Metode de obținere a nanoparticulelor
Au fost dezvoltate un număr mare de metode de obținere a nanoparticulelor, care permit foarte precis reglarea dimensiunii, formei și structurii particulelor. Nu vom purta cititorul
detalii și descrie fiecare metodă separat. Ne vom limita la o descriere a principiilor generale, deși trebuie să recunoaștem că toate metodele dezvoltate sunt unice în felul lor și merită cea mai mare atenție.
Astfel, conform principiului impactului, toate metodele de producție pot fi împărțite în două grupe mari:
· Metode de dispersare sau metode de obținere a nanoparticulelor prin măcinarea unei mostre macro ordinare;
· Metode de condensare sau metode de "creștere" a nanoparticulelor de la atomi individuali.
Primul grup este o abordare de sus în jos. Organismele inițiale sunt împământate cu nanoparticule. Aceasta este cea mai simplă dintre toate modalitățile de a crea nanoparticule, un fel de "mașină de măcinat" pentru macrobidele. Al doilea este abordarea "de jos în sus", adică producția de nanoparticule prin combinarea atomilor individuali. Acest principiu se bazează pe fenomenul de condensare, pe care îl cunoaște toată lumea.
Prin definiție, condensarea (lat condensatio -. Compactarea ingrosare) - o tranziție a unei substanțe dintr-o stare gazoasă într-un condensat (solid sau lichid), datorită răcirii sale. Dacă respiriți bine pe geam, va transpira. De fapt, aceasta înseamnă că creează o mulțime de picături mici de apă, care nu sunt vizibile pentru ochi. Dacă temperatura camerei este mai mică decât temperatura contactului vaporilor exhalat când îndepărtatul Șem răcire picaturile microscopice vor colecta pentru a forma picături mai mari și explicit.
Aproximativ același lucru se întâmplă și cu metoda de condensare a nanoparticulelor. Macro-corpurile inițiale sunt mai întâi evaporate, după care condensul rezultat se condensează la
Formarea nanoparticulelor de mărimea necesară. Ca urmare, substanța compactă devine ultrafină. Ceva similar se întâmplă atunci când nanoparticulele sunt restaurate din plante ionice
hoți, numai vaporii nu sunt utilizați, ci lichizi.
În toate metodele de preparare a nanoparticulelor necesită un flux puternic de energie din surse externe unice, deoarece aceste metode conduc la producerea de nanoparticule vneravnovesnom de stat metastabile.
Imediat ce fluxul de energie încetează, sistemul tinde să revină la echilibru. De ce se întâmplă acest lucru?
Luați în considerare, de exemplu, metoda de condensare. Cristalul unic este încălzit până la topire și evaporare ulterioară. Apoi, vaporii rezultat se răcește brusc. Pe măsură ce răcirea se răcește, nanoparticulele sunt lărgite. Ei încep să fie aranjați și uniți în nanoagregați. Dacă furnizați un astfel de sistem în sine, apoi, treptat, granițele dintre nanoparticule în agregate dispar și acestea sunt transformate în microcristale. Dacă prelungită depozitarea microcristalelor într-o pereche de cele mai mici și cele cu defecte se evaporă, și cu atât mai mare și mai sofisticate continuă să crească. Și așa mai departe până când monocristalul original este recreat în sistem.
În timpul întregului interval de timp din momentul în care o cantitate semnificativă de nanoparticule s-a acumulat în pereche până în momentul în care cele mai multe nanoparticule ating dimensiunea de 100 nm,
sistemul este într-o stare nano. Apoi intră în echilibru, apariția nanoparticulelor se oprește. Și dacă nu creăm condiții artificiale pentru conservarea lor, cele apărute
particulele pot intra, de asemenea, în stadiul unei substanțe compacte.
Biochimice sinteza, fotochimică de nanoparticule si condensare radiatsionno_himicheskom nu se produce din vaporii din soluție în condiții speciale care să permită pentru scut nanoparticule de la lipirea și reacția cu soluția.
Cu metoda de dispersie. în condiții de insuflare suficientă a energiei mecanice, mărimea fragmentelor în care se descrește singură cristalele de cristal. În timp ce afluxul de energie fur nical este mare, de cele mai multe fragmente sunt de dimensiuni nanometrice, iar sistemul rămâne în nano. Când „elicopter“ se oprește obligațiuni de suprafață noncompensation cauze care nanofragmentov încep să se coaguleze și mări. Toate acestea continuă până când monocristalul inițial este reconstruit în sistem.
Pentru a preveni acest efect nedorit, în sistem este introdus un stabilizator, care este de obicei o soluție moleculară de proteine, polimeri sau surfactanți (surfactanți). La o anumită etapă de agregare, stabilizatorul intră în joc: moleculele sale aderă la nanoparticulele de creștere din toate părțile, ceea ce împiedică creșterea acestuia. Prin reglarea compoziției și a concentrației stabilizatorului, este posibil să se obțină nanoparticule de orice diametru.
Deci, am constatat că cele mai multe dintre nanosisteme obținute prin metode industriale, sunt instabile, iar dacă nu creează condițiile necesare pentru conservarea lor, ei vor căuta Xia reveni la starea compactă. Dar cum putem explica stabilitatea unor nanoparticule, de exemplu, fullerenele și nanotuburile pe care le cunoaștem deja? La urma urmei, în ciuda lor
dar sunt excelente în dimensiune și "singure", departe de a căuta să se unească cu propriul lor tip.
Datorită acestei caracteristici unice, fullerene, nanotuburi și alte câteva nano-particule au fost numite „magic“, iar numărul atomilor lor constitutive - „numere magice“. De exemplu, metale alcaline numere magice - 8,20 și 40, pentru metalele nobile - 13, 55, 137 și 255, pentru clusterele de carbon - 60, 70, 90, etc.
Toți atomii nanoparticulelor "magice" sunt strâns legați, ceea ce le dă stabilitatea necesară.
Împrăștiați substanța în nanoparticule nu numai mecanic. Compania rusă "Advanced Powder Technologies" primește nanoparticule prin spargerea unui fir metalic cu un impuls puternic (vezi figura 71).
Fig.71 Metoda electrosolvativă pentru obținerea nanoparticulelor
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: