สมบัติทางแสงของสารละลายอนุภาคนาโน เสียงสะท้อนของพลาสมอนพื้นผิว

การสั่นพ้องของพลาสมอนที่พื้นผิวของอนุภาคนาโนเงินในแก้วขององค์ประกอบลิเธียมไดซิลิเกตปริมาณสารสัมพันธ์

สถาบันเคมีซิลิเกตตั้งชื่อตาม I. V. Grebenshchikov RAS

Makarova, เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก, 199034 รัสเซีย

อีเมล *****@***ร

การสั่นพ้องของพลาสมอนที่พื้นผิวของอนุภาคนาโนเป็นการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในความเข้มของการดูดกลืนและการกระเจิงที่ความยาวคลื่นหนึ่งของแสงตกกระทบ ซึ่งสะท้อนกับความถี่ธรรมชาติของการสั่นของก๊าซอิเล็กตรอนบนพื้นผิวของอนุภาคนาโน พารามิเตอร์ของการสั่นพ้องของพลาสมอนคือ ขนาด ตำแหน่งในสเปกตรัม ความกว้างครึ่งหนึ่งของแถบความถี่ ขึ้นอยู่กับวัสดุ รูปร่าง ขนาดของอนุภาคนาโน ตลอดจนองค์ประกอบของสิ่งแวดล้อม การศึกษาได้ดำเนินการในตัวอย่างเดียวกันของแว่นตาที่มีโครงสร้างด้วยแสง (ไวแสง) ที่เติมสารเจือปนของเงิน 0.03Ag (wt.%) เกิน 100% และซีเรียมไดออกไซด์ 0.05 CeO2 (wt.%) เกิน 100% ศึกษาคุณสมบัติการตกผลึกและทางแสงของแก้วที่มีองค์ประกอบปริมาณสัมพันธ์ของลิเธียมไดซิลิเกต 33.5Li2O 66.5SiO2 (mol.%) โดยแนะนำทั้งแบบแยกกันและร่วมกัน:

เมื่อสัมผัสกับรังสีอัลตราไวโอเลตและการบำบัดความร้อน ไอออนรีดิวซ์จะทำให้อิเล็กตรอนกลายเป็นไอออนเงิน และเปลี่ยนสถานะให้เป็นอะตอม การฉายรังสีเอกซ์ไม่จำเป็นต้องมีสารกระตุ้นอาการแพ้ ที่อุณหภูมิสูงขึ้น อะตอมของเงินจะก่อตัวเป็นอนุภาคนาโน ซึ่งทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางการตกผลึกสำหรับเฟสหลักที่ไม่ใช่โลหะของลิเทียม ไดซิลิเกต

เนื่องจากอัตราการเกิดนิวเคลียสสูงสุดของผลึกลิเธียมไดซิลิเกตสังเกตได้ที่อุณหภูมิ 460 °C เราจึงเลือกอุณหภูมินี้เพื่อศึกษาคุณสมบัติทางแสงของแว่นตา ตัวอย่างถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 460 °C เป็นเวลา 3 ชั่วโมง รูปที่ 1 แสดงการขึ้นต่อกันของความหนาแน่นเชิงแสงของตัวอย่าง ดีจากความยาวคลื่นของกระจกเดิม 1 (ไม่มีสิ่งเจือปนและการฉายรังสี) มีสิ่งเจือปนของเงินและซีเรียมไดออกไซด์ 2; ด้วยส่วนผสมของเงิน 3 ตัวอย่างที่ 2 และ 3 ได้รับการฉายรังสีเป็นเวลา 10 นาที โหมดอบความร้อน 460 °C 3 ชม.

ดังที่เห็นได้จากรูปที่ 1 การพึ่งพาความหนาแน่นของแสงของตัวอย่างที่ 1 ไม่มีค่าสูงสุด แต่จะค่อยๆ ลดลง ความหนาแน่นเชิงแสงของตัวอย่างที่มีซีเรียมและเงินมีค่าสูงสุด 2 ค่า ค่าแรกคือความยาวคลื่น 310 นาโนเมตร ค่าที่สองอยู่ที่ แล = 425 นาโนเมตร และสุดท้าย ความหนาแน่นทางแสงของตัวอย่างที่มีเงินมีค่าสูงสุดเพียง 1 ค่าที่ แล = 425 นาโนเมตร จากนี้ เราสามารถสรุปได้ว่าแถบการดูดกลืนแสงที่ความยาวคลื่น แล = 310 นาโนเมตรสัมพันธ์กับการมีอยู่ของซีเรียมไอออนในแก้ว และความยาวคลื่น แล = 425 สอดคล้องกับพลาสโมนเรโซแนนซ์ของอนุภาคนาโนเงิน

