Реферат на тему Характеризация наноматериалов методами лазерной дифракции и динамического рассеяния света

Содержание:

Оглавление 1
Введение 2
1. Лабораторные методы определения характеристик наночастиц 4
2. Пробоподготовка 7
3. Нанотрубки 8
4. Оксиды металлов 11
5. Факторы, которые влияют на свойства наночастиц 13
6. Получение магнитных наночастиц, путем химического синтеза 16
7. Гидролиз и соосаждение 18
Заключение 23
Список использованных источников 24

Введение:

История человечества ознаменована всегда поиском чего – либо нового, способного облегчить жизнь людям. Когда – то излечить больного основываясь знаниями о клетках, было чем – то грандиозным и невероятным, теперь многое лечение проводят и диагностируют на атомно – молекулярном уровне.
Наш век называют веком нанотехнологий, которые воплощаются во все сферы жизни, в том числе в медицину.
Так что же такое «нано», это ни что иное как дольная приставка в интернациональной системе измерений обозначающая множитель 10−9. Но чаще всего приставка нано не несет математической подоплеки, а скорее выражает или обозначает область науки связанную с нанотехнологиями.
Впервые о нанотехнологиях заговорил Ричард Филипс Фейнман, в 1959 году высказав мысль о возможности манипулирования веществом на уровне атомов. Позже были изобретены туннельный и атомно-силовой микроскопы, позволяющие видеть отдельные атомы и манипулировать ими. Итогом этих открытий послужил труд Дрекслера, который рассмотрел возможность сборки частиц и молекул.
Применение нанотехнологий крайне разнообразно, начиная от космоса заканчивая бытовыми мелочами.
Нанотехнология подразумевает высокотехнологическую отрасль, которая работает на уровне атомов и молекул. Что позволяет нам с иной стороны посмотреть на известные общебиологические вопросы, и направить их в совершенно новом аспекте, аспекте высокоточности.
Нанотехнологические разработки сейчас применяются повсеместно во всех отраслях: химия, физика, медицина, кибернетика, космос, промышленность.
Эти технологии позволяют нам вступить на новый уровень организации человеческого бытия, теперь открыты новые современные возможности, в кораблестроении, в освоении морских глубин, создании лекарственных препаратов и пр.
Может быть очень громко звучит, но нанотехнологии это новый этап научной революции человечества, который сулит нам ряд успешных и важных открытий.
Мир наночастиц, казалось бы, очень далек от нас, но с каждым годом и новым открытием он становится для нас все ближе и ближе.

Заключение:

Активное изучение свойств наночастиц и нанообектов неспроста, ведь именно эти материалы, являются материалами будущего, особый интерес проявляют ученые к свойствам магнитным, поскольку относительно объемного материала они проявляются сильнее.
Особое внимание уделяется свойствам магнитным нанокомпозитным полимерам, которые включают в свой состав наночастицы металла. Этот интерес вызван дальнейшей перспективой применения наноматериалов во всевозможных областях и сферах жизни, и в космосе, и в промышленности, и в медицине. Их применяют в системах магнитной записи и хранении информации, в магнитах и системах охлаждения на основе магнитов, магнитные сенсоры используют повсеместно. Их уникальные особенности связаны с удивительным сочетанием наночастиц и полимерных соединений, которые отличаются эластичностью, пластичностью.
Интересным является нанокомпозитные полимерные магнитные материалы на основе политетрафторэтилена. В основу полимера вводят катионы всевозможных металлов, в том числе и ферромагнетики из которых и получают магнитные наночастицы, подвергая их химическому восстановлению.
К сожалению, в нашей стране данный метод не занял главенствующего положения в науке, и ему не уделено должного внимания, посему современные наноматериалы далеки от идеала. Наилучшие магнитные свойства наблюдаются при условии, что наночастицы распределены в полимере равномерно, и их концентрация в полимере достаточно высока. При больших концентрациях магнитной фазы (более 30%) наблюдается перколяционый переход, связанный с тем, что ансамбль суперпарамагнитных однодоменных наночастиц переходит в состояние коллективного ферромагнетика.

Фрагмент текста работы:

1. Лабораторные методы определения характеристик наночастиц

Инструменты для определения характеристик частиц в лаборатории включают динамическое, статическое и электрофоретическое рассеяние света с помощью системы Zetasizer Nano ZS, лазерную дифракцию с помощью Mastersizer 2000, автоматизированный анализ изображений с помощью Morphologi G2 (сухой анализ) и FPIA3000 (влажный анализ) и визуальный контроль. Большинство наноразмерных материалов измеряются с помощью динамического рассеяния света с помощью Наносистемы Zetasizer.
Динамическое рассеяние света (DLS), также известное как фотонная корреляционная спектроскопия (PCS) и квазиупругое рассеяние света (QELS), обеспечивает множество преимуществ в качестве метода анализа размера частиц. DLS-это non- инвазивный метод, который измеряет большую популяцию частиц в очень короткий промежуток времени, без манипуляций с окружающей средой. Современные приборы DLS могут измерять размеры частиц размером всего 0,6 Нм и 6 мкм в широком диапазоне концентраций проб. Из-за чувствительности к следовым количествам агрегатов и способности разрешать множественные размеры частиц, DLS идеально подходит для анализа размера частиц наноразмерного размера.
Когда неизвестные материалы заявленного наноразмерного размера поступают в лабораторию, визуальный контроль часто может служить хорошим индикатором фактического размера частиц. Частицы размером менее 100 нм не должны оседать со скоростью, определяемой при визуальном осмотре. Многие предположительно наноразмерные образцы, поступающие в лабораторию, осели во время отгрузки. Наличие видимого осадка на дне контейнеров для образцов вызывает озабоченность в отношении либо размера частиц, либо состояния агрегации. С помощью закона Стокса и табуляции скорость осаждения в зависимости от плотности, можно быстро определить, действительно ли текущий размер частиц находится в ожидаемом наноразмерном диапазоне. Образцы с размером частиц < 100 Нм будут оседать в любом месте от 13 дней до 3,5 лет, что подтверждает предположение о том, что визуальный контроль может быть использован для быстрого подтверждения наличия в образце частиц с размером частиц > 100 Нм.
Хотя динамический диапазон DLS более лучше одевает наночастицы, огибание лазера часто использовано когда размер частицы доказывает экспериментально для того чтобы быть больше чем 1 микрон. Обычно можно проверить корреляционную функцию от DLS, чтобы определить, когда размер больше, чем верхний диапазон этого метода, как видно на рисунке 1.
Корреляционная функция двух размерных измерений для образца Mn показана на Рис.1. Нефильтрованные данные показывают колебания числа, о которых свидетельствуют "всплески" в исходном состоянии при временах корреляции > 1 000 000 микросекунд, которые являются согласуется с большими видимыми агрегатами в образцах, которые были изображены с помощью микроскопа. На графике мы видим, что агрегаты могут быть удалены с помощью фильтра, но никакие частицы не остаются в суспензии. Если a 0.45 фильтр µm извлекает все частицы, тогда слишком немногие или никакие частицы под 0.45 мкм по размеру для проведения эксперимента.