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

 

Нанотехнологии - "ворота в ... иной мир"!
Нанотехнологии - "ворота в ... иной мир"!

Онлайн-школа РНФ-2020 «Аддитивные технологии: материалы, методы и перспективы»
7 октября НИТУ «МИСиС» совместно с Российским Научным Фондом проводит онлайн-школу для молодых ученых «Аддитивные технологии будущего: материалы, методы и перспективы». Участие в работе Школы является бесплатным. Школа будет проходить в онлайн-формате на платформе Zoom. Всю информацию участники получат по электронной почте.

Российские химики создали катализатор для топливных элементов из графен-тефлонового аэрогеля
Российские химики создали катализатор для топливных элементов из графен-тефлонового аэрогеля. Пористый нанокомпозит на основе оксида графена и тефлона, способный улучшить характеристики топливных элементов, синтезировали и изучили сотрудники Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН и Института проблем химической физики РАН, Черноголовка. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Energy & Fuels.

КОНКУРС МОЛОДЕЖНЫХ ПРОЕКТОВ ПО ИННОВАЦИОННОМУ РАЗВИТИЮ БИЗНЕСА "ТЕХНОКРАТ"
Ежегодный всероссийский конкурс молодёжных проектов по инновационному развитию бизнеса "Технократ" продолжает отбор заявок, до 30 сентября. Заявки принимаются по четырём направлениям: цифровые технологии, медицина и технологии здоровьесбережения, новые материалы и химические технологии, новые приборы и интеллектуальные производственные технологии. Конкурс проводится среди граждан РФ от 18 до 30 лет, ранее не побеждавших в программе "УМНИК".

Летние лектории для школьников
ФНМ
Сотрудники Факультета наук о материалах и химического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова участвуют в лекториях двух летних школ, организованных Фондом Инфраструктурных и Образовательных Программ (группа РОСНАНО) - Нанограде и летней школе МФТИ.

Академия - университетам
Е.А.Гудилин, Ю.Г.Горбунова, С.Н.Калмыков
Российская Академия Наук и Московский университет во время пандемии реализовали пилотную часть проекта "Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии". За летний период планируется провести работу по подключению к проекту новых ВУЗов, институтов РАН, профессоров РАН, а также по взаимодействию с новыми уникальными лекторами для развития структурированного сетевого образовательного проекта "Академия - университетам".

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2020
Коллектив авторов
Защиты выпускных квалификационных работ (квалификация – бакалавр материаловедения) по направлению 04.03.02 - «химия, физика и механика материалов» на Факультете наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова состоятся 16, 17, 18 и 19 июня 2020 г.

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.