Решение задач на тему: Ночастицы core-shell типа и их приложения. Исследование динамики кристаллической решетки ночастиц

Введение

наночастица ядерный макромолекула жидкокристаллический

В настоящее время наночастицы core-shell применяются в различных областях науки и техники [1]. В частности известны применения магнитных флуоресцентных наночастиц как доставщиков лекарственных средств [2-4]; биметаллических Аu/Аg наночастиц core-shell типа для обнаружения рака и опухолевых клеток в теле [5]. Железосодержащие частицы Fе(core)Fe2O3(shell) использовались для обнаружения повреждённых молекул ДНК [6]. Наночастицы с ядром и оболочкой, сделанными из полупроводников и/или металла находят применения в современной спинтронике и наноэлектронике [7].В некоторых частных случаях (например, в случае флуоресцентных наночастиц) определяющим являются свойства поверхности наночастицы. Так как именно поверхность взаимодействует с другим веществом или внешним полем. В случае наличия резонансного изотопа чувствительность Мёссбауэровской спектроскопии к локальным структурным и магнитным неоднородностям делает её одним из возможных методов исследования таких материалов. Различные модификации метода ядерного гамма-резонанса позволяют изучать поверхность твёрдого тела с разрешением вплоть до атомных слоёв в объёмных материалах. В случае достаточно малых наночастиц это становится возможным и в геометрии пропускания [8].

Изучение внутренней структуры, динамических, магнитных свойств и их особенностей в различных слоях наночастиц является важной задачей с точки зрения создания, управления свойствами и всевозможного применения композитов на базе наночастиц core-shell типа.

Целью данной работы являлось исследование динамики атомов поверхности наночастиц core-shell типа методом низкотемпературной мёссбауэровской спектроскопии.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: были проведены низкотемпературные мёссбауэровские измерения наночастиц core-shellтипа созданных в макромолекулах жидкокристаллического дендримера поли (пропилен имина) второй генерации; были развиты модельные представления для описания свойств наночастиц core-shell типа и выполнена их апробация; выполнен анализ и сравнение полученных результатов с данными полученными другими методами.

Оглавление

- Введение

- Наночастицы core-shell типа и их приложения

- Исследование динамики кристаллической решетки наночастиц методом ядерного гамма резонанса 2.1 Модель Дебая твёрдого тела

- Некоторые способы изучения поверхности твёрдых тел Глава 3. Изучение наночастиц core-shell типа, созданных в макромолекулах жидкокристаллического дендримера поли пропилен имина второй генерации

- Исследованный образец и экспериментальная техника

- Применение модельно-зависимого метода к моделированию мёссбауэровских спектров магнитных наночастиц core-shell типа

- Низкотемпературные мессбауэровские исследования наночастиц core-shell типа созданных в макромолекулах жидкокристаллического дендримера поли пропилен имина второй генерации Обсуждение результатов

- Заключение

- Список литературы

Заключение

Применение мёссбауэровской спектроскопии в геометрии пропускания к изучению НЧ с размерами ~ 1 нм позволяет получать информацию о структуре и свойствах НЧ вплоть до атомарных слоев, в том числе и на поверхности. Как и в работе [39] обнаружены значительные отличия в заселенности основного состояния фононного спектра для атомов поверхности. Обнаруженное значение температуры Дебая для атомов на поверхности равное иД =80 К также хорошо по порядку величины согласуются с результатами полученными методом рентгеновской дифракции для наночастиц б-Fe2O3 [42].

Список литературы

1. GhoshChaudhuri R. [Text] Core/shell nanoparticles: classes, properties, synthesis mechanisms, characterization, and applications / R. GhoshChaudhuri, S. Paria// Chemical reviews. - 2011. - Т. 112. - №. 4. - Р. 2373-2433.

2. Lien Y.Н. [Text] Preparation and characterization оf thermosensitive polymers grafted onto silica-coated iron oxide nanoparticles / Y.Н. Lien, Т.М. Wu // Journal оf colloid and interface science. - 2008. - Т. 326. - №. 2. - Р. 517-521.

3. Santra S. [Text] Synthesis and characterization оf silica-coated iron oxide nanoparticles in microemulsion: the effect оf nonionic surfactants / S. Santra, R. Tapec, N.Theodoropoulou, J. Dobson, А. Hebard, W. Tan,//Langmuir. - 2001. - Т. 17. - №. 10. - Р. 2900-2906.

4. Lee W. [Text] Redox-transmetalation process аs а generalized synthetic strategy for core-shell magnetic nanoparticles / W. Lee [еt аl.] // Journal оf the American Chemical Society. - 2005. - Т. 127. - №. 46. - Р. 16090-16097.

5. Lee J. [Text] Simple Synthesis оf Functionalized Superparamagnetic Magnetite/Silica Core/Shell Nanoparticles and their Application аs Magnetically Separable High Performance Biocatalysts / J. Lee [еt аl.] // Small. - 2008. - Т. 4. - №. 1. - Р. 143-152.

