curs 3

Nanoparticulă - o cvasi-zero dimensional (0D) nanoobject în care toată dimensiunea liniară caracteristică a aceluiași ordin de mărime; De regulă, nanoparticulele au o formă sferoidală; În cazul în care nanoparticula se observă un aranjament pronunțat ordonat al atomilor (sau ioni), aceste nanoparticule sunt numite nanocristalitelor. Nanoparticulele cu un nivel de energie discrete pronunțate ale sistemului sunt adesea numite „puncte cuantice“ sau „atomi artificiali“; cel mai adesea ele fac parte dintr-un material semiconductoare tipic.

Nanoparticulele - un pseudomolecules gigant cu structură internă complexă, în multe cazuri, miez și coajă, de multe ori - grupe funcționale externe etc. Proprietățile lor magnetice unice apar în dimensiunea 2-30 nm. limitări de dimensiune, datorită faptului că nanoparticule, fiind, la fel ca toate particulele, parte a întregului, atunci când ajunge la anumite dimensiuni încep să difere în mod semnificativ de la stânca întregului; Estimările arată că există diferențe semnificative încep să apară, de obicei cu dimensiuni ale particulelor sub 30 nm ≈.

„Nanoparticulele“ se numește de obicei o dimensiune a particulelor de 1 până la 100 nanometri. De exemplu, sa constatat ca nanoparticule ale unor materiale au o foarte bună proprietăți catalitice și adsorbție. Alte materiale prezintă proprietăți optice surprinzătoare, de exemplu, filme ultra-subtiri de materiale organice folosite pentru fabricarea celulelor solare. Aceste baterii, au totuși o eficiență cuantică relativ scăzută. dar mai sunt ieftine și poate fi mecanic flexibil. Posibilitatea de a realiza interacțiuni artificiale de nanoparticule cu obiecte naturale nano - proteine. acizi nucleici, și altele. cojită cu atenție nanoparticule samovystraivatsya pot, în anumite structuri. Această structură cuprinde un nanoparticule strict ordonate si, de asemenea, de multe ori prezintă proprietăți neobișnuite.

Nanoobjects împărțite în trei clase principale:. Particule tridimensionale produse de conductori explozie, sinteza în plasmă, de restaurare a filmelor subtiri, etc;. bidimensionale obiecte - un film de produs de depunere strat molecular, CVD. ALD, ionică stratificarea și altele asemenea D..; dimensionale - whiskers, aceste obiecte sunt obținute prin metoda de depunere stratului atomic, introducerea de substanțe în micropori cilindrice etc. Există, de asemenea, nanocompozite - .. Materialele obținute prin introducerea nanoparticulelor în orice matrice. În prezent, aplicarea extensivă a primit doar metoda microlitografia permite obținerea pe suprafața dimensiunii matricei obiectelor plate insuliță de 50 nm, este utilizat în electronică; CVD si metoda ALD este folosit în principal pentru crearea de filme de microni. Alte metode sunt utilizate în principal în scopuri științifice. În special, trebuie menționat metodele de depunere stratului ionic și atomic, deoarece cu ajutorul lor se pot crea monostraturi reale.

O clasă particulară de nanoparticule organice cuprind atât origine naturală și artificială.

Deoarece multe dintre proprietățile fizice și chimice ale nanoparticulelor, în contrast cu materialele în vrac, sunt foarte dependente de mărimea lor, se arată un interes considerabil în metodele de măsurare în soluții dimensiunea nanoparticulelor în ultimii ani, analiza de urmărire nanoparticulă. difracția dinamică a luminii. Analiza sedimentare. ultrasunetele.

Una dintre cele mai importante probleme cu care se confruntă nanotehnologie - modul de a face molecule grupate într-un anumit fel, să se organizeze pentru a termina cu un nou material sau dispozitiv. Această secțiune se ocupă cu problema de chimie - chimie supramoleculară. Ea nu studiază molecule individuale, precum și interacțiunea dintre moleculele, care sunt capabile de a organiza molecule într-un anumit fel, crearea de noi substanțe și materiale. Este încurajator faptul că în natură există sisteme similare, într-adevăr și să efectueze procese similare. Astfel, cunoscute biopolimerii. capacitatea de a organiza o structură specială. Un exemplu - proteinele. care nu numai că se poate plia într-o formă globulară. dar forma complexe - structură care cuprinde mai multe molecule de proteine. Deja, există o metodă de sinteză, utilizând proprietățile specifice ale moleculei de ADN. Starts ADN complementar (ADNc), la un capăt molecula cuplată A sau B. Avem două componente: ---- ---- A și B, în care ---- - reprezentare schematică a unei singure molecule de ADN. Acum, în cazul în care aceste două substanțe amestecate între două catene unice de legături de hidrogen sub formă de ADN, care sunt trase în moleculele A și B între ele. Convențional, se descrie compusul rezultat: ==== AB. O moleculă de ADN poate fi îndepărtat ușor după finalizarea procesului.

