RU2511202C1 - Method of producing metal nanoparticles - Google Patents
Method of producing metal nanoparticles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2511202C1 RU2511202C1 RU2012146590/02A RU2012146590A RU2511202C1 RU 2511202 C1 RU2511202 C1 RU 2511202C1 RU 2012146590/02 A RU2012146590/02 A RU 2012146590/02A RU 2012146590 A RU2012146590 A RU 2012146590A RU 2511202 C1 RU2511202 C1 RU 2511202C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nanoparticles
- concentration
- maximum
- growth medium
- aqueous solution
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области получения наноматериалов - высокодисперсных порошков и/или суспензий, состоящих из частиц, наибольшие линейные размеры которых не превышают 100 нм, в частности, получения наноматериалов, проявляющих свойства поверхностного плазмонного резонанса в условиях контролирования размера получаемых частиц с помощью электромагнитного излучения.The invention relates to the field of production of nanomaterials - highly dispersed powders and / or suspensions consisting of particles whose largest linear dimensions do not exceed 100 nm, in particular, the production of nanomaterials exhibiting surface plasmon resonance properties under conditions of controlling the size of the resulting particles using electromagnetic radiation.
Наночастицы металлов, проявляющие свойства поверхностного плазмонного резонанса, являются перспективными оптическими маркерами для контрастирования микроскопических объектов (микроорганизмов, отдельных клеток животных и растений, дефектов поверхности материалов и т.п.).Metal nanoparticles exhibiting the properties of surface plasmon resonance are promising optical markers for contrasting microscopic objects (microorganisms, individual animal and plant cells, surface defects of materials, etc.).
Известен способ получения наночастиц золота путем двустадийного синтеза (Тараn К. Sau and Catherine J. Murphy (2004) Seeded high yield synthesis of short Au nanorods II Langmuir, 20, 6414-6420).A known method of producing gold nanoparticles by two-stage synthesis (Taran K. Sau and Catherine J. Murphy (2004) Seeded high yield synthesis of short Au nanorods II Langmuir, 20, 6414-6420).
На первой стадии получают суспензию зародышевых частиц золота смешением 0,25 мл 0,01 М водного раствора тетрахлорзолотой кислоты и 7,5 мл 0,10 М водного раствора бромида цетилтриметиламмония с последующим перемешиванием и добавлением 0,60 мл 0,01 М охлажденного водного раствора боргидрида натрия при интенсивном перемешивании. На второй стадии синтеза приготавливают ростовой раствор смешением 4,75 мл 0,10 М водного раствора бромида цетилтриметиламмония, 0,20 мл 0,01 М водного раствора тетрахлорзолотой кислоты, 0,03 мл 0,01 М водного раствора нитрата серебра и 0,032 мл 0,10 М водного раствора аскорбиновой кислоты, к полученному ростовому раствору добавляют 0,010 мл суспензии зародышевых частиц золота, перемешивают и оставляют на 3 часа для проведения реакции.At the first stage, a suspension of gold germ particles is obtained by mixing 0.25 ml of a 0.01 M aqueous solution of tetrachloro-gold acid and 7.5 ml of a 0.10 M aqueous solution of cetyltrimethylammonium bromide, followed by stirring and adding 0.60 ml of a 0.01 M cooled aqueous solution sodium borohydride with vigorous stirring. In the second stage of the synthesis, a growth solution is prepared by mixing 4.75 ml of a 0.10 M aqueous solution of cetyltrimethylammonium bromide, 0.20 ml of a 0.01 M aqueous solution of tetrachloro-gold acid, 0.03 ml of a 0.01 M aqueous solution of silver nitrate and 0.032 ml 0 , 10 M aqueous solution of ascorbic acid, to the resulting growth solution add 0.010 ml of a suspension of germinal particles of gold, mix and leave for 3 hours to carry out the reaction.
Недостатками известного способа являются невозможность влиять на ход синтеза наночастиц золота во время проведения процесса, а также значительное отклонение длины и диаметра получаемых наночастиц золота от средних величин (по источнику, относительное стандартное квадратичное отклонение по длине составляет 19,5%, а по диаметру 23,8%).The disadvantages of this method are the inability to influence the course of the synthesis of gold nanoparticles during the process, as well as a significant deviation of the length and diameter of the obtained gold nanoparticles from the average values (according to the source, the relative standard square deviation in length is 19.5%, and in diameter 23, 8%).
Известен способ нанесения цветовых меток на поверхности изделий путем образования на поверхности изделий окрашенных наночастиц золота при облучении лазером такой поверхности, на которую заранее нанесена тонкая пленка золота (JP 2006233316, 2006).There is a method of applying color marks on the surface of products by forming colored gold nanoparticles on the surface of the products when laser irradiates such a surface on which a thin film of gold is applied in advance (JP 2006233316, 2006).
