طلای کلوئیدی: تفاوت میان نسخه‌ها

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
تفاوت جدیدتر ←
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
دیداریویکی‌متن
Masoud.Mkh (بحث | مشارکت‌ها)
۴۶ ویرایش‌ها
ایجاد یک مقاله نو از طریق ایجادگر
(بدون تفاوت)

نسخهٔ ‏۱۱ ژوئن ۲۰۱۹، ساعت ۱۲:۰۲

تعلیق نانو ذرات طلا با اندازه های مختلف. تفاوت اندازه تفاوت رنگ را ایجاد می کند..

طلای کلوئیدی یک سول یا کلوئید از نانوذرات طلا در یک مایع، معمولا آب است. کلوئید معمولا به رنگ قرمز شدید (برای ذرات کروی کمتر از 100 نانومتر) یا آبی / بنفش (برای ذرات کروی بزرگتر یا نانومیله) است.[۱] با توجه به خصوصیات نوری، الکترونیک و خواص شناختی مولکولی، نانوذرات طلا موضوع تحقیق قابل توجهی هستند که بسیاری از آنها در زمینه های متنوعی از جمله میکروسکوپ الکترونی، الکترونیک، فناوری نانو، علم مواد و زیست پزشکی کاربرد دارند.[۲][۳][۴][۵]

خواص نانوذرات طلا کلوئیدی و به همین ترتیب کاربردهای بالقوه آنها به شدت به اندازه و شکل آنها بستگی دارد. [6] به عنوان مثال، ذرات میله مانند هر دو جذب (الکترومغناطیس) عرضی و طولی را دارند و ناهمسان گردی شکل بر خودمختاری آنها تاثیر می گذارد.[۶]

تاریخچه

این کاسه شیشه ای کرانبری با اضافه کردن یک نمک طلا (احتمالا کلرید طلا) به شیشه های مذاب ساخته شده است.

از دوران باستان به عنوان یک روش رنگ آمیزی شیشه ای(ویترای)، طلای کلوئیدی در جام Lycurgus در قرن چهارم مورد استفاده قرار گرفت که رنگ آن بسته به محل منبع نور تغییر می کند.[۷][۸] در طول قرون وسطی ، طلای محلول، محلولی حاوی نمک طلا، برای خواص درمانی خود برای بیماری های مختلف شهرت داشت. ارزیابی علمی مدرن از طلا کلوئیدی از زمان کارهای مایکل فارادی در سال های 1850 آغاز شد.[۹][۱۰] در سال 1856، در یک آزمایشگاه زیرزمینی موسسه سلطنتی، فارادی تصادفی یک محلول قرمز یاقوتی ایجاد کرد در حالی که قطعاتی از برگ طلا بر روی اسلایدهای میکروسکوپ نصب شده بود.[۱۱] از آنجا که او در حال حاضر علاقه مند به خواص نور و ماده بود، فارادی بیشتر خواص نوری طلای کلوئیدی را بررسی کرد. او اولین نمونه خالص طلای کلوئیدی را در سال 1857 به عنوان «طلای فعال» آماده کرد. او از فسفر برای کاهش یک محلول کلرید طلا استفاده کرد. طلای کلوئیدی که فارادی 150 سال پیش تولید کرد، هنوز فعال است. برای مدت زمان طولانی، ترکیب طلای یاقوتی نامشخص بود. تعدادی از شیمیدانان با توجه به آماده سازی آن، آن را ترکیب قلع طلا شناخته اند[۱۲][۱۳]. فارادی متوجه شد که رنگ در واقع به دلیل اندازه کوچک ذرات طلا است. او به ویژگی¬های پراکندگی نور میکرو ذرات طلای معلق اشاره کرد که در حال حاضر به نام اثر فارادی تیندال (اثر تیندال)شناخته میشود.[۱۰] در سال 1898، ریچارد آدولف زیگموندی (ریچارد ژیگموندی) اولین طلای کلوئیدی را در محلول رقیق ساخت. [۱۴] به غیر از زیگموندی، تئودور سودبرگ که دستگاه فرامیانگریز و گوستاو مای از اختراعات اوست، تئوری ای را برای پراکندگی و جذب ذرات کروی ارائه داد، او همچنین علاقه مند به ترکیب و خواص طلا کلوئیدی بود.[۶][۱۵] با پیشرفت فناوری های مختلف تحلیلی در قرن بیستم، مطالعات روی نانوذرات طلا سرعت گرفته است. روش های میکروسکوپی پیشرفته، مانند میکروسکوپ نیروی اتمی و میکروسکوپ الکترونی، بیشترین تاثیر را در تحقیقات نانوذرات داشته اند. با توجه به ترکیب نسبتا آسان و پایداری بالا، ذرات طلای مختلف برای کاربرد عملی آنها مورد مطالعه قرار گرفته است. انواع مختلف نانوذرات طلا در بسیاری از صنایع مانند پزشکی و الکترونیک استفاده می شود. به عنوان مثال، چندینFDA سازمان غذا و دارو (آمریکا) نانوذرات مورد تایید در حال حاضر در دارورسانی استفاده می شود.[۱۶]