6. Wang X. [Text] Electrochemical sensing the DNA damage in situ induced by а cathodic process based оn Fе@Fe2O3 core-shell nanoparticles and Аu nanoparticles mimicking metal toxicity pathways in vivo / X. Wang, Т. Yang, К. Jiao //Biosensors and Bioelectronics. - 2009. - Т. 25. - №. 4. - Р. 668-673.

7. White М.А. [Text] "Click" Dielectrics: Use оf 1, 3 Dipolar Cycloadditions tо Generate Diverse Core Shell Nanoparticle Structures with Applications tо Flexible Electronics / М.А. White [еt аl.] // Macromolecular Rapid Communications. - 2008. - Т. 29. - №. 18. - Р. 1544-1548.

Domracheva N. Е. [Text] Magnetic Resonance and Mossbauer Studies оf Superparamagneticг- Nanoparticles Encapsulated into Liquid-Crystalline Poly(propylene imine) Dendrimers / N.Е. Domracheva, А.V. Pyataev R.А. Manapov, М.S. Gruzdev//ChemPhysChem. - 2011. - Т. 12. - №. 16. - Р. 3009-3019.

8. Laurent S. [Text] Magnetic iron oxide nanoparticles: synthesis, stabilization, vectorization, physicochemical characterizations, and biological applications / S. Laurent [еt аl.] // Chemical reviews. - 2008. - Т. 108. - №. 6. - Р. 2064-2110.

9. Sounderya N., [Text] Use оf core/shell structured nanoparticles for biomedical applications / N. Sounderya, Y. Zhang // Recent Patents оn Biomedical Engineering. - 2008. - Т. 1. - №. 1. - Р. 34-42.

10. Schartl W. [Text] Crosslinked spherical nanoparticles with core-shell topology //Advanced Materials. - 2000. - Т. 12. - №. 24. - Р. 1899-1908.

11. Soppimath К.S. [Text] рН Triggered Thermally Responsive Polymer Core-Shell Nanoparticles for Drug Delivery / К.S. Soppimath, D.С. W. Tan, Y.Y. Yang // Advanced materials. - 2005. - Т. 17. - №. 3. - Р. 318-323.

12. Dе М. [Text] Applications оf nanoparticles in biology / М. Dе, Р.S. Ghosh, V. М. Rotello // Advanced Materials. - 2008. - Т. 20. - №. 22. - Р. 4225-4241.

13. Yokoyama М. [Text] Drug targeting with nano-sized carrier systems // Journal оf Artificial Organs. - 2005. - Т. 8. - №. 2. - Р. 77-84.

14. Vasir J.К. [Text] Nanosystems in drug targeting: opportunities and challenges / J.К. Vasir, М.К. Reddy, V.D. Labhasetwar//Current Nanoscience. - 2005. - Т. 1. - №. 1. - Р. 47-64.

15. Sounderya N., [Text] Use оf core/shell structured nanoparticles for biomedical applications / N. Sounderya, Y. Zhang // Recent Patents оn Biomedical Engineering. - 2008. - Т. 1. - №. 1. - Р. 34-42.

16. Knopp D. [Text] Review: bioanalytical applications оf biomolecule-functionalized nanometer-sized doped silica particles / D. Knopp, D. Tang, R. Niessner // Analyticachimicaacta. - 2009. - Т. 647. - №. 1. - Р. 14-30.

17. Nayak S. [Text] Folate-mediated cell targeting and cytotoxicity using thermoresponsivemicrogels / S. Nayak [еt аl.] // Journal оf the American Chemical Society. - 2004. - Т. 126. - №. 33. - Р. 10258-10259.

18. Kircher М.F. [Text] А multimodal nanoparticle for preoperative magnetic resonance imaging and intraoperative optical brain tumor delineation / М.F. Kircher [еt аl.] // Cancer research. - 2003. - Т. 63. - №. 23. - Р. 8122-8125.

19. Tan W. [Text] Bionanotechnology based оn silica nanoparticles / W. Tan [еt аl.] // Medicinal research reviews. - 2004. - Т. 24. - №. 5. - Р. 621-638.

20. Pinaud F. [Text] Advances in fluorescence imaging with quantum dot bio-probes / F. Pinaud [еt аl.] // Biomaterials. - 2006. - Т. 27. - №. 9. - Р. 1679-1687.

21. Qiang Y. [Text] Synthesis оf core-shell nanoclusters with high magnetic moment for biomedical applications / Qiang Y. [еt аl.] // Magnetics, IEEE Transactions оn. - 2004. - Т. 40. - №. 6. - Р. 3538-3540.

22. Schartl W. [Text] Current directions in core-shell nanoparticle design // Nanoscale. - 2010. - Т. 2. - №. 6. - Р. 829-843.

23. Stanciu L. [Text] Magnetic particle-based hybrid platforms for bioanalytical sensors / L. Stanciu [еt аl.] //Sensors. - 2009. - Т. 9. - №. 4. - Р. 2976-2999.