К недостаткам известного способа относятся невозможность получения наночастиц в удобной для использования форме (суспензии), так как способ можно осуществить только для образования наночастиц на поверхности изделия, а также высокая стоимость получения наночастиц ввиду необходимости использования дорогостоящего лазерного оборудования и низкой производительности способа.The disadvantages of this method include the impossibility of producing nanoparticles in a convenient form (suspension), since the method can only be carried out for the formation of nanoparticles on the surface of the product, as well as the high cost of producing nanoparticles due to the need to use expensive laser equipment and low productivity of the method.
Известен способ получения металлических наночастиц на мембране путем облучения металлоорганического соединения-прекурсора, предварительно нанесенного на мембрану, ультрафиолетовым излучением (JP2008212849, 2008).A known method for producing metal nanoparticles on a membrane by irradiating an organometallic precursor compound previously deposited on the membrane with ultraviolet radiation (JP2008212849, 2008).
К недостаткам известного способа относятся невозможность получения наночастиц в удобной для использования форме (суспензии), так как способ можно осуществить только для образования наночастиц на поверхности мембраны, а также сложность контролирования размера получаемых частиц, так как доза ультрафиолетового излучения, поглощаемая веществом-прекурсором, будет отличаться для разноудаленных участков мембраны.The disadvantages of this method include the impossibility of producing nanoparticles in a convenient form (suspension), since the method can only be carried out for the formation of nanoparticles on the membrane surface, as well as the difficulty of controlling the size of the resulting particles, since the dose of ultraviolet radiation absorbed by the precursor substance will be differ for divergent sections of the membrane.
Более близким к изобретению является способ получения монодисперсных наночастиц полупроводников путем фототравления, чувствительного к размеру частиц полупроводника (US 20070065665, 2007). Способ заключается в синтезе частиц полупроводника с широким распределением частиц по размерам и последующем фототравлении полученных частиц. Применение монохроматического излучения позволяет снизить размер частиц в процессе фототравления таким образом, что большая доля частиц будет иметь размер, равный максимальному размеру частицы полупроводника, устойчивой по отношению к облучению.Closer to the invention is a method for producing monodisperse semiconductor nanoparticles by photo-etching, which is sensitive to the size of the semiconductor particles (US 20070065665, 2007). The method consists in the synthesis of particles of a semiconductor with a wide distribution of particle sizes and subsequent photoetching of the obtained particles. The use of monochromatic radiation makes it possible to reduce the particle size during photoetching so that a large fraction of the particles will have a size equal to the maximum particle size of the semiconductor that is stable with respect to radiation.
Недостаток известного способа заключается в недостаточно высокой его эффективности, обусловленной невозможностью контролирования размеров наночастиц.The disadvantage of this method lies in its insufficiently high efficiency, due to the inability to control the size of the nanoparticles.
Кроме того, указанный способ позволяет получить наночастицы только полупроводников.In addition, this method allows to obtain nanoparticles of only semiconductors.
Задачей описываемого изобретения является повышение эффективности способа и обеспечение возможности получения наночастиц металлов.The objective of the described invention is to increase the efficiency of the method and providing the possibility of obtaining metal nanoparticles.
Поставленная задача достигается описываемым способом получения наночастиц металлов, заключающимся в том, что готовят суспензию зародышевых наночастиц металла, вводят полученную суспензию в ростовую среду, представляющую собой смесь водных растворов соединения идентичного металла, водных растворов веществ, обладающих восстанавливающей, стабилизирующей, термочувствительной функциями, и производят облучение полученной смеси монохроматическим электромагнитным излучением с длиной волны, соответствующей длине волны поверхностного плазмонного резонанса получаемых наночастиц заданного размера, при этом в процессе облучения периодически регистрируют спектр ростовой среды с растущими наночастицами, по которому определяют разность оптических плотностей смеси на длинах волн, соответствующих максимальному и минимальному значениям оптической плотности смеси, и разность длин волн, соответствующих максимальной оптической плотности смеси и оптической плотности, в два раза меньшей максимальной оптической плотности смеси в длинноволновой области спектра, после чего находят отношения определенных выше разностей оптических плотностей и длин волн и проводят процесс облучения смеси до достижения максимального значения указанного отношения.The problem is achieved by the described method for producing metal nanoparticles, which consists in preparing a suspension of germinal metal nanoparticles, introducing the resulting suspension into a growth medium, which is a mixture of aqueous solutions of an identical metal compound, aqueous solutions of substances with restorative, stabilizing, heat-sensitive functions, and produce irradiation of the mixture with monochromatic electromagnetic radiation with a wavelength corresponding to the surface wavelength the resonance of the obtained nanoparticles of a given size, while during the irradiation periodically register the spectrum of the growth medium with growing nanoparticles, which determine the difference in optical densities of the mixture at wavelengths corresponding to the maximum and minimum values of the optical density of the mixture, and the difference in wavelengths corresponding to the maximum optical density mixture and optical density, half the maximum optical density of the mixture in the long wavelength region of the spectrum, and then find they give the ratios of the differences of optical densities and wavelengths determined above and carry out the process of irradiating the mixture until the maximum value of the indicated ratio is reached.