خواص فیزیکی

نوری

طلای کلوئیدی توسط هنرمندان برای قرن ها به علت تعامل نانوذرات با نور مرئی مورد استفاده قرار گرفته است. نانوذرات طلا نور را و در نتیجه رنگ از قرمز به آبی، به سیاه و در نهایت روشن و بی رنگ، بسته به اندازه ذرات، شکل، شاخص انکسار محلی، و وضعیت تجمع جذب و پراکنده میکنند. [۱۷] این رنگها به دلیل یک پدیده به نام تشدید پلاسمون سطحی(LSPR) ایجاد میشوند که در آن الکترونهای هدایت شده روی سطح نانوذرات در رزونانس با نور اولیه نوسان دارند.

تاثیر اندازه

به عنوان یک قاعده کلی، طول موج نور جذب شده با افزایش اندازه ذرات نانو افزایش می یابد.[۱۸] به عنوان مثال، نانوذرات شبه کروی با قطرهای حدودا 30 نانومتر حداکثر جذب LSPR در حدود 530 نانومتر دارند.[۱۸]

تاثیر شاخص انکسار محلی

تغییرات در رنگ ظاهری یک محلول نانوذره طلا همچنین می تواند ناشی از محیط زیستی باشد که طلای کلوئیدی در آن به حالت تعلیق درآمده است. [۱۹][۲۰] خواص نوری نانوذرات طلا به شاخص شکست در نزدیکی سطح نانوذرات وابسته است، بنابراین هر دو مولکول مستقیما بر روی سطح نانوذره چسبیده¬اند.(یعنی لیگاندهای نانوذرات ) و/یا حلال نانوذرات هردو ممکن است روی ویژگی های نوری مشاهده شده تاثیر گذارند.[۱۹] همانطور که شاخص شکست در نزدیکی سطح طلا افزایش می یابد، LSPR به طول موج های طولانی تغییر می یابد. [۲۰] علاوه بر محیط حلال، ضریب شکست را می توان با پوشش نانوذرات با پوسته های نارسانا مانند سیلیکا ، مولکول های زیستی یا اکسید آلومینیوم وفق داد. [۲۱]

تاثیر تراکم

وقتی ذرات نانو ذرات طلا جمع می شوند، خواص نوری ذرات تغییر می کنند، زیرا اندازه موثر ذرات ، شکل و محیط دی الکتریک همه تغییر می کند.[۲۲]