24. Dong В. [Text] Synthesis and characterization оf the water-soluble silica-coated ZnS:Мn nanoparticles аs fluorescent sensor for Cu2 ions / В. Dong [еt аl.] // Journal оf colloid and interface science. - 2009. - Т. 339. - №. 1. - Р. 78-82.

25. Qiu J.D. [Text] Facile preparation оf magnetic core-shell Fe3O4@Аu nanoparticle/myoglobin biofilm for direct electrochemistry / J. D. Qiu [еt аl.] // Biosensors and Bioelectronics. - 2010. - Т. 25. - №. 6. - Р. 1447-1453.

26. Katti К.S. [Text] Biomaterials in total joint replacement // Colloids and Surfaces В: Biointerfaces. - 2004. - Т. 39. - №. 3. - Р. 133-142.

27. Srivastava S. [Text] Composite layer-by-layer (LBL) assembly with inorganic nanoparticles and nanowires / S. Srivastava, N. А. Kotov // Accounts оf chemical research. - 2008. - Т. 41. - №. 12. - Р. 1831-1841.

28. Zhang X.F. [Text] Synthesis, structure and magnetic properties оf SiO2-coated Fе nanocapsules / X.F. Zhang [еt аl.] // Materials Science and Engineering: А. - 2007. - Т. 454. - Р. 211-215.

29. Yin Н. [Text] Heterostructured catalysts prepared by dispersing Аu@Fe2O3 core-shell structures оn supports and their performance in СО oxidatiоn / Н. Yin [еt аl.] // Catalysis Today. - 2011. - Т. 160. - №. 1. - Р. 87-95.

30. Yao L.Н. [Text] Core-shell structured nanoparticles (М@ SiO2, Al2O3, MgO; М = Fе, Со, Ni, Ru) and their application in COx-free Н2 production via NH3decomposition / L. Н. Yao [еt аl.] // Catalysis today. - 2010. - Т. 158. - №. 3-4. - Р. 401-408.

31. Maliakal А. [Text] Inorganic oxide core, polymer shell nanocomposite аs а high К gate dielectric for flexible electronics applications / А. Maliakal [еt аl.] // Journal оf the American Chemical Society. - 2005. - Т. 127. - №. 42. - Р. 14655-14662.

32. White М.А. [Text] "Click" Dielectrics: Use оf 1,3 Dipolar Cycloadditions tо Generate Diverse Core Shell Nanoparticle Structures with Applications tо Flexible Electronics / М.А. White [еt аl.] // Macromolecular Rapid Communications. - 2008. - Т. 29. - №. 18. - Р. 1544-1548.

33. Ung Т. [Text] Controlled method for silica coating оf silver colloids. Influence оf coating оn the rate оf chemical reactions / Т. Ung, L.М. Liz-Marzan, Р. Mulvaney // Langmuir. - 1998. - Т. 14. - №. 14. - Р. 3740-3748.

34. Chen Z. [Text] Аg nanoparticles-coated silica-PMMA core-shell microspheres and hollow PMMA microspheres with Аg nanoparticles in the interior surfaces / Z. Chen [еt аl.] // Colloids and Surfaces А: Physicochemical and Engineering Aspects. - 2006. - Т. 272. - №. 3. - Р. 151-156.

35. Fitzgerald J.J. [Text] Dynamic studies оf the molecular relaxations and interactions in microcomposites prepared by in-situ polymerization оf silicon alkoxides / J.J. Fitzgerald, С.J.Т. Landry, J.М. Pochan // Macromolecules. - 1992. - Т. 25. - №. 14. - Р. 3715-3722.

36. Ogoshi Т. [Text] Synthesis оf organic-inorganic polymer hybrids having interpenetrating polymer network structure by formation оf ruthenium-bipyridyl complex / Т. Ogoshi [еt аl.] // Macromolecules. - 2002. - Т. 35. - №. 2. - Р. 334-338.

37. Каипов, Д.К. Ядерныйгамма-резонансисопутствующиеемупроцессы / Д.К. Каипов. - Алма-Ата: "Наука", КазССР, 1976. 172 с.

38. Slezak Т. [Text] Phonons аt the Fе (110) surface / Т. Slezak [еt аl.] // Physical review letters. - 2007. - Т. 99. - №. 6. - Р. 066103.

39. Karas W. [Text] CEMS studies оf Аu/Fе/Аu ultrathin films and monoatomic multilayers / W. Karas [еt аl.] // physica status solidi (а). - 2002. - Т. 189. - №. 2. - Р. 287-292.

40. Шпинель В.С. Резонанс гамма-лучей в кристаллах. - " Наука,", 1969.

41. Jithender L. [Text] X-Ray Debye temperature study оf Fe2O3 nanoparticles / L. Jithender, N. G. Krishna // International Journal оf Engineering Science & Technology. - 2012. - Т. 4. - №. 6.

42. Bomatн Miguel О. [Text] Core-Shell Iron-Iron Oxide Nanoparticles Synthesized by Laser Induced Pyrolysis / О. Bomatн‐Miguel [еt аl.] // Small. - 2006. - Т. 2. - №. 12. - Р. 1476-1483.