في الموقع توليف الذهب النانوية دون تجميع في الفضاء البينية من الطبقات ملح التيتان أفلام شفافة

يتمثل الهدف العام لهذا البروتوكول التجريبي في توفير أنواع جديدة من الجسيمات النانوية المعدنية وهجائن أشباه الموصلات من أكاسيد المعادن التي تمتلك هياكل نانوية فريدة. يمكن لهذه الطريقة إنتاج أنواع جديدة من المواد الهجينة ذات البنية النانوية تسمى الجسيمات النانوية المعدنية وأشباه الموصلات الشعاعية لاستخدامها في الأصباغ والملونات والمحفزات والمحفزات الضوئية. وتكمن الميزة الرئيسية لهذه التقنية في أنها توفر هجائن ذات بنية نانوية تتمتع بشفافية جيدة واستقرار للجسيمات النانوية المعدنية.

ستقوم شيري كاوامورا، طالبة الدراسات العليا من نييغاتا، بشرح هذا الإجراء. لبدء هذه العملية، يتم التنظيف المسبق لركيزة زجاجية عبر معالجات بالموجات فوق الصوتية باستخدام جهاز تنظيف بالموجات فوق الصوتية يحتوي على هيدروكسيد الصوديوم المائي بتركيز 1 molar لمدة 30 دقيقة. عند الانتهاء، تُشطف الركيزة بما يتراوح من 5 إلى 10 milliliters من الماء عالي النقاء.

اغمر الركيزة الزجاجية في حمض الهيدروكلوريك المائي بتركيز 0.1 molar. وبعد ثلاث دقائق، اشطف الركيزة باستخدام 5 إلى 10 milliliters من الماء فائق النقاء. عقب ذلك، نظف الركيزة عن طريق المعالجة بالموجات فوق الصوتية في الماء النقي لمدة ساعة واحدة.

بعد الشطف بالماء النقي، جفف الركيزة باستخدام مجفف شعر لمدة دقيقتين إلى ثلاث دقائق حتى تجف تماماً. والآن، قم بصب معلق غروي من TNS مُحضّر مسبقاً على الركيزة الزجاجية بكميات قدرها 300 µL. جفف الركيزة الزجاجية عند 60 °C لمدة ساعتين في فرن تجفيف للحصول على غشاء TNS المصبوب.

لتحقيق التثبيت الحراري لمكونات TNS على الركيزة الزجاجية، يتم تلدين فيلم TNS المصبوب الذي تم الحصول عليه عند 500 درجة مئوية لمدة ثلاث ساعات في الفرن. بعد تكرار عملية التلدين مرتين، يُغمر فيلم TNS الملدن في محلول مائي بتركيز 0.2 millimolar من ملح ميثيل فيولوغين ثنائي الكلوريد لمدة سبع ساعات في درجة حرارة الغرفة وفي ظروف مظلمة. تُغسل العينة الناتجة بـ 5 إلى 10 milliliters من الماء فائق النقاء، وتُجفف في الظلام لمدة ساعة واحدة تقريبًا عند 60 درجة مئوية.

بعد ذلك، اغمر الغشاء المتخلل بالميثيل فيولوغين (methyl viologen) في محلول مائي من حمض تتراكلورو الذهبي (tetrachloroauric acid) بتركيز 25 millimolar لمدة ثلاث ساعات في درجة حرارة الغرفة وفي ظروف مظلمة. اشطف العينات التي تم الحصول عليها بـ 5 إلى 10 milliliters من الماء فائق النقاء وجففها في الظلام لمدة ساعة واحدة تقريبًا عند 60 °C. عقب ذلك، اغمر غشاء TNS المتخلل بالذهب في محلول مائي من بوروهيدريد الصوديوم (sodium borohydride) بتركيز 0.1 molar لمدة نصف ساعة في درجة حرارة الغرفة وفي ظروف مظلمة.

جفف الغشاء الناتج في الظلام لمدة ساعة واحدة تقريباً عند 60 درجة Celsius. الآن، اغمر غشاء TNS المتمركز في محلول مائي بتركيز 0.1 molar من 2-AET chloride لمدة 24 ساعة في درجة حرارة الغرفة. اشطف الغشاء الناتج بـ 5 إلى 10 milliliters من الماء فائق النقاء وجففه في الظلام لمدة ساعة واحدة تقريباً عند 60 درجة Celsius.