สรุปจากการทำงาน

มีการศึกษาแบบครอบคลุมซึ่งในตัวอย่างเดียวกันของแก้วที่มีโครงสร้างด้วยแสง (ไวแสง) ขององค์ประกอบปริมาณสัมพันธ์ของลิเธียมไดซิลิเกต 33.5Li2O 66.5SiO2 (mol.%) ด้วยการเติมสิ่งเจือปนที่ไวต่อแสงของเงิน (0.03 wt.% มากกว่า 100%) และซีเรียมไดออกไซด์ (0.05% โดยน้ำหนักมากกว่า 100%) โดยนำทั้งแบบแยกกันและรวมกัน ศึกษาคุณสมบัติการตกผลึกและทางแสง เป็นที่ยอมรับกันว่าแถบดูดกลืนแสงที่ความยาวคลื่น γ = 310 นาโนเมตรสัมพันธ์กับการมีอยู่ของซีเรียมไอออนในแก้ว และความยาวคลื่น λ = 425 สอดคล้องกับการสั่นพ้องของพลาสมอนของอนุภาคนาโนเงิน

อัตราการเกิดนิวเคลียสของลิเธียมไดซิลิเกตบนอนุภาคเงินสำหรับความลึกตัวอย่าง 0.52 มม. นั้นสูงกว่าอัตราการเกิดนิวเคลียสภายใต้สภาวะนิวเคลียสที่เป็นเนื้อเดียวกัน 500 เท่า ซึ่งทำให้สามารถแนะนำให้ใช้แก้วลิเธียมซิลิเกตที่มีองค์ประกอบนี้เป็นวัสดุที่มีโครงสร้างด้วยแสงสำหรับ การผลิตแว่นตาไวแสงและโฟโต้ทัลส์

1. A. การสร้างนิวเคลียสของคริสตัลในแก้วไวแสงลิเธียมซิลิเกต สำนักพิมพ์วิชาการ LAP LAMBERT. ไอ: 978-3-8454-1285-6. 148น. หมายเลขโครงการ (24811) LAP LAMBERT สำนักพิมพ์วิชาการ GmbH & Co. KG Dudweiler Landstraße 99, 66123 ซาร์บรึคเคิน เยอรมนี 2554

2. A. , V. , A. , A. อิทธิพลของอนุภาคนาโนทองคำต่อกระบวนการอะมอร์ฟิเซชันและการตกผลึกในแก้วลิเธียมซิลิเกตที่ปรับโครงสร้างด้วยแสงได้ และเคมีภัณฑ์ กระจก 2556 ต.39. ลำดับที่ 4. ป.513-521.

