лекция 3
Наночастици - квази-нула двумерен (0D) nanoobject при което цялата характеристика линейно измерение на същия порядък; Като правило, наночастиците имат сфероидни форма; Ако наночастици се наблюдава изразена подредба на атома (или йони), тези наночастици се наричат nanocrystallites. Наночастици с подчертано дискретни енергийни нива на системата често се наричат "квантови точки" или "изкуствени" атома; по-често те са част от характерните за полупроводникови материали.
Наночастици - гигантски pseudomolecules със сложна вътрешна структура, в много случаи, сърцевина и обвивка, често - външни функционални групи, и т.н. Техните уникални магнитни свойства възникват в размер на 2-30 пМ. ограничения в размера, дължащи се на факта, че наночастиците, като, подобно на всички частици, част от цялото, когато достигне определен размер започват да се различават значително от скалата на цялото; Оценките показват, че значими разлики започват да се случи, обикновено с размер на частиците под 30 пМ ≈.
"Наночастички" обикновено се нарича размер на частиците от 1 до 100 нанометра. Например, беше установено, че наночастиците на някои материали имат много добри катализатори и адсорбционни свойства. Други материали проявяват изненадващи оптични свойства, например, ултра-тънки слоеве от органични материали, използвани за производство на слънчеви клетки. Тези батерии, макар и с относително нисък квантова ефективност. но още са евтини и могат да бъдат механично гъвкав. Възможно да се постигне изкуствени взаимодействия наночастици с природни обекти нано - протеини. нуклеинови киселини, и др. внимателно обелени samovystraivatsya наночастици могат в определени структури. Тази структура се състои от строго подредени наночастици, а също и често показва необичайни свойства.
Nanoobjects разделени в три основни класа:. Триизмерни частици, произведени от експлозия проводници, плазма синтез, възстановяване на тънки филми и др. двуизмерни обекти - филм, произведен от слой отлагане молекулна, CVD. ALD, йон-наслояване и като D..; триизмерни обекти - мустаци, тези обекти са получени чрез метода на атомната слой отлагане, въвеждането на вещества в цилиндричните микропорите и т.н. Има и нанокомпозити - .. материали, получени чрез въвеждане на наночастици във всяка матрица. Понастоящем широко приложение получи само метод microlithography позволява да се получи по повърхността на размера на матрицата плоски предмети островче от 50 пМ, се използва в електрониката; CVD и метод ALD се използва главно за създаване микрона филми. Други методи се използват предимно за научни цели. По-специално трябва да се спомене методи на йонно и атомен слой отлагане, тъй като с помощта им може да създаде реални монослоеве.
Особен клас органични наночастици включва както естествени и изкуствени произход.
Тъй като много от физическите и химическите свойства на наночастици, за разлика от насипни материали, са силно зависими от техния размер, показан значителен интерес в методите за измерване на размера на наночастици в разтвори в последните години, наночастици проследяване анализ. динамично разсейване на светлината. утаяване анализ. ултразвукови методи.
Един от най-важните въпроси, пред които е изправена нанотехнологиите - как да се направи молекули, групирани по определен начин, да се организират, за да се свърши с нов материал или устройство. В този раздел се занимава с проблема за химия - супрамолекулярна химия. Тя не учат отделните молекули, и взаимодействието между молекулите, които са в състояние да организира молекули по определен начин, за създаване на нови вещества и материали. Окуражаващо е, че в природата има наистина подобни системи и да извършват подобни процеси. Така, известни биополимерите. способността да се организира специална структура. Един пример - протеините. която не само може да се сгъва в кълбовидни форма. но образуват комплекси - структура, съдържащи няколко протеинови молекули. Вече има метод за синтез, като се използват специфичните свойства на молекулата на ДНК. Започва комплементарна ДНК (кДНК), към единия край свързва молекула А или В. В момента има два компонента: ---- ---- А и В, където ---- - схематично представяне на един ДНК молекула. Сега, ако тези две смесени вещества между две единични нишки на ДНК образуват водородни връзки, които се влачат в молекули А и В един към друг. Обикновено, това показва полученото съединение: ==== AB. ДНК молекула може лесно да се отстрани след завършване на процеса.
Проблемът с образуване на агломерати
Размерът на частиците от порядъка на нанометри или наночастици. тъй като те са известни в научната общност, има право на един имот, който пречи на тяхното използване. Те могат да образуват агломерати. тоест, да се придържат към един друг. Тъй като наночастиците са обещаващи в областта на производството на керамика. металургия. този проблем трябва да бъде решен. Едно възможно решение - използването на вещества - диспергиращи средства. като амониев цитрат (воден разтвор), имидазолин. олеилов алкохол (неразтворима във вода). Те могат да се добавят към средата, съдържащ наночастици. Повече източник се обсъжда в «органични добавки и керамични обработка», D. J. Shanefield, Kluwer Academic Publ. Бостън (Eng.).
Примери за някои от уникалните свойства на наночастици
Свойства на среброто наночастици в наистина уникален.
Първо, това е една изключителна бактерицидно и антивирусна активност. На антимикробни свойства, присъщи на сребърни йони, известни на хората за дълго време. Мнозина са чували за лечебните възможности на църквата "Света вода", получени чрез преминаване обикновена вода през сребърен филтър. Такава вода съдържа много патогенни бактерии, които могат да присъстват в обикновена вода. Поради това може да се съхранява в продължение на години без да развалят или "цъфтят".
Освен това, като вода съдържа концентрация на сребърни йони, способни да неутрализират вредните бактерии и микроорганизми, и това обяснява неговите благоприятни ефекти върху човешкото здраве.