Достигаемый технический результат заключается в обеспечении регулирования размера наночастиц металлов в процессе их получения с получением наночастиц металлов требуемого размера с узким распределением по размерам и вследствие этого с узким пиком поглощения на частоте поверхностного плазмонного резонанса.Achievable technical result consists in providing control of the size of metal nanoparticles in the process of their production with obtaining metal nanoparticles of the required size with a narrow size distribution and, as a result, with a narrow absorption peak at the surface plasmon resonance frequency.
В случае использования наночастиц металлов, проявляющих свойства поверхностного плазмонного резонанса, основными оптическими характеристиками являются положение пика поглощения в видимой или ближней инфракрасной области, зависящее от отношения длины стержнеобразных наночастиц металлов к диаметру частиц, а также ширина пика поглощения в видимой или ближней инфракрасной области, которая зависит от отклонения длины и диаметра получаемых наночастиц от средних величин.In the case of using metal nanoparticles exhibiting the properties of surface plasmon resonance, the main optical characteristics are the position of the absorption peak in the visible or near infrared region, which depends on the ratio of the length of rod-shaped metal nanoparticles to the particle diameter, as well as the width of the absorption peak in the visible or near infrared region, which depends on the deviation of the length and diameter of the resulting nanoparticles from the average values.
Теоретическое обоснование зависимости длины волны, на которой наблюдается максимальное поглощение электромагнитного излучения наночастицами, от отношения длины наночастиц к их диаметру описано в статье Le Qiu, Timothy A. Larson, Edward Vitkin, Lianyu Guo, Eugene B. Hanlon, Irving Itzkan, Konstantin V. Sokolov, and Lev T. Perelman (2010) Gold nanorod light scattering labels for biomedical imaging // Biomed Opt Express, 1(1), 135-142.The theoretical substantiation of the dependence of the wavelength at which the maximum absorption of electromagnetic radiation by nanoparticles is observed on the ratio of the length of the nanoparticles to their diameter is described in Le Qiu, Timothy A. Larson, Edward Vitkin, Lianyu Guo, Eugene B. Hanlon, Irving Itzkan, Konstantin V. Sokolov, and Lev T. Perelman (2010) Gold nanorod light scattering labels for biomedical imaging // Biomed Opt Express, 1 (1), 135-142.
С использованием теории расчета, приведенной в вышеуказанной работе, авторами получена экспериментальная зависимость для стержнеобразных наночастиц золота, приведенная на фиг.1. Аналогичная зависимость определяется для других металлов, проявляющих свойства поверхностного плазмонного резонанса.Using the theory of calculation given in the above work, the authors obtained an experimental dependence for rod-shaped gold nanoparticles, shown in figure 1. A similar dependence is determined for other metals exhibiting the properties of surface plasmon resonance.
Для получения наночастиц с узким пиком поглощения необходимо тщательно регулировать условия их получения.To obtain nanoparticles with a narrow absorption peak, the conditions for their preparation must be carefully regulated.
При внесении суспензии зародышевых наночастиц металла в ростовую среду происходит восстановление соединения металла в ростовой среде под действием восстанавливающего агента, при этом размер зародышевых наночастиц увеличивается по мере восстановления соединения металла, и агрегация зародышевых частиц не происходит благодаря присутствию стабилизирующего агента. По мере роста наночастиц металла некоторые из них достигают размеров, при которых частота поверхностного плазмонного резонанса частиц становится равна частоте монохроматического облучения, которым постоянно обрабатывается ростовая среда. При этом такие частицы начинают поглощать монохроматическое излучение и нагреваться. Резкий разогрев наночастиц приводит к образованию на их поверхности слоя термочувствительного агента, растворимость которого в ростовой среде снижается при нагревании. Образование слоя термочувствительного агента на поверхности частиц приводит к снижению скорости их роста, в то время как скорость роста частиц меньшего размера остается неизменной. В результате отклонение длины и диаметра получаемых наночастиц от средних величин снижается, что приводит к уменьшению ширины пика поглощения получаемых наночастиц на частоте поверхностного плазмонного резонанса.When a suspension of germinal metal nanoparticles is introduced into the growth medium, the metal compound is restored in the growth medium under the action of a reducing agent, while the size of the germinal nanoparticles increases as the metal compound is restored, and the aggregation of germinal particles does not occur due to the presence of a stabilizing agent. As the metal nanoparticles grow, some of them reach sizes at which the frequency of surface plasmon resonance of the particles becomes equal to the frequency of monochromatic irradiation, which constantly processes the growth medium. Moreover, such particles begin to absorb monochromatic radiation and heat up. Abrupt heating of the nanoparticles leads to the formation of a layer of a thermosensitive agent on their surface, the solubility of which in the growth medium decreases with heating. The formation of a layer of a heat-sensitive agent on the surface of the particles leads to a decrease in their growth rate, while the growth rate of smaller particles remains unchanged. As a result, the deviation of the length and diameter of the obtained nanoparticles from the average values decreases, which leads to a decrease in the width of the absorption peak of the obtained nanoparticles at the frequency of surface plasmon resonance.
