Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Коллоидные нанопалочки кремния. a) TEM микрофотография нанопалочек кремния с золотом на одном конце, гистограмма распределения наночастиц по ширине и фотография коллоидного раствора; b) HRTEM нанопалочки; с) схема образования нанопалочки Si.
HRTEM изображения нанопалочек кремния.

Коллоидный синтез нанопалочек кремния

Ключевые слова:  кремний, наночастица, химия

Опубликовал(а):  Баранов Дмитрий Александрович

20 июля 2009

Судьба такого важного элемента и полупроводника как кремний в химии наночастиц пока довольно однобразна - обычно наночастицы делают из его оксида или покрывают наночастицы других материалов оксидом кремния со всевозможными вариациями и перестановками, какие только допускают алкоксиды кремния. Наночастицы же элементарного кремния получить в химической лаборатории гораздо сложнее. Наиболее очевидные проблемы - чувствительность наночастиц кремния к кислороду и отсуствие подходящих "нестабильных" кремнийорганических соединений, которые в разумных условиях давали бы при разложении элементарный кремний. В этом смысле химикам проще работать с квантовыми точками на основе халькогенидов кадмия, которые хоть и токсичнее, но гораздо доступнее.

Однако постепенно растет число публикаций, связанных и с наночастицами кремния (Si QDs), полученными лазерной абляцией [1], разложением силана в плазме [2, 3] и электрохимически [4] . Это связано с интересом ученых к особенностям квантово-размерных эффектов в кремнии [5, 6], а также к использованию кремния в качестве более дешевой и менее токсичной альтернативы II-VI материалам. Уже предприняты попытки применения Si QDs в солнечных батарейках [2, 7], фотодетекторах [8] и медицине [9] . Кроме того, регулярно появляются работы, в которых Si QDs, полученные физическими методами, диспергируют в различных растворителях [10]. Следует ожидать, что коллоидная химия наночастиц кремния в будущем будет только развиваться. Как уже отмечалось, методы получения наночастиц элементарного кремния химическими методами разработаны в еньшей степени, однако и тут уже имеется определенный задел [11].

Во всех упомянутых ранее случаях речь шла о сферических или околосферических Si QDs. Получение же анизотропных наночастиц (не nanowires) всегда было непростой задачей, т.к. требует виртуозного понимания и оперирования термодинамикой и кинетикой химических реакций, приводящих к желаемому продукту. Примером этого могут быть многочисленные работы по нанотетраподам и другим формам II-VI материалов. Однако и в этой области случился небольшой прорыв, о котором ASAP спешат поведать Nano Letters [12].

Коллективом ученых из Университета Техаса в Остине (Univ of Texas at Austin) под руководством проф. Брайана Коргела (Brian Korgel) путем коллоидного синтеза были получены анизотропные наночастицы кремния с контролируемым размером от 5 до 10 нм в ширину и до 15-ти - 75-ти нм в длину [12]. Синтетическая стратегия довольно логична - использовался хорошо зарекомендовавший себя SLS (solution-liuid-solid) - подход, когда в близкий к насыщению или перенасыщенный раствор исходного вещества впрыскивают наночастицы-зародыши другого материала, наиболее популярными среди которых являются Au или Au-Bi сплав, промотирующие анизотропный рост частиц основного материала. В качестве исходного кремнийсодержащего прекурсора использовался трисилан (Si3H8), покрытые додекантиолом наночастицы золота применялись как зародыши, додециламин - как ПАВ и высококипящие (380-430 oC) углеводороды (октакозан, сквалан и т.д.) - в качестве растворителей. Реакции осуществляли не просто в токе азота, но и в сухом боксе. В нагретый до температур выше 360 oC градусов растворитель впрыскивали смесь трисилана, наночастиц золота и додециламина, после чего нагрев отключали. В результате этого процесса были получены нанопалочки кремния, покрытые золотом с одной стороны. Изменяя соотношение Si/Au в инжектируемом растворе в пределах от 60:1 до 20:1, были получены нанопалочки длиной от 50 до 16 нм с коэффициентом пропорциональности 1.6-6.8. Следует отметить, что кристаллическая структура кремния, согласно данным РФА, оказалась алмазоподобной кубической, и у нанопалочек отсутствовала люминесценция. Ученые также продемонстрировали, что золотые "наконечники" можно удалить, обработав продукт царской водкой. Любопытно, что если после впрыскивания трисилана с наночастицами золота охлаждать реакционную смесь быстро, то обработкой царской водкой можно удалить до 90% золотых наконечников, а если охлаждать медленно - то растворяется не более 15%. Как отмечают авторы, причину этого явления еще предстоить точно объяснить. Работа снабжена детальным описанием приготовления наночастиц и методов их исследования (HRTEM, XPS, UV-vis, ATR-FTIR).