เมื่อรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าทำปฏิกิริยากับอนุภาคนาโนของโลหะ อิเล็กตรอนการนำเคลื่อนที่ของอนุภาคจะถูกแทนที่ด้วยไอออนโลหะที่มีประจุบวกของโครงตาข่าย การกระจัดนี้มีลักษณะเป็นกลุ่ม โดยที่การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนมีความสม่ำเสมอในเฟส ถ้าขนาดอนุภาคเล็กกว่าความยาวคลื่นของแสงตกกระทบมาก การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนจะทำให้เกิดไดโพล เป็นผลให้มีแรงเกิดขึ้นซึ่งมีแนวโน้มที่จะทำให้อิเล็กตรอนกลับสู่ตำแหน่งสมดุล ขนาดของแรงฟื้นฟูนั้นแปรผันตามขนาดของการกระจัด เช่นเดียวกับออสซิลเลเตอร์ทั่วไป ดังนั้นเราจึงสามารถพูดถึงการมีอยู่ของความถี่ธรรมชาติของการสั่นโดยรวมของอิเล็กตรอนในอนุภาคได้ หากความถี่ของการแกว่งของแสงที่ตกกระทบเกิดขึ้นพร้อมกับความถี่ธรรมชาติของการแกว่งของอิเล็กตรอนอิสระใกล้กับพื้นผิวของอนุภาคโลหะ จะสังเกตได้ว่าแอมพลิจูดของการแกว่งของ "พลาสมาอิเล็กตรอน" เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วซึ่งเป็นอะนาล็อกควอนตัมซึ่งก็คือ พลาสมอน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเซอร์เฟสพลาสมอนเรโซแนนซ์ (SPR) จุดสูงสุดจะปรากฏในสเปกตรัมการดูดกลืนแสง สำหรับอนุภาคโลหะมีตระกูลที่มีขนาดประมาณ 10-100 นาโนเมตร SPR จะถูกสังเกตในบริเวณที่มองเห็นได้ของสเปกตรัมและในช่วงใกล้อินฟราเรด ตำแหน่งและความเข้มของมันขึ้นอยู่กับขนาด รูปร่างของอนุภาคนาโน และสภาพแวดล้อมอิเล็กทริกในท้องถิ่น อนุภาคนาโนเงินทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10-25 นาโนเมตรมีจุดสูงสุดในการดูดซับใกล้ 400-420 นาโนเมตร (รูปที่ 1a) อนุภาคนาโนทองคำทรงกลม - 520 นาโนเมตร อนุภาคนาโนทองแดง (I) ออกไซด์ - 450-700 นาโนเมตร

Nanorods มีความสมมาตรแบบแอนไอโซทรอปิก ดังนั้นจึงพบจุดสูงสุดสองจุดในสเปกตรัมการดูดกลืนแสง ซึ่งสอดคล้องกับพลาสมอนตามขวางและตามยาว พลาสมอนตามขวางให้ค่าการดูดกลืนแสงสูงสุดที่ 400 นาโนเมตร และอันตามยาวสามารถปรากฏในช่วงตั้งแต่ 500-1,000 นาโนเมตร เช่น. วี

ใกล้บริเวณอินฟราเรด ตำแหน่งถูกกำหนดโดยปัจจัยด้านมิติของแท่งนาโน ซึ่งก็คืออัตราส่วนระหว่างความยาวต่อความกว้าง

แล, นาโนเมตร

แล, นาโนเมตร

รูปที่ 1aสเปกตรัมการดูดกลืนแสงของอนุภาคนาโนเงิน

รูปที่ 1bสเปกตรัมการดูดกลืนแสงของอนุภาคนาโนเงินรูปแท่ง

ส่วนทดลอง การประมวลผลและการนำเสนอผลการตรวจทางห้องปฏิบัติการ

รายงานจะต้องระบุ:

โครงการและสมการของปฏิกิริยาการสังเคราะห์อนุภาคนาโน

บันทึกการเปลี่ยนแปลงสีของสารละลายระหว่างการสังเคราะห์

บันทึกอิทธิพล (หรือการขาดอิทธิพล) ของความเข้มข้นของสารรีดิวซ์และ/หรือสารทำให้คงตัวต่อขนาดและความคงตัวของอนุภาคนาโนที่เกิดขึ้น

สเปกตรัมการดูดซับของสารละลายอนุภาคนาโน

สรุปรูปร่างและขนาดของอนุภาคนาโนในสารละลายสังเคราะห์

งานห้องปฏิบัติการครั้งที่ 1 การรับอนุภาคนาโน Ag โดยวิธีซิเตรต

วิธีนี้ทำให้ได้อนุภาคเงินที่ค่อนข้างใหญ่โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 60-80 นาโนเมตร การดูดซึมสูงสุด 420 นาโนเมตร

รีเอเจนต์และอุปกรณ์

รีเอเจนต์:สารละลายซิลเวอร์ไนเตรต AgNO 3 0.005 โมลาร์ โซเดียมซิเตรต Na 3 C 6 H 5 O 7 ∙6H 2 O (สารละลาย 1%) น้ำกลั่น

อุปกรณ์:เครื่องชั่ง สเปกโตรโฟโตมิเตอร์ คิวเวตต์ควอตซ์ที่มีความยาวเส้นทางแสง 1 ซม. ขวดทดลอง 200 มล. บีกเกอร์ 50 มล. เครื่องกวนแบบให้ความร้อน กระบอกตวง

สั่งงาน

เตรียมสารละลาย AgNO 3 0.005M (0.085%) ในน้ำ ในการทำเช่นนี้ให้ละลายสาร 0.0425 กรัมในน้ำกลั่น 50 มล.