В качестве соединения металла используют, в частности, соли металлов, комплексные соединения, в которых металл входит в состав комплексного катиона или аниона. Предпочтительно в качестве металла используют золото, серебро или медь, однако могут применяться и другие металлы, частицы которых проявляют свойства поверхностного плазмонного резонанса.The metal compounds used are, in particular, metal salts, complex compounds in which the metal is part of a complex cation or anion. Preferably, gold, silver or copper is used as the metal, but other metals may also be used whose particles exhibit surface plasmon resonance properties.
В качестве веществ, обладающих восстанавливающей функцией, используют химические вещества, обладающие свойствами восстановителя (восстанавливающий агент), например, енолы, альдегиды, аминокислоты, вещества, продуцируемые живыми организмами, либо сами живые организмы. Здесь и далее под живыми организмами понимают вирусы, археи, бактерии, водоросли, грибы, культуры клеток растений, культуры клеток животных.As substances with a reducing function, use chemicals that have the properties of a reducing agent (reducing agent), for example, enols, aldehydes, amino acids, substances produced by living organisms, or living organisms themselves. Hereinafter, living organisms are understood to mean viruses, archaea, bacteria, algae, fungi, plant cell cultures, animal cell cultures.
В качестве веществ, обладающих стабилизирующей функцией (стабилизирующий агент), используют органические вещества, обладающие поверхностно-активными и/или хелатирующими свойствами. К таким органическим веществам, например, относятся бромид цетилтриметиламмония, додецилсульфат натрия, цитрат натрия, динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты.As substances having a stabilizing function (stabilizing agent), organic substances are used having surface-active and / or chelating properties. Such organic substances, for example, include cetyltrimethylammonium bromide, sodium dodecyl sulfate, sodium citrate, disodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid.
В качестве веществ, обладающих термочувствительной функцией (термочувствительный агент) используют химические вещества или их композиции, обладающие свойством повышать вязкость среды или коагулировать при повышении температуры, например, белки, полисахариды, композиции водорастворимых мономеров с инициаторами радикальной полимеризации.As substances having a thermosensitive function (thermosensitive agent), chemicals or their compositions are used, which have the property of increasing the viscosity of the medium or coagulating with increasing temperature, for example, proteins, polysaccharides, compositions of water-soluble monomers with radical polymerization initiators.
В ходе осуществления способа могут применяться химические вещества, обладающие одновременно восстанавливающей и стабилизирующей функциями, вещества, обладающие одновременно стабилизирующей и термочувствительной функциями. В качестве таких веществ используют, например, додециловый эфир трикозаэтиленгликоля, альбумин бычьей сыворотки.During the implementation of the method, chemical substances having simultaneously restoring and stabilizing functions, substances having both stabilizing and heat-sensitive functions can be used. As such substances are used, for example, dodecyl ether of tricoseethylene glycol, bovine serum albumin.
Облучение проводят монохроматическим электромагнитным излучением в области ультрафиолетового, видимого или инфракрасного излучения, в зависимости от требуемого размера частиц.Irradiation is carried out with monochromatic electromagnetic radiation in the field of ultraviolet, visible or infrared radiation, depending on the required particle size.
Для проведения способа используют суспензию зародышевых наночастиц металла. Суспензия зародышевых наночастиц металла может быть получена известными способами путем смешения водного раствора соли металла, водного раствора стабилизирующего агента, с последующим перемешиванием и добавлением охлажденного водного раствора восстанавливающего агента при интенсивном перемешивании. К числу конкретных способов получения суспензии зародышевых наночастиц металла, например, относятся способ, заключающийся в смешении водного раствора тетрахлорзолотой кислоты и водного раствора бромида цетилтриметиламмония с последующим перемешиванием и добавлением охлажденного водного раствора боргидрида натрия при интенсивном перемешивании, или способ, заключающийся в смешении водного раствора тетрахлорзолотой кислоты и водного раствора цитрата натрия с последующим перемешиванием и добавлением охлажденного водного раствора боргидрида натрия при интенсивном перемешивании.To carry out the method, a suspension of germinal metal nanoparticles is used. A suspension of germinal metal nanoparticles can be obtained by known methods by mixing an aqueous solution of a metal salt, an aqueous solution of a stabilizing agent, followed by stirring and adding a cooled aqueous solution of a reducing agent with vigorous stirring. Specific methods for preparing a suspension of germinal metal nanoparticles, for example, include a method consisting in mixing an aqueous solution of tetrachloro-gold acid and an aqueous solution of cetyltrimethylammonium bromide, followed by stirring and adding a cooled aqueous solution of sodium borohydride with vigorous stirring, or a method consisting in mixing an aqueous solution of tetrachloro-gold acid and an aqueous solution of sodium citrate, followed by stirring and the addition of a cooled aqueous solution b sodium hydride with vigorous stirring.