Problema formării aglomeratelor

Dimensiunea particulei de ordinul nanometri sau nanoparticule. așa cum sunt ele cunoscute în comunitatea științifică, au o proprietate care împiedică utilizarea lor. Ele se pot forma aglomerate. că este, să adere la unul pe altul. Deoarece nanoparticulele sunt promițătoare în domeniile de producție ceramică. metalurgie. această problemă trebuie abordată. O posibilă soluție - folosirea substanțelor - dispersanti. cum ar fi citrat de amoniu (soluție apoasă), imidazolină. alcool oleilic (insolubil în apă). Ele pot fi adăugate la mediul conținând nanoparticule. Mai sursă este discutată în «aditivi organici si prelucrare ceramice», D. J. Shanefield, Kluwer Academic Publ. Boston (Eng.).

Exemple de unele dintre proprietățile unice ale nanoparticulelor

Proprietățile de nanoparticule de argint in cu adevarat unic.

În primul rând, este un bactericid fenomenal și activitate antivirală. Pe proprietăți antimicrobiene inerente ioni de argint, cunoscute omenirii pentru o lungă perioadă de timp. Mulți au auzit despre abilitățile de vindecare ale Bisericii „apa sfințită“, obținute prin trecerea apei obișnuită printr-un filtru de argint. O astfel de apă conține multe bacterii patogene care pot fi prezente în apa obișnuită. Prin urmare, acesta poate fi depozitat timp de ani, fără a strica sau „înflorit“.

Mai mult, o astfel de apă conține o concentrație de ioni de argint capabili de a neutraliza bacterii dăunătoare și microorganisme și aceasta explică efectele sale benefice asupra sănătății umane.

Virusul ataca celula. Viteza cu care virusul ataca celula depășește viteza unui glonț

Sa constatat ca nanoparticule de argint sunt de mii de ori lupta mai eficient împotriva bacteriilor și virusurilor decât ioni de argint. Experimentele au aratat ca concentratii neglijabile de nanoparticule de a distruge toate microorganismele cunoscute (inclusiv virusul SIDA), nu petrec în același timp.

In plus, spre deosebire de antibiotice, care ucide nu numai viruși dăunătoare, dar, de asemenea, a celulelor afectate, efectul de nanoparticule este foarte selectiv: acestea acționează doar împotriva virușilor, celula nu este deteriorat! Faptul că învelișul constă din proteine ​​microbiene speciale care in leziunile de nanoparticule încetează de a furniza bacterii cu oxigen. Nemulțumit organismul nu mai poate oxida de glucoza „combustibil“ și moare, lăsat fără sursă de energie. Virușii, în general, nu au nici o coajă, de asemenea, obține lor, atunci când s-au întâlnit cu o nanoparticulă. Dar celulele umane si animale au un „high-tech“ de perete mai mult, iar nanoparticulele nu se tem.

In prezent, studiile sunt posibilități de folosire a nanoparticulelor de argint în preparate farmaceutice. Dar acum ei sunt un număr foarte mare de aplicații.

De exemplu, compania „Helios“ produce pastă de dinți „Witch“, cu nanoparticule de argint protejează în mod eficient împotriva diferitelor infecții. De asemenea, o concentrație mică de nanoparticule adăugate la unele creme de o serie de „elita“ de produse cosmetice pentru a preveni deteriorarea în timpul utilizării. Aditivii pe bază de nanoparticule de argint sunt folosite ca un conservant în creme antialergici, sampoane, produse cosmetice machiaj, etc. Dacă utilizați sunt, de asemenea, anti-inflamator și efect de vindecare.

Tesaturi modificate cu nanoparticule de argint, sunt, de fapt, samodezinfitsiruyuschimisya. Ele nu pot „se inteleg“ nici o boala cauzatoare de bacterii sau viruși. Nanoparticulele nu sunt spălate din tesatura în spălare, precum și perioada efectivă de valabilitate mai mare de șase luni, ceea ce indică o practic nelimitate posibilități de aplicare a unei astfel

țesut în medicină și viața de zi cu zi. Materialul care conține nanoparticule de argint este indispensabil pentru halate medicale, lenjerie de pat, haine pentru copii, pantofi, etc. antifungici etc.