1) J. Phys. Chem. C 2009, 113, 8465–8470, 10.1021/jp900067s
2) Nano Lett., 2009, 9 (1), 449-452, 10.1021/nl8034338
3) Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 696–703, 10.1002/adfm.200801548
4) Journal of Electroanalytical Chemistry 538/539 (2002) 183-190
5) Journal of Applied Physics 105, 094302 2009
6) J. Phys.: Condens. Matter 21 (2009) 235301
7) Applied Physics Letters 94, 113301 2009
8) Applied Physics Letters 94, 183106 2009
9) J. Am. Chem. Soc., 2009, 131 (12), 4434-4438, 10.1021/ja808827g
10) Adv. Mater. 2009, 21, 661–664, 10.1002/adma.200801642
11) a) Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 4550–4554; b) J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 3743–3748; c) J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 11016–11017
12) Heitsch A.T., Hessel C.M., Akhavan V.A., Korgel B.A., "Colloidal Silicon Nanorod Synthesis", Nano Letters, 10.1021/nl901520t, received 12th May 2009.


Источник: Nano Letters




Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Серебряный нанохаос
Серебряный нанохаос

Научно-популярный лекторий РНФ на Международном молодежном научном форуме «Ломоносов-2019»
С 9 по 11 апреля российские ученые рассказывают о своих научных исследованиях, которые выполняются по грантам Российского научного фонда. Лекции проходят в рамках Лектория РНФ во время проведения Международного молодежного научного форума «Ломоносов-2019».

Фестивали «От Винта!» и NAUKA 0+ представили инновационные проекты на выставке Hannover Messe 2019
Ганновер (Германия) 5 апреля 2019 года. – Объединённая экспозиция Фестиваля детского и молодежного научно-технического творчества “От Винта!” и Всероссийского фестиваля NAUKA 0+ была представлена на крупнейшей выставке промышленных технологий Hannover Messe 2019 в Германии в составе стенда Российской Федерации, организованного Российским экспортным центром при поддержке Министерства промышленности и торговли РФ.

Стань магистрантом в области светодиодных технологий без экзаменов
От бакалавриата к магистратуре без вступительных экзаменов уже сейчас? С портфолио возможно все! Участвуйте в конкурсе «Науке нужен ты!» и получайте бюджетный билет в первую в России магистерскую программу в области светодиодных технологий и оптоэлектроники Университета ИТМО!

Интервью с Константином Козловым - абсолютным победителем XIII Наноолимпиады
А.А.Семенова
Школьник 11 класса Константин Козлов (г. Москва) стал абсолютным победителем Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" 2018/2019 по комплексу предметов "физика, химия, математика, биология". О своих впечатлениях, увлечениях и немного о планах на будущее Константин поделился с нами в интервью.

Микроэлементарно, Ватсон: как микроэлементы действуют на организм
Алексей Тиньков
Как на нас воздействуют кадмий, ртуть, цинк, медь и другие элементы таблицы Менделеева рассказал сотрудник кафедры медицинской элементологии РУДН Алексей Тиньков в интервью Indicator.Ru

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2019 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.