بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله، سلی از نانوذرات نقره ساخته شده است و همزمان پوششی از جزایر نانومتري نقره بر روي زیرلایهي شیشهاي نیز ایجاد شده است. براي این منظور، یونهاي نقره به کمک کاهندهاي ضعیف احیا شدهاند. رشد نانوذرات نقره در داخل محلول با استفاده از اندازه ي ذرات و طولموج تشدید پلاسمونی آنها بررسی شده است و ارتباط میان این دو کمیت به رابطهاي برازش شده است. سپس با بهرهگیري از این رابطه و طولموج تشدید پلاسمونی، شعاع جزایر تخمین زده شده است که هم نانوذرات داخل محلول و هم جزایر روي سطح، شعاع حدود 20 نانومتر دارند.
مقدمه
ساخت و مطالعهي نانوذرات فلزي، به دلیل خواص یکتایی که دارند مورد توجه تحقیقات و تکنولوژي قرار گرفته است. از نانوذرات نقره میتوان به عنوان کاتالیست و یا زیرلایه درSERS استفاده کرد و سیگنال بهدست آمده از آن را افزایش داد. [3] از آنجایی که تودهي نقره از جمله هاديهاي خوب براي جریان الکتریکی است، با لایه نشانی نانوذرات نقره بر روي زیرلایههاي مختلف، میتوان از رسانایی آنها استفاده کرد. از طرفی، از دیر باز خاصیت ضد باکتري نقره شناخته شده است. امروزه به خصوص با مقاوم شدن آنتیبیوتیکها در مقابل باکتريها، این نانوذرات و پوششهاي نانومتري آنها بیشتر مورد توجه قرارگرفتهاست.
روش آزمایش
در این تحقیق، براي ساخت نانوذرات و لایهنشانی آنها بر روي زیرلایهي شیشهاي از روش شیمیایی استفاده شده است که در طی آن یونهاي نقره به کمک کاهندهاي ضعیف احیا میشوند. این روش شامل سه محلول آبی است: 10 – 1 سیسی محلول نیترات نقره 0/1 مولار 10 – 2 سیسی محلول پتاس 0/1 مولار 100 – 3 سیسی محلول کاهنده 2/5 میلیمولار که از سوکروز به عنوان احیاگر استفاده شده است. pH محلول کاهنده به کمک اسیدنیتریک باید بر روي 1/2 تنظیم شود.
به دلیل این که احیاي کمپلکس نقره به مراتب آسانتر از احیاي یون نقره است، براي تهیه کمپلکس آمونیاکی نقره بدین ترتیب عمل میکنیم که با افزودن آمونیا به صورت قطرهاي، به محلول نیترات نقره، رسوب اکسید نقره در محلول تشکیل میشود که رنگ محلول قهوهاي میگردد. اضافه شدن آمونیا تا جایی ادامه پیدا میکند که دوباره محلول موردنظر به دلیل حل شدن رسوب اکسیدنقره و تشکیل کمپلکس آمونیاکی نقره بیرنگ شود.
در این مرحله با اضافه کردن پتاس که در تنظیم pH محلول نیز بهکار میرود، مجددا رسوب اکسید نقره در محلول ایجاد میشود که با افزودن چند قطره آمونیا میتوان این رسوبات را حل کرد که بیرنگ شدن محلول گواه تشکیل مجدد این کمپلکس آمونیاکی از نقره است. سپس با رقیق کردن این محلول بهدست آمده با آب DI و قرار دادن زیر لایهها در داخل 200 سیسی از این محلول 5 میلیمولار، محلول کاهنده به آن اضافه میشود. واکنشی که در این پروسه روي میدهد به صورت زیر است که کمپلکس آمونیاکی نقره به کمک عامل آلدهیدي به عنصر نقره کاهیده میشود 2 ]،:[1
قابل ذکر است که تمیز بودن زیرلایهها، عامل مهمی در چسبندگی جزایر نقره بر روي زیرلایه است. لذا علاوه بر پاك کردن سطح شیشهها از مواد معدنی به کمک محلول RCA، با قرار گرفتن زیرلایهها در دماي 400 درجه سانتیگراد به مدت 30 دقیقه مواد آلی نیز از سطح آنها حذف شده است. همزمان با رشد نانوذرات در داخل محلول، جزایر نانومتري نیز بر روي زیرلایهها تشکیل میشود. در زمانهاي مختلف، زیرلایهها از داخل محلول خارج شدهاند. به منظور برآورد اندازهي جزایر نانومتري ایجاد شده بر روي زیرلایههاي شیشهاي، سایز نانوذرات داخل محلول، به کمک روش پراکندگی دینامیکی نور در زمانهاي مختلف اندازهگیري شد.
با استفاده از طیف جذبی محلول نانوذراتنقره در زمانهاي متفاوت نیز طولموج مربوط به تشدید پلاسمونی بر حسب زمان بهدست آمد. با استفاده از رابطهي اندازه ذرات و طول موج پلاسمونی در زمانهاي مشخص و نسبت دادن منحنی به دادههاي به دست آمده، رابطهاي بهدست آمد که با استفاده از آن و طولموج تشدید پلاسمونی متعلق به طیف جذب جزایر ایجاد شده بر روي شیشه، میتوان اندازهي جزایر ایجاد شده بر روي زیرلایه را تخمین زد. براي طیفسنجی، دستگاه Jasco UV-Vis V-530 بهکار گرفته شد و سایز نانوذرات نیز با استفاده از ZetasizerNano Series MALVERN model ZEN1600 اندازهگیري شده است.
نتایج و بحث
درشکل1، وابستگی اندازه ذرات داخل محلول با زمان واکنش مشاهده میشود که به کمک روش پراکندگی دینامیکی نور، اندازه ذرات محاسبه شده است. در زمانهاي کمتر از 60 دقیقه، ذرات با آهنگ بیشتري رشد میکنند تا شعاع آنها به 20 نانومتر برسد و در فواصل زمانی 60 تا 120 دقیقه شعاع متوسط 21 نانومتر خود را حفظ میکنند. طولموج تشدید پلاسمونی به سمت طولموجهاي بیشتر میرود که بیانگر افزایش اندازهي ذرات است.
با استفاده از شکل 2، طولموج تشدید پلاسمونی در زمانهاي واکنش متفاوت، محاسبه شده و در شکل 3 آورده شده است. آهنگ افزایش طولموج تشدید پلاسمونی در 60 دقیقهي ابتداي واکنش بیشتر است. از طرفی افزایش طولموج تشدید پلاسمونی نشاندهندهي افزایش اندازهي ذرات است، یعنی مطابق با دادههاي بهدست آمده از طیف جذبی نانوذرات نقره، آهنگ رشد ذرات در این بازهي زمانی سریعتر است و مقادیر طولموج تشدید پلاسمونی از 405 تا 428 نانومتر تغییر می کند. اما در 60 دقیقه ي دوم این تغییر بین 430 تا 435 نانومتر است، یعنی اندازه ذرات تقریبا به مقدار ثابتی رسیده است.
