Введение 3
Глава 1. Методы получения серебряных нанообъектов и их свойства 5
Глава 2. Методы исследования материалов, использованные в работе 14
2.1. Электронная микроскопия 14
2.1.1. Просвечивающая электронная микроскопия 14
2.1.2. Сканирующая электронная микроскопия 15
2.2. Рентгенофазовый анализ 16
2.3. Исследование распределения по размерам 17
2.4. Оптические свойства серебряных нанообъектов 18
2.5. Методы исследования биологической активности полученных нанообъектов 19
Глава 3. Синтез серебряных нанообъектов 21
3.1. Синтез в водных растворах 21
3.2. Синтез в ацетоне 28
3.3. Синтез наночастиц серебра в изооктане 30
3.4. Синтез в этиленгликоле без использования наночастиц в качестве зародышей роста 31
3.5. Металлические и оксидные наночастицы для синтеза серебряных нанообъектов 33
3.5.1. Медь 33
3.5.2. Никель 45
3.5.3. Кобальт 46
3.5.4. Железо 46
3.6. Синтез серебряных нанообъектов в присутствии металлических частиц 47
Глава 4. Факторы, влияющие на морфологию серебряных нанообъектов 48
4.1. Роль температуры 48
4.2. Влияние времени синтеза 50
4.3. Концентрация ПВП 360 000 51
4.4. Влияние состава зародышей 51
4.4.1. Синтез в присутствии серебряных наночастиц в качестве зародышей 51
4.4.2. Синтез серебряных нанообъектов в присутствии наночастиц железа в качестве центров роста 53
4.4.3. Синтез серебряных нанообъектов в присутствии наночастиц меди в качестве центров роста 54
4.4.4. Синтез серебряных нанообъектов в присутствии наночастиц цинка в качестве центров роста 55
4.4.5. Синтез серебряных нанообъектов в присутствии наночастиц кобальта в качестве центров роста 56
4.4.6. Синтез серебряных нанообъектов в присутствии наночастиц никеля в качестве центров роста 57
4.5. Процесс образования наноцепочек 59
Глава 5. Свойства полученных нанообъектов 61
5.1. Оптические свойства 61
5.2. Биологическая активность 62
Заключение 64
Список используемой литературы 66
Серебряные наностержни представляют собой особый класс одномерных нанообъектов наряду с углеродными нанотрубками, полупроводниковыми наностержнями и другими [1]. Длина таких нанообъектов на порядки превышает их два других измерения. Их свойства могут меняться в зависимости от размера, морфологии, химического состава, которые в свою очередь могут быть изменены путем вариации условий получения, а также покрытия дополнительными слоями на поверхности стержней [2].
Наиболее перспективная область применения серебряных наностержней - гибкая прозрачная электроника [3], фотовольтаика [4], сенсоры и другие [5,6]. Одним из наиболее футуристических применений тонких полимерных пленок, содержащих серебряные нанообъекты, была "кожа для роботов", сенсорное покрытие, реагирующее на изменения температуры, прикосновения и прочее. В 2016 году компания LG представила на рынок гибкий прозрачный дисплей, толщина которого сопоставима с толщиной бумажного листа. Дисплей очень удобен, не занимает много места, его можно сложить как газету, при этом он может выполнять функции гаджета [6]. В 2013 году ученые Токийского Университета опубликовали рекламное видео изделий из гибкой электроники. Видео демонстрирует, как с высоты многоэтажного дома инженеры бросают гусиное перо и дисплей из гибкой электроники на органической полимерной основе. Перо достигло земли быстрее, дисплея.
Свойства высокой поверхностной проводимости могут полимерных пленок могут быть достигнуты путем введения в их состав серебряных нанообъектов. Их размер позволяет использовать очень тонкие полимерные пленки в качестве основы для микросхем. Самой высокой электрической проводимостью среди металлов является серебро. Проводимость серебра в разы, а в некоторых случаях на порядки, превышает проводимость других известных металлов.
Серебро в виде наностежней используется для создания электронных устройств в виде гибких и прозрачных полимерных пленок. Данная работа посвящена исследованию процессов формирования серебряных одномерных нанообъектов в виде цепочек, состоящих из большого количества линейных сегментов, соединенных конец к концу. Описанные наноматериалы имеют большие перспективы использования их в создании электронных устройств нового поколения.
В ходе работы были получены одномерные нанообъекты, представляющие собой наноцепочки, состоящие из линейных сегментов, соединенных друг с другом конец к концу. В ходе работы были подобраны оптимальные условия синтеза этих объектов. Наноцепочки были получены в горячем этиленгликоле (160°С) при постоянном перемешивании в присутствии наночастиц никеля и молекул полимерного поверхностно активного вещества, поливинилпирролидона 360 000
Описанные нанообъекты образовывались только в присутствии никелевых наночастиц, что позволяет делать выводы о решающей роли именно кристаллического никеля в ходе получения наноцепочек. На Рисунок 26 показана схема предположительного механизма образования наноцепочек. Мы предполагаем, что никелевые наночастицы могут выступать катализаторами взаимодействия полимерных молекул ПВП и этиленгликоля, в результате чего образуются [46] сополимеры ПВП-ЭГ-ПВП. Серебряные стержни, растущие вдоль полимерных молекул ПВП встречаются и образуют изгиб наноцепочки. Полученные нанообъекты могут найти широкой применение в создании устройств гибкой прозрачной электроники за счет увеличения длины серебряных стержней.
Цели и задачи, поставленные в работе, были достигнуты. В результате проделанной работы можно сделать ряд выводов:
1. Серебряные нанообъекты в ходе полиольного процессе начинают формироваться при температуре 130°С и выше.
2. Внесение металлических наночастиц в реакционную смесь в процессе синтеза серебряных нанообъектов оказывает влияние на их морфологию, скорость формирования и размеры.
3. Серебряные наночастицы внесенные в качестве центров роста в реакционную смесь приводят к формированию наностержней серебра.
4. Наночастицы никеля позволяют получать наноцепочки серебра за счет множественной каталитической сополимеризации молекул ПВП и этиленгликоля и объединения стержней концами.
5. Наносеребро в виде частиц с разной морфологией имеет разные плазмонные свойства.
6. Наночастицы серебра обладают ярко выраженным антибактериальным эффектом.
