Основной предмет (школа):
Химия, физика
Область знания (ВУЗ):
Химия поверхности, кристаллохимия, физическая химия, химия твердого тела
Актуальность:
Одним из важнейших направлений современной науки является исследование процессов синтеза и свойств наноразмерных объектов. Развитие этой области определяется в первую очередь разработкой новых технологий в материаловедении, приборостроении, электронике, катализе, медицине. Поскольку данное направление имеет выраженный прикладной характер, приоритетными являются исследования процессов формирования кластеров и наночастиц для отработки методик получения объектов с заданной морфологией. В данном случае размерные эффекты играют первостепенную роль, всесторонне влияя на свойства получаемого материала. Кроме того, при большом разнообразии методов синтеза необходимо выбрать один оптимальный с точки зрения качества финального продукта и оптимизации процесса в целом.
Новизна:
Ознакомление с широким спектром методов получения наноразмерных объектов и методами их исследования на примере простого, безопасного модельного объекта. Исследование особенностей протекания каждого процесса с практической точки зрения.
Цель:
Анализ морфологии наночастиц серебра, полученных различными химическими и физическими методами
Задачи:
- обзор литературы по методам получения наноразмерных материалов
- ознакомление с теоретическими основами методов
- получение наночастиц серебра различными химическими и физическими методами:
1) Восстановление азотнокислого серебра боргидридом натрия в присутствии четвертичных солей дисульфида аммония в широком диапазоне рН (3.3 – 4.8 нм)
2) Электролитическое растворение металлического анода в апротонном растворителе тетрабутиламмония бромида в ацетонитриле (2 – 7 нм)
3) Фотохимическое восстановление Ag+ в присутствии дендримеров с концевыми амино и карбоксилатными группами (7 нм)
4) Фотохимическое восстановление в спиртах
5) Криохимический синтез (газ + холодная поверхность) (2 – 100 нм в зависимости от режима)
6) Испарение образца + инертный газ на холодную подложку (2 – 100 нм в зависимости от режима)
- анализ и сравнение полученных образцов методами УФ-спектроскопии (детекция пика в области 400 нм для наноразмерного серебра) и СЗМ (форма и размер частиц)
- оценка целесообразности метода получения в зависимости от желаемых параметров конечного наноразмерного материала (морфология частиц)
- представление полученных результатов
Экспериментальные подходы:
Ознакомление на практике с химическими и физическими методами получения и исследования наноразмерных частиц
Методические подходы:
Обзор литературы по исследуемой тематике: применяемые методики, теоретические основы метода, анализ экспериментальных данных и их представление, постановка эксперимента и его анализ.
Требующиеся нестандартные реактивы и ресурсы:
Простой исходный материал (модельный объект) – серебро, УФ-спектрометр, СЗМ
Освоение школьником теоретического материала:
Введение в химию поверхности и теоретические основы методик получения наночастиц
Навыки, получаемые школьником:
Работа с научной литературой, освоение метода получения и исследования наночастиц (УФ-спектроскопия, СЗМ), освоение обработки экспериментальных данных, навыки в представлении своих результатов
Роль научного руководителя:
общее руководство проектом, подбор и предоставление литературы
Возможная помощь тьюторов:
консультативная помощь на всех этапах работы, предоставление узкоспециализированной литературы, объяснение сложных терминов и понятий.
Техника безопасности:
работа в лаборатории с хим.реактивами, УФ излучением и СЗМ