Описываемый способ получения наночастиц металлов проводят следующим образом: предварительно полученную суспензию зародышевых наночастиц металла помещают в ростовую среду, содержащую раствор соли идентичного металла концентрацией от 10-5 до 10-3 М, восстанавливающий агент концентрацией от 10-5 до 10-2 М, стабилизирующий агент концентрацией от 10-3 до 1,0 М и термочувствительный агент концентрацией от 0,1 до 10% мас., облучают реакционную смесь монохроматическим электромагнитным излучением на длине волны, соответствующей длине волны поверхностного плазмонного резонанса наночастиц металла заданного размера. Периодически регистрируют спектр ростовой среды с растущими наночастицами.The described method for producing metal nanoparticles is carried out as follows: a previously obtained suspension of germinal metal nanoparticles is placed in a growth medium containing a solution of an identical metal salt with a concentration of 10 -5 to 10 -3 M, a reducing agent with a concentration of 10 -5 to 10 -2 M, stabilizing agent concentration of from 10 -3 to 1.0 M and the thermosensitive agent concentration of 0.1 to 10 wt.%, the reaction mixture was irradiated with monochromatic electromagnetic radiation at a wavelength corresponding to the length of the surface waves plasmon resonance of a predetermined size of metal nanoparticles. The spectrum of the growth medium with growing nanoparticles is periodically recorded.
По данному спектру определяют разность оптических плотностей смеси на длинах волн, соответствующих максимальному (h) и минимальному (f) значениям оптической плотности смеси (высота пика поглощения наночастиц (h-f),) и разность длин волн, соответствующих максимальной оптической плотности смеси и оптической плотности, в два раза меньшей максимальной оптической плотности смеси в длинноволновой области спектра (полуширина пика поглощения на половине его высоты d, нм), после чего находят отношение определенных выше разностей оптических плотностей и длин волн (коэффициент узости пика поглощения наночастиц К) и продолжают процесс облучения смеси до достижения максимального значения указанного отношения. Затем процесс прекращают и выделяют наночастицы путем центрифугирования, удаления супернатанта и разбавления полученной пеллеты наночастиц раствором стабилизирующего агента.From this spectrum, the difference in the optical densities of the mixture at wavelengths corresponding to the maximum (h) and minimum (f) values of the optical density of the mixture (peak height of the absorption of nanoparticles (hf),) and the difference in wavelengths corresponding to the maximum optical density of the mixture and optical density are determined half the maximum optical density of the mixture in the long-wavelength region of the spectrum (the half-width of the absorption peak at half its height d, nm), after which the ratio of the optical density differences determined above is found s and wavelengths (narrow absorption peak factor nanoparticles K) and continue to process the mixture to the irradiation of the peak value of said ratio. Then the process is stopped and nanoparticles are isolated by centrifugation, removal of the supernatant and dilution of the obtained nanoparticle pellets with a solution of a stabilizing agent.
Таким образом, коэффициент узости пика поглощения наночастиц K определяется по формуле K=(h-f)/2d, где h, f и d - описанные выше величины.Thus, the coefficient of narrowness of the absorption peak of nanoparticles K is determined by the formula K = (h-f) / 2d, where h, f and d are the values described above.
Вычисление параметра узости пика поглощения K поясняется на фиг.2.The calculation of the narrowness parameter of the absorption peak K is illustrated in FIG.
Ниже приведены примеры, иллюстрирующие получение наночастиц металла на примере золота, но не ограничивающие описываемый способ.Below are examples illustrating the preparation of metal nanoparticles using gold as an example, but not limiting the described method.
Пример 1.Example 1
Для получения наночастиц золота с соотношением длины частиц к их диаметру, равным 3,3, готовят суспензию зародышевых частиц золота путем смешения 0,25 мл 0,01 М водного раствора тетрахлорзолотой кислоты и 7,5 мл 0,10 М водного раствора бромида цетилтриметиламмония с последующим перемешиванием и добавлением 0,60 мл 0,01 М охлажденного водного раствора боргидрида натрия при интенсивном перемешивании.To obtain gold nanoparticles with a ratio of particle length to diameter of 3.3, a suspension of germinal gold particles is prepared by mixing 0.25 ml of a 0.01 M aqueous solution of tetrachloro-gold acid and 7.5 ml of a 0.10 M aqueous solution of cetyltrimethylammonium bromide with subsequent stirring and the addition of 0.60 ml of 0.01 M chilled aqueous sodium borohydride solution with vigorous stirring.