بعد ذلك، اغمر الغشاء المحتوي على 2-AET في محلول مائي من حمض tetrachloroauric بتركيز 25 millimolar لمدة ثلاث ساعات في درجة حرارة الغرفة. اشطف الغشاء الناتج بـ 5 إلى 10 milliliters من الماء فائق النقاء وجففه في الظلام لمدة ساعة تقريبًا عند 60 degrees Celsius. عقب ذلك، اغمر غشاء 2-AET gold TNS في محلول مائي من borohydride الصوديوم بتركيز 0.1 molar لمدة نصف ساعة في درجة حرارة الغرفة وفي ظروف مظلمة.

أخيرًا، اشطف الغشاء الناتج بـ 5 إلى 10 ملليلتر من الماء فائق النقاء وجففه في الظلام لمدة ساعة واحدة تقريبًا عند 60 درجة Celsius. تم تأكيد امتزاز الذهب داخل غشاء TNS عن طريق تحليل الأشعة السينية المشتتة للطاقة، والذي أظهر إشارات واضحة للتيتانيوم والذهب. وعند نقع غشاء TNS المكون من ميثيل فيولوجين في حمض tetrachloroauric، انزاحت إشارتا XRD المميزتان إلى منطقة زاوية أعلى، مما يشير إلى امتزاز الذهب.

أظهر الفيلم المعالج بـ sodium borohydride إشارة أوسع من إشارة فيلم gold TNS، مما يشير إلى أن بنية التراص المنتظمة أصبحت غير منظمة بعد المعالجة. وقد تحول فيلم gold intercalated TNS الشفاف إلى اللون الأرجواني المعدني من خلال المعالجة بـ borohydride، مما يشير إلى تكوين جسيمات ذهب نانوية مختزلة. وأصبحت إشارة D-002 لفيلم TNS المركزي شديدة وضيقة عند المعالجة بـ 2-AET، مما يشير إلى أن بنيات التراص أصبحت منظمة، ويوحي بأن جزيئات 2-AET قد تخللت طبقة TNS.

أظهر تحليل XRD أن إشارات D-00 أصبحت أكثر عرضاً بعد المعالجة ببوروهيدريد الصوديوم، مما يشير إلى أن هياكل التراص المنتظمة قد أصبحت غير منظمة. تحول لون الفيلم من الشفاف إلى المائل للاحمرار، مما يشير إلى تكون جسيمات الذهب النانوية. ولم يُلاحظ أي تغير طيفي بعد مرور أربعة أشهر لجسيمات الذهب النانوية وطبقة TNS مع 2-AET في ظل الغلاف الجوي المحيط، مما يشير إلى أن جسيمات الذهب النانوية كانت مستقرة ضد الأكسجين.

بمجرد إتقان هذه التقنية، يمكن تنفيذها في ثلاثة أيام إذا تم تطبيقها بشكل صحيح. وأثناء محاولة إجراء هذا الإجراء، من المهم تذكر تنفيذ جميع التجارب في الظلام لتجنب حدوث تفاعل ضوئي لـ TNS. ومع ذلك، فقد قمنا بالتنفيذ في ظروف إضاءة ساطعة لأغراض التصوير.

علاوة على ذلك، تجنب تحريك أو رج طبق بتري. وباتباع هذا الإجراء، يمكن تحضير جسيمات نانوية معدنية أخرى مثل النحاس والفضة، وذلك لتوفير جسيمات نانوية معدنية أخرى وهجائن من أشباه الموصلات من أكاسيد المعادن الشعاعية. وبعد تطويرها، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال الجسيمات النانوية المعدنية لاستكشاف الحفازات والحفازات الضوئية في الكيمياء المستدامة.

بعد مشاهدة هذا الفيديو، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تخليق الجسيمات النانوية المعدنية والهجائن أشباه الموصلات الشعاعية. لا تنسَ أن العمل مع أكسيد بورهيدريد الصوديوم يمكن أن يكون خطيرًا للغاية، لذا يجب دائمًا اتخاذ الاحتياطات، مثل ارتداء النظارات والقفازات، أثناء تنفيذ هذا الإجراء.