Вирусът атакува клетката. Скоростта, с която вирусът атакува клетката превишава скоростта на куршум
Установено е, че сребърни наночастици са хиляди пъти по-ефективна борба с бактериите и вирусите от сребърни йони. Експериментите показват, че незначителни концентрации на наночастици унищожават всички известни микроорганизми (включително вируса на СПИН), а не да харчите по същото време.
Освен това, за разлика от антибиотиците, които убиват не само вредните вируси, но и на засегнатите клетки, ефектът от наночастици е много селективен: те действат само за вируси, клетката не е повреден! Фактът, че обвивката се състои от специални микробни протеини, които в лезии на наночастици престават да предоставят на бактериите с кислород. Недоволен организъм вече не може да се окисли му глюкоза "гориво" и умира, без да остави източник на захранване. Вирусите обикновено не разполагат с черупка, също така да получите им, когато те се срещнаха с наночастици. Но клетките при хора и животни имат повече "хай-тек" стена и наночастиците те не се страхуват.
В момента изследвания са възможностите за използване на сребърни наночастици в фармацевтични препарати. Но сега те са огромен брой приложения.
Например, компанията "Хелиос" произвежда паста за зъби "вещица" със сребърни наночастици ефективно защитава от различни инфекции. Също така, по-малка концентрация на наночастици добавя към някои кремове с поредица от "елит" на козметика за предотвратяване на щети по време на употреба. Добавки на базата на сребърни наночастици се използват като консервант в антиалергични кремове, шампоани, козметика грим и т.н. Ако използвате има и противовъзпалително и лечебно действие.
Тъкани модифицирани със сребърни наночастици, са, всъщност, samodezinfitsiruyuschimisya. Те не могат да "се разбираме" не болест, причинена от бактерия или вирус. Наночастиците не са измити от тъканта в измиване и ефективното периода на валидност на повече от шест месеца, което показва почти неограничени възможности за прилагане на такава
тъкан в областта на медицината и всекидневния живот. Материалът, съдържаща сребърни наночастици е задължително условие за медицински престилки, спално облекло, бебешки дрехи, обувки и др противогъбични и т.н.
Наночастиците могат да поддържа дълги бактерицидни свойства след прилагане на много твърди повърхности (стъкло, дърво, хартия, керамика, метални оксиди и т.н.). Това ви позволява да създадете високоефективни дезинфекционни спрейове дълъг период на валидност за домашна употреба. За разлика от хлор и други химикали дезинфекция, аерозолни-базирани наночастици, не са токсични и не вредят на здравето на хората и животните.
Хората винаги търсят начини за борба с инфекции, предавани по въздуха капчици, грип, туберкулоза, менингит, хепатит и така нататък. Н. Но, уви, въздухът в нашите домове, офиси и особено на оживени места (болници, обществени институции, училища, детски градини, казарми, затвори и др. п.) наситени с патогени издишван от заразените хора.
Традиционните методи за профилактика, не винаги се справят с този проблем, така че nanohimiki предложи да се реши един много елегантен начин: добавете в бои, покритие на стените на институции, сребърни наночастици. Както се оказа, на такива бои боядисани стени и тавани, не може да "на живо" повечето патогени.
Наночастици добавя към активен въглен филтри за вода, почти измити с него, както се случва в случай на конвенционални сребърни йони. Това предполага, че терминът
действие такива филтри ще бъдат неизмеримо по-големи, и качествено лечение вода ще се увеличи значително.
С една дума, малки, невидими, щадящи околната среда сребърни наночастици може да се използва навсякъде, където е необходимо да се гарантира чистотата и хигиената: от козметични
В допълнение към дезинфекция свойства на сребърни наночастици също проявяват висока електрическа проводимост, която дава възможност да се създадат различни проводими лепила. Проводимият лепилото може да се използва, например, в микроелектрониката за най-малките комбинирани електронни части.
Цинков оксид наночастици имат уникални свойства (включително бактерицидни), сред които от особен интерес е способността да абсорбира широк спектър на електромагнитно лъчение. включително ултравиолетов, инфрачервен, микровълнова печка и радио честота.
Такива частици могат да бъдат, например, за защита срещу ултравиолетовите лъчи, като нови функции очила, пластмаси, бои, синтетични влакна и т.н. Тези частици могат да бъдат използвани за получаване на слънчевите кремове, мехлеми и други лекарства, тъй като те са безопасни за хората и не дразнят кожата.
Способността на цинков оксид наночастици на разсейване на електромагнитните вълни могат да се използват в текстилни тъкани да придадат свойства невидим инфрачервен адсорбционен поради топлината, излъчвана от човешкото тяло. Това дава възможност за производство на камуфлажни невидим в широк честотен диапазон - от радио на ултравиолетова светлина. Такова облекло е просто незаменим във военните или анти-терористични операции, тъй като ви позволява да дойде близо до врага, без да бъде видян от уреди за нощно виждане.
Наночастиците с висока чистота цинков оксид за използване в електрониката, катализатори, медицински изделия, продукти за лична хигиена.
Наночастици на силициев диоксид (SiO 2) имат изненадващо свойство: ако се приложи към всеки материал, те са свързани с нейните повърхностни молекули и се оставя да отхвърли прах и вода. Самопочистващ нано-покрития на базата на тези частици защита на стъкло, плочки, дърво, камък и др замърсяващи частици не могат да се придържат или проникват повърхността да бъдат защитени, и вода потоци от него лесно извършване замърсяванията (фиг. 4).
Операционната принципа на самопочистващ нано-покритие.
Тъканта след покритие свободно преминава въздух, но не предава влага. Може да забравите за упорити петна от кафе, грес, мръсотия, и така нататък. Покритието е устойчиво на износване, гъвкавост, не се разваля от слънчева светлина, температура, и измиване.