Готовят ростовую среду. В кварцевую кювету объемом 10 мл помещают 4,75 мл 0,10 М водного раствора бромида цетилтриметиламмония (стабилизирующий агент), 0,20 мл 0,01 М водного раствора тетрахлорзолотой кислоты, 0,03 мл 0,10 М водного раствора аскорбиновой кислоты (восстанавливающий агент) и 0,03 мл 10% мас. водного раствора курдлана (термочувствительный агент). К полученному ростовому раствору добавляют 0,010 мл суспензии зародышевых частиц золота, перемешивают и облучают с помощью ксеноновой дуговой лампы с узкополосным фильтром на длине волны излучения 700±5 нм, выбранной по фиг.1. Через каждые 2 минуты заменяют узкополосный фильтр на поляризационный затемнитель и снимают спектр поглощения ростовой среды. По спектру поглощения ростовой среды вычисляют коэффициент узости пика K и продолжают процесс облучения смеси до достижения максимального значения указанного коэффициента. Затем получение наночастиц прекращают, выделяют наночастицы путем центрифугирования в течение 12 минут при ускорении 14000 g, удаляют супернатант и разбавляют полученную пеллету наночастиц 0,10 М водным раствором бромида цетилтриметиламмония. Таким образом, описываемый способ позволяет получить суспензию наночастиц с максимальным поглощением электромагнитного излучения на длине волны 700 нм с узким пиком поглощения на частоте поверхностного плазмонного резонанса. Prepare a growth medium. In a 10 ml quartz cuvette, 4.75 ml of a 0.10 M aqueous solution of cetyltrimethylammonium bromide (stabilizing agent), 0.20 ml of a 0.01 M aqueous solution of tetrachlorosulfonic acid, 0.03 ml of a 0.10 M aqueous solution of ascorbic acid ( reducing agent) and 0.03 ml of 10% wt. Kurdlan aqueous solution (heat sensitive agent). To the obtained growth solution, 0.010 ml of a suspension of germinal particles of gold is added, mixed and irradiated with a xenon arc lamp with a narrow-band filter at a radiation wavelength of 700 ± 5 nm, selected in FIG. 1. Every 2 minutes, replace the narrow-band filter with a polarizing dimming device and take the absorption spectrum of the growth medium. The narrowness coefficient of peak K is calculated from the absorption spectrum of the growth medium and the process of irradiating the mixture is continued until the maximum value of the specified coefficient is reached. Then, the production of nanoparticles is stopped, nanoparticles are isolated by centrifugation for 12 minutes at an acceleration of 14000 g, the supernatant is removed and the resulting nanoparticle pellet is diluted with a 0.10 M aqueous solution of cetyltrimethylammonium bromide. Thus, the described method allows to obtain a suspension of nanoparticles with a maximum absorption of electromagnetic radiation at a wavelength of 700 nm with a narrow absorption peak at a frequency of surface plasmon resonance.
Пример 2.Example 2
Для получения наночастиц золота с соотношением длины частиц к их диаметру, равным 4,1, в кварцевую кювету объемом 10 мл помещают 2,37 мл 0,20 М водного раствора бромида тетраоктиламмония (стабилизирующий агент), 0,20 мл 0,01 М водного раствора тетрахлорзолотой кислоты, 0,03 мл 0,10 М водного раствора триптофана (восстанавливающий агент), 2,00 мл 10% мас. водного раствора акриламида (термочувствительный агент) и 0,40 мл 10% мас. водного раствора 4,4'-азобис(4-цианопентановой кислоты). К полученному ростовому раствору добавляют 0,010 мл суспензии зародышевых частиц золота, полученной по примеру 1, перемешивают и облучают с помощью ксеноновой дуговой лампы с узкополосным фильтром на длине волны излучения 780±5 нм, выбранной по фиг.1. Через каждые 2 минуты заменяют узкополосный фильтр на поляризационный затемнитель и снимают спектр поглощения ростовой среды. По спектру поглощения ростовой среды вычисляют коэффициент узости пика K и продолжают процесс облучения смеси до достижения максимального значения указанного коэффициента. Затем получение наночастиц прекращают и выделяют наночастицы по примеру 1.To obtain gold nanoparticles with a ratio of particle length to diameter of 4.1, 2.37 ml of a 0.20 M aqueous solution of tetraoctylammonium bromide (stabilizing agent), 0.20 ml of 0.01 M aqueous are placed in a 10 ml quartz cuvette a solution of tetrachlorosulfonic acid, 0.03 ml of a 0.10 M aqueous solution of tryptophan (reducing agent), 2.00 ml of 10% wt. an aqueous solution of acrylamide (heat-sensitive agent) and 0.40 ml of 10% wt. aqueous solution of 4,4'-azobis (4-cyanopentanoic acid). To the resulting growth solution, 0.010 ml of a suspension of germinal gold particles obtained according to Example 1 is added, mixed and irradiated using a xenon arc lamp with a narrow-band filter at a radiation wavelength of 780 ± 5 nm, selected in FIG. 1. Every 2 minutes, replace the narrow-band filter with a polarizing dimming device and take the absorption spectrum of the growth medium. The narrowness coefficient of peak K is calculated from the absorption spectrum of the growth medium and the process of irradiating the mixture is continued until the maximum value of the specified coefficient is reached. Then, the production of nanoparticles is stopped and the nanoparticles of Example 1 are isolated.
