Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Тема проекта 4 - Благородная металлическая радуга

Ключевые слова:  учителю

Автор(ы):  ФНМ МГУ

06 ноября 2011

Название(я): Благородная металлическая радуга

Номер в каталоге: 4

Основной предмет (школа): химия, физика

Область знания (ВУЗ): плазмонный резонанс на наночастицах благородных металлов

Актуальность: Все знают, как выглядит металлическое серебро, однако совсем немногие школьники и их преподаватели видели окрашенные коллоиды (золи) металлического серебра. Если варьировать размер и форму наночастиц серебра в широких пределах, можно получить стабильные золи всех цветов радуги. Все эти коллоидные растворы достаточно легко получаются из разбавленных растворов нитрата серебра (солей серебра) в присутствии восстановителей (аскорбиновая кислота, боргидрид натрия) и стабилизаторов (например, цитрат - ион).

Новизна: при правильном выборе процедуры синтеза (экспериментальных условий) получаются растворы, предсказуемо (контролируемо) поглощающие свет в заданном диапазоне (пик плазмонного резонанса) и окрашенные визуально в дополнительные цвета. Подобные наночастицы могут найти и в ряде случаев уже находят практическое использование в весьма современных областях науки и техники – (био)сенсорике и солнечных батареях, в дополнение к давно уже избитым бактерицидным и фунгицидным растворам для наружного медицинского применения.

Цель: получение золей металлического серебра с контролируемыми оптическими свойствами

Задачи:

1. Изучение литературы по истории и химии серебра, оксилительно – восстановительным реакциям, практическому использованию серебра и его наночастиц

2. Анализ научной литературы, подобранной тьютором, по методам получения золей наночастиц серебра заданного размера и формы, а также особенностям оптических свойств таких золей (в открытом доступе такой литературы может не оказаться, но она легко может быть предоставлена ВУЗами)

3. Подготовка реактивов (растворов) и получение окрашенных золей

4. Анализ стабильности золей в отношении добавления электролитов, окислителей, восстановителей, кислот, щелочей, перекиси водорода, при хранении при комнатной температуре и при замораживании с объяснением наблюдаемых явлений, высушивание и редиспергирование золей

5. Комбинирование золей различного цвета для получения других цветов

6. Изучение поглощения света различных длин волн (различные лазерные указки и эффект Тиндаля)

7. Комплексное исследование наночастиц серебра в сотрудничестве с ВУЗом (спектры поглощения, рентгенофазовый анализ, просвечивающая электронная микроскопия, динамическое светорассеяние)

8. Объяснение полученных результатов и их практической значимости

Экспериментальные подходы: восстановление растворов нитрата серебра (солей серебра) в присутствии восстановителей (аскорбиновая кислота, боргидрид натрия) и стабилизаторов (например, цитрат - ион) в соответствии с выбранной по литературе методикой.

Методические подходы: приготовление разбавленных растворов, способы выражения и пересчета концентраций растворов, написание окислительно – восстановительных реакций, смешение аликвот растворов, окислительные эквиваленты

Требующиеся нестандартные реактивы и ресурсы: нитрат серебра, боргидрид натрия (доступен во многих ВУЗах), цитрат натрия, особо чистая вода

Освоение школьником теоретического материала: структура металлов и сплавов, окислительно – восстановительные реакции, зародышеобразование и рост кристаллов, строение золей, стабилизация коллоидных систем, теория цветности, плазмонный резонанс (объяснения со стороны тьютора)

Навыки, получаемые школьником: приготовление растворов, методы анализа наноматериалов, смешение цветов (цветовая карта)

Предшествующий материал по школьной программе: химия серебра (возможно, самостоятельное изучение), окислительно – восстановительные реакции, растворы

Роль учителя: общий контроль за выполнением проекта, обеспечение простейшей лабораторной посудой

Возможная помощь тьюторов: обеспечение реактивами, инструментальные методы анализа (спектры поглощения в УФ и видимой области, просвечивающая электронная микроскопия, рентгенофазовый анализ), консультативная помощь

Техника безопасности: общие правила безопасности при работе с боргидридом натрия и солями серебра

Примечания: вариант с золотом (кассиев пурпур и др.) также возможен, но более дорог в реализации, поэтому стоит, в основном, ориентироваться на наночастицы серебра, тем более, что они могут обладать бактерицидным и фунгицидным действием, ляпис может продаваться в аптеках, кроме того, серебро можно свободно купить в Сбербанке или (что интереснее) добыть из старых черно - белых фотографий, что может являться дополнительной интересной работой. Отдельным (самым простым) способом получения золя металлического серебра является просто кипячение аммиачного комплекса «оксида серебра (I)» в воде.

Коллоидный раствор наночастиц серебра. Форма и размер наночастиц отвечает за цвет растворов.

Первичные литературные ссылки для начала поиска: наночастицы металлов

Другие работы кластера "Каталог тем проектных работ" (гипертекстовый навигатор):

 

Прикрепленные файлы:
proekt4.pdf (125.16 КБ.)

Информация о теме проекта.

 

 
Средний балл: 10.0 (голосов 1)

 



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

 

Одухотворение весны
Одухотворение весны

Премии Правительства Москвы молодым ученым за 2019 год
Объявлены лауреаты премии Правительства Москвы молодым ученым за 2019 год. Премией отмечены 50 работ молодых столичных ученых. Среди лауреатов 12 сотрудников МГУ имени М.В.Ломоносова. Конкурс на получение премий Правительства Москвы молодым ученым проводится с 2013 года. Торжественное награждение победителей состоится 7 февраля 2020 года в Государственном Кремлевском дворце.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Перерождение кремния: от полупроводника к металлу. Морская губка – основа для создания новых наноструктурных композитов. Нитрид-борные аналоги углеродных колец. Лучшие научные сюжеты года по версии APS. Сверхпроводимость ставит новый температурный рекорд. Звук переносит массу? Всяко-разно.

Наносистемы: физика, химия, математика (2019, том 10, № 6)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume10/10-6
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Да пребудет с вами сила плазмонов!
А.А.Семенова, Э.Н.Никельшпарг, Е.А.Гудилин, Н.А.Браже
Ученые Московского университета приблизились к решению проблем современной медицинской диагностики с использованием единичных клеток и их органелл путем разработки новых неинвазивных оптических методов анализа.

Юрий Добровольский: «Через 50 лет вся энергия будет вырабатываться биоорганизмами»
Андрей Бабицкий, Юрий Добровольский
Главный редактор ПостНауки Андрей Бабицкий побеседовал с химиком Юрием Добровольским о науке о материалах, будущем энергетики и новых аккумуляторах

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.