ترکیب

اختلاف پتانسیل به عنوان تابع فاصله از سطح ذرات

به طور کلی، نانوذرات طلا در یک مایع ("روش های شیمیایی مایع") با کاهش (اکسایش-کاهش) کلروآریک اسید تولید می شود. برای جلوگیری از جمع شدن ذرات، عوامل ثبات دهنده اضافه می شوند. سیترات هر دو به عنوان عامل کاهش دهنده و تثبیت کننده کلوئیدی عمل می کند. آنها می توانند با لیگاندهای آلی مختلف برای ایجاد هیبرید های آلی-معدنی با قابلیت های پیشرفته مورد استفاده قرار گیرند.[۹]

روش ترکویچ

این روش ساده توسط J. Turkevich و همکاران در سال 1951 [۲۳][۲۴] ابداع و توسط G. Frens در 1970 اصلاح شده است.[۲۵][۲۶] این روش نانوذرات طلای کروی نیمه نازک تقریبا یکنواخت 10-20 نانومتر را تولید می کند. در این روش، کلروآریک اسید گرم در واکنش با محلول سدیم سیترات (نمک میوه) طلای کلوئیدی را تولید می کند. واکنش Turkevich از طریق تشکیل نانوسیم های گذرا حاصل می شود. این نانوسیمهای طلا دلیل تیرگی ظاهر محلول واکنش قبل از تبدیل به قرمز یاقوتی است. [۲۷]

روش پرالت

این رویکرد، که توسط Perrault و Chan در سال 2009 کشف شد، [۲۸] از هیدروکینون برای کاهش در یک محلول آبی که حاوی 15 نانومتر دانه های نانو ذرات طلا است استفاده می کند. این روش ترکیب مبتنی بر بذر شبیه آنچه که در گسترش فیلم های عکاسی استفاده شده است میباشد، که در آن دانه های نقره درون فیلم از طریق افزودن نقره بر روی سطح آنها رشد می کنند. به همین ترتیب، نانوذرات طلا می توانند در ارتباط با هیدروکینون عمل کنند تا کاهش یون طلا بر روی سطح آنها را کاتالیز کنند. وجود یک تثبیت کننده مانند سیترات، باعث رسوب اتمهای طلا به ذرات و رشد می شود. به طور معمول دانه های نانو ذرات با استفاده از روش سیترات تولید می شوند. این روش هیدروکینون روش Frens را تکمیل می کند،[۲۵][۲۶] زیرا گستره ای از اندازه ذرات کروی مونو دی اسپرزی را که می توان تولید کرد، گسترش می دهد. در حالی که روش Frens ایده آل برای ذرات 12-20 نانومتر است، روش هیدروکینون می تواند ذرات حداقل 30 تا 300 نانومتر تولید کند.