Пример 3.Example 3
Для получения наночастиц золота с соотношением длины частиц к их диаметру, равным 3,9, в кварцевую кювету объемом 10 мл помещают 2,37 мл 0,20 М водного раствора додецилового эфира трикозаэтиленгликоля (одновременно восстанавливающий и стабилизирующий агент), 0,20 мл 0,01 М водного раствора тетрахлорзолотой кислоты и 0,03 мл 10% мас. водного раствора гидроксипропилметилцеллюлозы (термочувствительный агент). К полученному ростовому раствору добавляют 0,010 мл суспензии зародышевых частиц золота, полученной по примеру 1, перемешивают и облучают с помощью ксеноновой дуговой лампы с узкополосным фильтром на длине волны излучения 750±5 нм, выбранной по фиг.1. Через каждые 2 минуты заменяют узкополосный фильтр на поляризационный затемнитель и снимают спектр поглощения ростовой среды. По спектру поглощения ростовой среды вычисляют коэффициент узости пика К и продолжают процесс облучения смеси до достижения максимального значения указанного коэффициента. Затем получение наночастиц прекращают и выделяют наночастицы по примеру 1. To obtain gold nanoparticles with a ratio of particle length to diameter of 3.9, 2.37 ml of a 0.20 M aqueous solution of dodecyl ether of tricoseethylene glycol (simultaneously reducing and stabilizing agent) is placed in a 10 ml quartz cuvette, 0.20 ml 0 , 01 M aqueous solution of tetrachlorosulfonic acid and 0.03 ml of 10% wt. hydroxypropyl methylcellulose aqueous solution (heat sensitive agent). To the resulting growth solution, 0.010 ml of a suspension of germinal gold particles obtained according to Example 1 is added, mixed and irradiated using a xenon arc lamp with a narrow-band filter at a radiation wavelength of 750 ± 5 nm, selected in FIG. 1. Every 2 minutes, replace the narrow-band filter with a polarizing dimming device and take the absorption spectrum of the growth medium. The narrowness coefficient of peak K is calculated from the absorption spectrum of the growth medium and the process of irradiating the mixture is continued until the maximum value of the specified coefficient is reached. Then, the production of nanoparticles is stopped and the nanoparticles of Example 1 are isolated.
Пример 4.Example 4
Для получения наночастиц золота с соотношением длины частиц к их диаметру, равным 3,9, в кварцевую кювету объемом 10 мл помещают 2,37 мл 0,20 М водного раствора бромида цетилтриметиламмония (стабилизирующий агент), 0,20 мл 0,01 М водного раствора тетрахлорзолотой кислоты и 0,03 мл 5% мас. водного раствора альбумина бычьей сыворотки (одновременно стабилизирующий и термочувствительный агент). К полученной ростовой среде добавляют 0,010 мл суспензии зародышевых частиц золота, полученной по примеру 1, перемешивают и облучают с помощью ксеноновой дуговой лампы с узкополосным фильтром на длине волны излучения 750±5 нм, выбранной по фиг.1. Через каждые 2 минуты заменяют узкополосный фильтр на поляризационный затемнитель и снимают спектр поглощения ростовой среды. По спектру поглощения ростовой среды вычисляют коэффициент узости пика K и продолжают процесс облучения смеси до достижения максимального значения указанного коэффициента. Затем получение наночастиц прекращают и выделяют наночастицы по примеру 1.To obtain gold nanoparticles with a ratio of particle length to diameter of 3.9, 2.37 ml of a 0.20 M aqueous solution of cetyltrimethylammonium bromide (stabilizing agent), 0.20 ml 0.01 M aqueous is placed in a 10 ml quartz cuvette a solution of tetrachlorosulfonic acid and 0.03 ml of 5% wt. an aqueous solution of bovine serum albumin (both a stabilizing and heat-sensitive agent). To the obtained growth medium, 0.010 ml of a suspension of germinal gold particles obtained according to Example 1 is added, mixed and irradiated using a xenon arc lamp with a narrow-band filter at a radiation wavelength of 750 ± 5 nm, selected in FIG. 1. Every 2 minutes, replace the narrow-band filter with a polarizing dimming device and take the absorption spectrum of the growth medium. The narrowness coefficient of peak K is calculated from the absorption spectrum of the growth medium and the process of irradiating the mixture is continued until the maximum value of the specified coefficient is reached. Then, the production of nanoparticles is stopped and the nanoparticles of Example 1 are isolated.
