Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис. 1. Схема наращивания золота на Au-Fe3O4 (а) и ПЭМ изображение Au-Fe3O4 (b) и Au-Au-Fe3O4 через час (с), 3 часа (е) и 6 часов (f).
Рис. 2. Изображение по отдельности всех встречающихся наночастиц: Au-Fe3O4 (а), Au-Au-Fe3O4 (b), Au1-Au2 (c) и Fe3O4 с полостью (d) и более крупное изображение двух последних.
Рис. 3. Теоретическое моделирование "перетягивания простыни".

Эгоистичное "перетягивание одеяла" на себя в мире наночастиц

Ключевые слова:  бифункциональные наночастицы

Опубликовал(а):  Уточникова Валентина Владимировна

21 октября 2009

Бифункциональные наночастицы (часто называемые наночастицами - янусами) обладают уникальными электрическими, магнитными, оптическими и каталитическими свойствами, и хотя важным этапом их изучения является оценка силы взаимодействия между наночастицами, таких исследований практически не проводилось. Одним из первых примеров таких исследований стало изучение роста наночастиц золота на композитной наночастице Au-Fe3O4. Оказалось, что при росте вторичных частиц золота между ними и композитом Au-Fe3O4 происходит "перетягивание простыни" (Au), результатом которого является образование частиц Au-Au и частиц Fe3O4 с полостью, ранее занимаемой золотом. Контроль размера частиц и теоретическое моделирование позволило определить, что такое перетягивание вызвано напряжением, связанным с существованием гетерогенной границы в нанокомпозите Au-Fe3O4. Важность такого исследования объясняется возможностью использования таких наночастиц с границей металл-полупроводник, например, при создании светособирающих и каталитических наноустройств. Например, наночастицы золото-оксид металла эффективно катализируют окисление СО.
На Рис. 1а показан способ контролируемого синтеза таких наночастиц. Изначально по ранее изученной методике синтезировали Au-Fe3O4, на котором затем наращивали новый слой Au. В исходной наночастице размер наночастицы Au составляет 5 нм, а размер Fe3O4 - 12 нм. Размер вторичной частицы золота составлял 7-9 нм после 1 часа (Рис. 1с) и >12 нм после 3 часов (Рис. 1d). Тщательное изучение ПЭМ после 3 часов показывает возникновение зазоров, а после 6 часов (Рис. 1е) золото окончательно побеждает в борьбе и происходит разделение золота и Fe3O4 с образованием отдельных наночастиц Au-Au и частиц Fe3O4 с полостью.
ПЭМ высокого разрешения показывает по отдельности все встречающиеся типы наночастиц: Au-Fe3O4 (Рис. 2а), Au-Au-Fe3O4 (Рис. 2b), Au-Au (Рис. 1c) и Fe3O4 с полостью (Рис. 2d). Последние два показаны крупнее на Рис. 2e,f. Видно, что рост золота на золоте происходит эпитаксиально, и видны параллельные плоскости на расстоянии около 0.237 нм, что соответствует гранецентрированной кубической структуре, а в случае оксида железа расстояние 0.296 соответствует плоскостям 220.
Теоретическое исследование осложняется тем, что, в отличие от всех систем, изученных ранее, здесь, поверхностная энергия при образовании димера Au-Au выше по сравнению с одной большой наночастицей и даже возрастает за счет образования новых поверхностей на Au и Fe3O4. Поэтому явлению было дано механистическое объяснение, основанное на расчете свободной энергии. Определение критического размера частицы золота, способной быть "перетянутой", дало следующее значение:
R=a/bx(ГFA-Г)/(Еem), где a и b - геометрические константы, ГF, ГA и Г - поверхностные энергии оксида железа, золота и границы между ними, Е - модуль Юнга, а em - напряжение, возникающее из-за несоответствия параметров. Это соответствует R=4.4, что совпадает с теоретическими данными. Оценка критического размера Au проводилась исходя из оценки критического напряжения деформирования поверхности s, после которого происходит разрыв (Рис. 3). Оно должно уравновешивать 1) напряжение частиц оксида радиуса RF, 2ГF/RF, 2) напряжение частиц золота радиуса RА, 2ГА/RА и 3) напряжение между границами, 2Г/R: 2ГF/RF + 2ГА/RА + 2Г/R<s, что дает граничное значение 9.4 нм и соответствует эксперименту.
Это интересное явление "эгоцентричного" поведения наночастиц, как видно, объясняется элементарными физическими законами, что весьма характерно для наномира.


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

 

серебряные наночастицы
серебряные наночастицы

Крабовый панцирь побеждает грязную нефть
Химики МГУ разработали уникальную люминесцентную методику определения маркеров «грязной нефти» (дибензотиофенов) с использованием селективной сорбции в оптически прозрачных материалах на основе сшитых гелей хитозана.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Броуновское движение скирмионов.Растягиваем графен правильно. Красное вино, кофе и чай помогают создавать материалы для гибкой носимой электроники. Металлическая природа кремния и углерода.

К 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире
Эксперты отметили рост числа научных публикаций отечественных ученых и сообщили, что к 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире по публикационной активности.
27 – 29 ноября в рамках юбилейных мероприятий Химического факультета МГУ и торжественной церемонии закрытия Международного года Периодической таблицы химических элементов эксперты подвели итоги 2019 г.

Константин Жижин, член-корреспондент РАН: «Бор безграничен»
Наталия Лескова
Беседа с К.Ю. Жижиным, заместителем директора Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова по научной работе, главным научным сотрудником лаборатории химии легких элементов и кластеров.

Мембраны правят миром
Коллектив авторов, Гудилин Е.А.
Ученые МГУ за счет детального изучения структурных и морфологических характеристик материалов на основе оксида графена и 2D-карбидов титана, а также моделирования их свойств, улучшили методы создания мембран для широкого круга практических применений.

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

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!



 
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.