Закономерности формирования и физико-химические свойства наноструктур золота, иммобилизованных на кремнийсодержащих поверхностях

• Автор: Пестовский, Юрий Сергеевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 151 с. : ил.

Содержание

Список сокращений

Введение.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Методы формирования и физикохимические свойства золотых наночастиц и наноструктур

1.1.1. Метод автометаллографии

1.1.2. Метод ферментативной металлографии

1.2. Практическое применение золотых наночастиц и наноструктур

1.2.1. Спектроскопия гигантского комбинационного рассеяния.

1.3. Заключение и постановка задачи.

Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Лабораторная установка и методика получения наночастиц и наноструктур
2.2. Исходные вещества и реактивы.
2.3. Методы исследования наночастиц и наноструктур
2.3.1. Атомносиловая микроскопия полуконтактный режим.
2.3.2. Сканирующая электронная микроскопия.
2.3.3. Спектрофотометрия.
2.3.4. Спектроскопия комбинационного рассеяния.
2.4. Погрешности измерений
Глава 3. КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ И МЕХАНИЗМЫ РОСТА ЗОЛОТЫХ НАНОЧАСТИЦ И ФОРМИРОВАНИЯ ЗОЛОТЫХ НАНОСТРУКТУР
3.1. Кинетика и механизмы иммобилизации золотых наночастиц на модифицированной аминогруппами поверхности
3.2. Кинетика и механизмы формирования золотых наноструктур методом автометаллографии.
3.3. Кинетика и механизмы формирования золотых наноструктур методом ферментативной металлографии.
3.4. Сопропорционирование золота.
3.5. Кинетика и механизмы агрегации золотых наночастиц под действием полиэлектролитов.
Глава 4. ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗОЛОТЫХ НАНОЧАСТИЦ И НАНОСТРУКТУР
4.1. Использование золотых наночастиц для снектрофотометрического определения адсорбированных веществ
4.2. Применение золотых наночастиц для реализации эффекта ГКР
4.2.1. Применение золотых наноструктур в иммуноанализе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
Список литературы


Другим восстановителем, который может быть использован для определения ферментативной активности путем наблюдения за процессом роста золотых наночастиц как на поверхности, так и в растворе, является пероксид водорода , который может генерироваться многочисленными оксидоредуктазами, в частности, глюкозооксидазой . В обратных мицеллах АОТ при восстановлении золотохлористоводородной кислоты пероксидом водорода в присутствии тиоглицерина, выполняющего функцию стабилизатора, получены золотые наночастицы размером нм. Размер наночастиц в данном случае не изменяется при варьировании концентраций используемых веществ, хотя при использовании сульфита натрия в качестве восстановителя такая зависимость была обнаружена , . М в течение мин увеличивается с нм до нм . Однако детальное исследование влияния концентрации пероксида водорода и времени проведения процесса на топографические характеристики поверхности с иммобилизованными наночастицами при использовании пероксида водорода не проводилось. В настоящее время восстановление золотохлористоводородной кислоты пероксидом водорода не используется для получения наночастиц , поскольку найдены восстановители, обеспечивающие значительно более интенсивное зародышеобразование. Однако при росте внесенных зародышей низкая интенсивность зародышеобразования является преимуществом, поэтому использование пероксида водорода в качестве восстановителя при проведении автометаллографии в иммуноанализе или при получении золотых наноструктур путем роста иммобилизованных наночастиц представляется перспективным. АиС У2 Н2 Аи 4СГ Уг ЗН 1. Данная реакция была открыта как протекающая в щелочной среде , позднее было показано, что она протекает в широком интервале . Образование коллоидного золота наблюдалось визуально по окрашиванию раствора в красный цвет. Реакция использовалась для обнаружения золота в рудах после их восстановления и растворения других металлов в соляной кислоте. Золото переводили в раствор действием смеси соляной и азотной кислот и затем восстанавливали пероксидом водорода. Предел обнаружения золота составлял 0. Восстановление золотохлористоводородной кислоты пероксидом водорода использовалось также для гравиметрического 1 и фотометрического определения золота. Реакция ускоряется при ультрафиолетовом облучении . С увеличением времени экспозиции реакция ускоряется, а размер получаемых ианочастиц падает, пока не достигает нм . При реакции золотохлористоводородной кислоты с пероксидом водорода как в кислой, так и в щелочной среде отмечалось зародышеобразование, что может использоваться для синтеза золотых наночастиц , , . Зародышеобразование протекает как в водном растворе, содержащем только пероксид водорода и золотохлористоводородную кислоту , , так и в присутствии ПАВ , , . При синтезе могут побочно образовываться нанокластеры . Рост внесенных зародышей также сопровождается зародышеобразованием . При восстановлении золотохлористоводородной кислоты аскорбиновой кислотой пероксид водорода применяется в качестве инициатора зародышеобразования . На характеристики получаемых частиц влияет ультразвук , . При проведении реакции в отсутствие внесенных зародышей вначале восстанавливается золотохлористоводородной кислоты и образуется высокоперссыщенный раствор золота, концентрация атомарного металла в котором на 6 порядков выше, чем в насыщенном растворе. Далее происходит медленная конденсация золота с образованием очень мелких частиц, затем объединяющихся в нестабильные агрегаты . Входящие в состав агрегатов частицы становятся центрами быстрого восстановления золотохлористоводородной кислоты , . В присутствии внесенных зародышей в достаточной концентрации золото будет осаждаться только на них. В качестве зародышей могут выступать золотые наночастицы размером не менее 2 нм, а также наночастицы платины, серебра, олова, меди, висмута, кадмия, цинка, железа, алюминия, а также коллоидные ртуть, сурьма, сульфид мышьяка и сера. Оксиды олова, железа и кремния, а также органические коллоиды не действуют как зародыши . В общем случае при росте внесенных зародышей одним из маршрутов также является образование атомов металла и их присоединение к частицам . При восстановлении ионов металла на поверхности зародышевых нанокластеров размер кластера оказывает влияние на конечный размер формирующейся наночастицы.