновых золей наночастиц серебра для получения референсных спектров гигантского комбинационного рассеяния // Квантовая электроника, 53:1 (2023), 25–28 [Bull. Lebedev Physics Institute, 50:suppl. 5 (2023), S547–S551]