Nanoparticulele sunt capabili să mențină proprietăți bactericide lungi după aplicarea la multe suprafețe solide (sticlă, lemn, hârtie, ceramică, oxizi metalici, etc.). Acest lucru vă permite să creați un foarte eficient spray-uri dezinfectant o lungă perioadă de valabilitate pentru uz casnic. Spre deosebire de clor și alte substanțe chimice de dezinfectare, pe baza de nanoparticule de aerosoli nu sunt toxice și nu dăunează sănătății umane și animale.

Oamenii sunt mereu în căutarea unor modalități de combatere a infecțiilor cu transmitere prin picături din aer, gripa, tuberculoza, meningita, hepatită și așa mai departe. N. Dar, din păcate, aerul din casele noastre, birouri și mai ales în locuri aglomerate (spitale, instituții publice, școli, creșe, cazărmi, închisori și așa mai departe. n.) saturate cu agenți patogeni expirat de persoane infectate.

Metodele tradiționale de prevenire nu sunt întotdeauna face față cu această problemă, astfel încât nanohimiki oferit pentru a rezolva un mod foarte elegant: adăugați în vopsele, acoperirea pereților instituțiilor, nanoparticule de argint. După cum sa dovedit, pe astfel de vopsele colorate pereți și plafoane nu pot „trăi“ cei mai mulți agenți patogeni.

Nanoparticulele adăugat la filtrele de carbon activat pentru apa, aproape spalate cu ea, așa cum se întâmplă în cazul ionilor de argint convenționale. Acest lucru sugerează că termenul

acțiune astfel de filtre vor fi incomparabil mai mare, iar calitatea de tratare a apei va crește considerabil.

In mici nanoparticule, scurte, invizibile, prietenoase cu mediul de argint poate fi folosit ori de câte ori este necesar pentru a asigura curățenia și igiena: de la produse cosmetice

În plus față de dezinfectarea proprietăților de nanoparticule de argint prezintă, de asemenea, o conductivitate electrică ridicată, care permite crearea diferitelor adezivi conductoare. Adezivul conductor poate fi utilizat, de exemplu, în domeniul microelectronicii pentru cele mai mici părți electronice compuse.

nanoparticule de oxid de zinc, de asemenea, unele proprietăți unice (inclusiv bactericid), printre care prezintă un interes deosebit este capacitatea de a absorbi un spectru larg de radiații electromagnetice. inclusiv cu raze ultraviolete, infraroșii, cuptor cu microunde și frecvență radio.

Astfel de particule pot fi, de exemplu, pentru a proteja împotriva razelor UV, oferind noi funcții ochelari, mase plastice, vopsele, fibre sintetice etc. Aceste particule pot fi, de asemenea, folosite pentru prepararea de creme, unguente si alte medicamente, deoarece acestea sunt sigure pentru oameni si nu irita pielea.

Capacitatea de nanoparticule de oxid de zinc la dispersia undelor electromagnetice pot fi utilizate în țesături de îmbrăcăminte pentru a conferi proprietăți de absorbție în infraroșu invizibile datorită căldurii emise de corpul uman. Acest lucru permite să producă camuflaj invizibil într-o gamă largă de frecvențe - de la radio la lumină UV. O astfel de îmbrăcăminte este pur și simplu de neînlocuit în operațiunile militare sau anti-teroriste, deoarece permite să se apropie de inamic fără a fi văzut de dispozitive de vedere de noapte.

Nanoparticulele de oxid de zinc de înaltă puritate pentru utilizare în electronică, catalizatori, produse medicale, produse de îngrijire personală.

Nanoparticulele de dioxid de siliciu (SiO 2) au o proprietate surprinzătoare: dacă este aplicată oricărui material, acestea sunt atașate la moleculele de suprafață și se lasă să se respingă murdăria și apa. Auto-curatare nano-acoperiri pe baza acestor particule proteja de sticlă, țiglă, lemn, piatră, etc. particulele de murdărie nu poate adera sau perforează suprafața ce trebuie protejată, iar apa curge din ea cu ușurință, care transportă orice murdărie (Fig. 4).

Principiul de funcționare al nano-acoperire de auto-curatare.

Tesatura după acoperire trece liber de aer, dar nu transmite umezeala. Poate uita despre petele de cafea, grăsime, murdărie, și așa mai departe. Acoperirea este rezistent la abraziune, flexibilitate, nu strica de lumina soarelui, temperatura și spălare.