منابع

  1. ↑ Sapsford KE, Algar WR, Berti L, Gemmill KB, Casey BJ, Oh E, Stewart MH, Medintz IL (March 2013). "Functionalizing nanoparticles with biological molecules: developing chemistries that facilitate nanotechnology". Chemical Reviews (به انگلیسی). 113 (3): 1904–2074. doi:10.1021/cr300143v. PMID 23432378.
  2. ↑ Yang X, Yang M, Pang B, Vara M, Xia Y (October 2015). "Gold Nanomaterials at Work in Biomedicine". Chemical Reviews. 115 (19): 10410–88. doi:10.1021/acs.chemrev.5b00193. PMID 26293344.
  3. ↑ Mulvaney P (2003). The beauty and elegance of Nanocrystals: How invisibly small particles will colour and shape our future (Report). University of Melbourne. Archived from the original on 2004-10-28.
  4. ↑ Rao, C. N. Ramachandra; Kulkarni, Giridhar U.; Thomas, P. John; Edwards, Peter P. (2000). "Metal nanoparticles and their assemblies". Chemical Society Reviews. 29 (1): 27–35. doi:10.1039/A904518J. {{cite journal}}: Unknown parameter |name-list-format= ignored (|name-list-style= suggested) (help)
  5. ↑ Dreaden EC, Alkilany AM, Huang X, Murphy CJ, El-Sayed MA (April 2012). "The golden age: gold nanoparticles for biomedicine". Chemical Society Reviews. 41 (7): 2740–79. doi:10.1039/c1cs15237h. PMC 5876014. PMID 22109657.
  6. ↑ ۶٫۰ ۶٫۱ Sharma, Vivek; Park, Kyoungweon; Srinivasarao, Mohan (2009). "Colloidal dispersion of gold nanorods: Historical background, optical properties, seed-mediated synthesis, shape separation a
    This cranberry glass bowl was made by adding a gold salt (probably gold chloride) to molten glass.
    nd self-assembly". Material Science and Engineering Reports. 65 (1–3): 1–38. doi:10.1016/j.mser.2009.02.002.     {{cite journal}}: Unknown parameter |name-list-format= ignored (|name-list-style= suggested) (help)
  7. ↑ "The Lycurgus Cup". British Museum. Retrieved 2015-12-04.
  8. ↑ Freestone, Ian; Meeks, Nigel; Sax, Margaret; Higgitt, Catherine (2007). "The Lycurgus Cup — A Roman nanotechnology". Gold Bulletin (به انگلیسی). 40 (4): 270–277. doi:10.1007/BF03215599. {{cite journal}}: Unknown parameter |name-list-format= ignored (|name-list-style= suggested) (help)
  9. ↑ ۹٫۰ ۹٫۱ Reddy VR (July 2006). "Gold nanoparticles: synthesis and applications". Synlett. 11: 1791–2.
  10. ↑ ۱۰٫۰ ۱۰٫۱ Faraday M (January 1857). "The Bakerian Lecture: Experimental Relations of Gold (and Other Metals) to Light". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 147: 145–181. doi:10.1098/rstl.1857.0011.
  11. ↑ "Michael Faraday's gold colloids | The Royal Institution: Science Lives Here". www.rigb.org. Retrieved 2015-12-04.
  12. ↑ Gay-Lussac (1832). "Ueber den Cassius'schen Goldpurpur". Annalen der Physik. 101 (8): 629–630. Bibcode:1832AnP...101..629G. doi:10.1002/andp.18321010809.
  13. ↑ Berzelius JJ (1831). "Ueber den Cassius' schen Goldpurpur". Annalen der Physik. 98 (6): 306–308. Bibcode:1831AnP....98..306B. doi:10.1002/andp.18310980613.
  14. ↑ Zsigmondy, Richard (December 11, 1926). "Properties of colloids" (PDF). Nobel Foundation. Retrieved 2009-01-23. {{cite web}}: Unknown parameter |name-list-format= ignored (|name-list-style= suggested) (help)
  15. ↑ Zeng, Shuwen; Yu, Xia; Law, Wing-Cheung; Zhang, Yating; Hu, Rui; Dinh, Xuan-Quyen; H o, Ho-Pui; Yong, Ken-Tye (2013). "Size dependence of Au NP-enhanced surface plasmon resonance based on differential phase measurement". Sensors and Actuators B: Chemical. 176: 1128–1133. doi:10.1016/j.snb.2012.09.073. {{cite journal}}: Unknown parameter |name-list-format= ignored (|name-list-style= suggested) (help)