Таким образом, данный способ позволяет регулировать размеры наночастиц металла, причем непосредственно в процессе их синтеза.Thus, this method allows you to adjust the size of the metal nanoparticles, and directly in the process of their synthesis.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012146590/02A RU2511202C1 (en) | 2012-11-01 | 2012-11-01 | Method of producing metal nanoparticles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012146590/02A RU2511202C1 (en) | 2012-11-01 | 2012-11-01 | Method of producing metal nanoparticles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2511202C1 true RU2511202C1 (en) | 2014-04-10 |
Family
ID=50437855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012146590/02A RU2511202C1 (en) | 2012-11-01 | 2012-11-01 | Method of producing metal nanoparticles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2511202C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6262129B1 (en) * | 1998-07-31 | 2001-07-17 | International Business Machines Corporation | Method for producing nanoparticles of transition metals |
| US7326654B2 (en) * | 2003-05-30 | 2008-02-05 | Hitachi Software Engineering Co., Ltd. | Monodisperse nanoparticles produced by size-selective photoetching reaction |
| RU2364470C1 (en) * | 2008-07-08 | 2009-08-20 | Открытое акционерное общество "Национальные НаноТехнологии" | Method for production of nanodispersed metals in liquid phase |
| RU2437741C1 (en) * | 2010-07-13 | 2011-12-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Method of producing nanodispersed metals in liquid phase |
| US8101005B2 (en) * | 2007-12-21 | 2012-01-24 | Cima Nanotech Israel Ltd. | Process of making metal nanoparticles |
-
2012
- 2012-11-01 RU RU2012146590/02A patent/RU2511202C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6262129B1 (en) * | 1998-07-31 | 2001-07-17 | International Business Machines Corporation | Method for producing nanoparticles of transition metals |
| US7326654B2 (en) * | 2003-05-30 | 2008-02-05 | Hitachi Software Engineering Co., Ltd. | Monodisperse nanoparticles produced by size-selective photoetching reaction |
| US8101005B2 (en) * | 2007-12-21 | 2012-01-24 | Cima Nanotech Israel Ltd. | Process of making metal nanoparticles |
| RU2364470C1 (en) * | 2008-07-08 | 2009-08-20 | Открытое акционерное общество "Национальные НаноТехнологии" | Method for production of nanodispersed metals in liquid phase |
| RU2437741C1 (en) * | 2010-07-13 | 2011-12-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Method of producing nanodispersed metals in liquid phase |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bhattarai et al. | Green synthesis of gold and silver nanoparticles: Challenges and opportunities | |
| US7824467B2 (en) | Method of making metal nanoprisms having a predetermined thickness | |
| Barreto et al. | Microwave assisted synthesis of ZnO nanoparticles: effect of precursor reagents, temperature, irradiation time, and additives on nano-ZnO morphology development | |
| KR101197186B1 (en) | Process for manufacture of nanometric, monodisperse, and stable metallic silver and product obtained therefrom | |
| Tangeysh et al. | Triangular gold nanoplate growth by oriented attachment of Au seeds generated by strong field laser reduction | |
| US8425653B2 (en) | Plasmon mediated photoinduced synthesis of silver triangular bipyramids | |
| Murshid et al. | Optimized synthetic protocols for preparation of versatile plasmonic platform based on silver nanoparticles with pentagonal symmetries | |
| Kshirsagar et al. | Synthesis of highly stable silver nanoparticles by photoreduction and their size fractionation by phase transfer method | |
| US7776130B2 (en) | pH-controlled photosynthesis of silver nanoprisms | |
| TW201330955A (en) | Manufacturing method of precious metal nanoparticles | |
| Zao et al. | Convenient synthesis of silver nanoplates with adjustable size through seed mediated growth approach | |
| Jiménez et al. | A novel method of nanocrystal fabrication based on laser ablation in liquid environment | |
| Cao et al. | Rapid room-temperature synthesis of silver nanoplates with tunable in-plane surface plasmon resonance from visible to near-IR | |
| Mandal et al. | Catalytic and fluorescence studies with copper nanoparticles synthesized in polysorbates of varying hydrophobicity | |
| Okitsu et al. | One-pot synthesis of gold nanorods via autocatalytic growth of sonochemically formed gold seeds: The effect of irradiation time on the formation of seeds and nanorods | |
| Gu et al. | Effect of aqueous ammonia addition on the morphology and size of silver particles reduced by ascorbic acid | |
| RU2510310C1 (en) | Method for obtaining silver nanoparticles in polymer matrixes at laser irradiation | |
| Bulavinets et al. | Efficient NIR energy conversion of plasmonic silver nanostructures fabricated with the laser-assisted synthetic approach for endodontic applications | |
| JP6140634B2 (en) | Alloy fine particle dispersion and method for producing the same | |
| RU2511202C1 (en) | Method of producing metal nanoparticles | |
| Ragupathi et al. | Preparation and physicochemical characterization of Ag nanorods phytosynthesis by the Petroselinum crispum plant extract | |
| US10526240B2 (en) | Preparation method of nanocomposite films comprising gold nanopoarticle via photopolymerization technique | |
| US20200353539A1 (en) | Method of producing silver nanoparticles | |
| JP2011162628A (en) | Fluorescent nanoparticle and method for producing the same | |
| CN113118453B (en) | Silver nano particle, preparation method thereof and photoinduction device |