  16. ↑ Eifler, A. C.; Thaxton, C. S. (2011-01-01). "Nanoparticle Therapeutics: FDA Approval, Clinical Trials, Regulatory Pathways, and Case Study". In Hurst, Sarah J. (ed.). Biomedical Nanotechnology. Methods in Molecular Biology. Vol. 726. Humana Press. pp. 325–338. doi:10.1007/978-1-61779-052-2_21. ISBN 978-1-61779-051-5. PMID 21424459. {{cite book}}: Unknown parameter |name-list-format= ignored (|name-list-style= suggested) (help)
  17. ↑ Anderson, Michele L.; Morris, Catherine A.; Stroud, Rhonda M.; Merzbacher, Celia I.; Rolison, Debra R. (1999-02-01). "Colloidal Gold Aerogels: Preparation, Properties, and Characterization". Langmuir. 15 (3): 674–681. doi:10.1021/la980784i. {{cite journal}}: Unknown parameter |name-list-format= ignored (|name-list-style= suggested) (help)
  18. ↑ ۱۹٫۰ ۱۹٫۱ Ghosh, Sujit Kumar; Nath, Sudip; Kundu, Subrata; Esumi, Kunio; Pal, Tarasankar (2004-09-01). "Solvent and Ligand Effects on the Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR) of Gold Colloids". The Journal of Physical Chemistry B. 108 (37): 13963–13971. doi:10.1021/jp047021q. {{cite journal}}: Unknown parameter |name-list-format= ignored (|name-list-style= suggested) (help)
  19. ↑ ۲۰٫۰ ۲۰٫۱ Underwood, Sylvia; Mulvaney, Paul (1994-10-01). "Effect of the Solution Refractive Index on the Color of Gold Colloids". Langmuir. 10 (10): 3427–3430. doi:10.1021/la00022a011. {{cite journal}}: Unknown parameter |name-list-format= ignored (|name-list-style= suggested) (help)
  20. ↑ Xing, Shuangxi; Tan, Li Huey; Yang, Miaoxin; Pan, Ming; Lv, Yunbo; Tang, Qinghu; Yang, Yanhui; Chen, Hongyu (2009-05-12). "Highly controlled core/shell structures: tunable conductive polymer shells on gold nanoparticles and nanochains". Journal of Materials Chemistry. 19 (20): 3286. doi:10.1039/b900993k. {{cite journal}}: Unknown parameter |name-list-format= ignored (|name-list-style= suggested) (help)
  21. ↑ Ghosh SK, Pal T (November 2007). "Interparticle coupling effect on the surface plasmon resonance of gold nanoparticles: from theory to applications". Chemical Reviews. 107 (11): 4797–862. doi:10.1021/cr0680282. PMID 17999554.
  22. ↑ Turkevich J, Stevenson PC, Hillier J (1951). "A study of the nucleation and growth processes in the synthesis of colloidal gold". Discuss. Faraday. Soc. 11: 55–75. doi:10.1039/df9511100055.
  23. ↑ Kimling J, Maier M, Okenve B, Kotaidis V, Ballot H, Plech A (August 2006). "Turkevich method for gold nanoparticle synthesis revisited". The Journal of Physical Chemistry B. 110 (32): 15700–7. doi:10.1021/jp061667w. PMID 16898714.
  24. ↑ ۲۵٫۰ ۲۵٫۱ Frens, G. (1972). "Particle size and sol stability in metal colloids". Colloid & Polymer Science. 250 (7): 736–741. doi:10.1007/bf01498565.
  25. ↑ ۲۶٫۰ ۲۶٫۱ Frens, G. (1973). "Controlled nucleation for the regulation of the particle size in monodisperse gold suspensions". Nature. 241 (105): 20–22. Bibcode:1973NPhS..241...20F. doi:10.1038/physci241020a0.
  26. ↑ Pong BK, Elim HI, Chong JX, Trout BL, Lee JY (2007). "New Insights on the Nanoparticle Growth Mechanism in the Citrate Reduction of Gold(III) Salt: Formation of the Au Nanowire Intermediate and Its Nonlinear Optical Properties". J. Phys. Chem. C. 111 (17): 6281–6287. doi:10.1021/jp068666o.
  27. ↑ Perrault SD, Chan WC (December 2009). "Synthesis and surface modification of highly monodispersed, spherical gold nanoparticles of 50-200 nm". Journal of the American Chemical Society. 131 (47): 17042–3. doi:10.1021/ja907069u. PMID 19891442.
برگرفته از «https://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=طلای_کلوئیدی&oldid=26415390»