เทสารละลายที่เตรียมไว้ 25 มล. ลงในขวด แล้วเติมน้ำ 100 มล.

เตรียมสารละลายโซเดียมซิเตรต 1% โดยละลาย 0.5 กรัมในน้ำ 50 มล.

อุ่นสารละลายซิลเวอร์ไนเตรตที่ได้ 125 มล. ลงในหม้อให้ความร้อนด้วยเครื่องคน

ทันทีที่สารละลายเริ่มเดือด ให้เติมสารละลายโซเดียมซิเตรต 1% 5 มล. ลงไป

อุ่นสารละลายจนสีเปลี่ยนเป็นสีเหลืองซีด

ปล่อยให้สารละลายเย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้องโดยที่เครื่องกวนทำงานอยู่

นำปริมาตรของสารละลายที่ลดลงเนื่องจากการเดือดมารวมกันเป็น 125 มล. พร้อมน้ำ

บันทึกสเปกตรัมการดูดกลืนแสงของสารละลายคอลลอยด์ที่เกิดขึ้นในช่วง 200 – 800 นาโนเมตร ใช้น้ำเป็นสารละลายอ้างอิง

ใช้สเปกตรัมการดูดซึมหลังจากผ่านไปหนึ่งวันหรือหนึ่งสัปดาห์ เปรียบเทียบสเปกตรัมผลลัพธ์ สิ่งที่สามารถพูดเกี่ยวกับความเสถียรของอนุภาคนาโนได้?ปัจจัยใดเป็นตัวกำหนดความเสถียรของอนุภาคนาโนที่ได้รับโดยใช้วิธีนี้

มีวิธีอื่นใดอีกบ้างที่ทราบเพื่อเพิ่มเสถียรภาพของอนุภาคนาโนของโลหะ?

ทำไม สารละลายที่เป็นน้ำซิลเวอร์ไนเตรตถูกเก็บไว้ในห้องปฏิบัติการในภาชนะที่มืดหรือไม่?

พลาสมอนพื้นผิวไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในสภาพแวดล้อมที่อยู่ติดกับโลหะ เนื่องจากความเร็วของมันน้อยกว่าความเร็วแสง เทคนิคที่ช่วยให้สามารถใช้พลาสมอนบนพื้นผิวในทัศนศาสตร์ได้นั้นขึ้นอยู่กับการใช้การสะท้อนภายในทั้งหมด ในการสะท้อนภายในทั้งหมด คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะแพร่กระจายไปตามพื้นผิวสะท้อนแสง ซึ่งมีความเร็วน้อยกว่าความเร็วแสงและขึ้นอยู่กับมุมตกกระทบ หาก ณ มุมหนึ่งของเหตุการณ์ ความเร็วของคลื่นนี้เกิดขึ้นพร้อมกับความเร็วของพลาสโมนพื้นผิวบนพื้นผิวโลหะ เงื่อนไขของการสะท้อนภายในทั้งหมดจะถูกละเมิด และการสะท้อนจะหยุดสมบูรณ์ และพื้นผิว เสียงสะท้อนของพลาสมอนจะเกิดขึ้น

ในระบบโลหะขนาดนาโน การปรับเปลี่ยนการกระตุ้นทางอิเล็กทรอนิกส์แบบรวมเกิดขึ้น การกระตุ้นทางอิเล็กทรอนิกส์โดยรวมของอนุภาคนาโนของโลหะที่มีขนาดน้อยกว่าความยาวคลื่น รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าวี สิ่งแวดล้อม- พลาสมอนพื้นผิวที่มีการแปล - แกว่งด้วยความถี่ที่ ? ต่ำกว่าความถี่ของพลาสมอนปริมาตร 3 เท่า ในขณะที่ความถี่ของพลาสมอนพื้นผิวมีค่าน้อยกว่าความถี่ของพลาสมอนปริมาตร ? เนื่องจากระบบมีขนาดเล็กความต้องการความเร็วของการแพร่กระจายของการกระตุ้นและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าให้ตรงกันสภาพแวดล้อมภายนอก หายไป ดังนั้นพลาสมอนบนพื้นผิวที่มีการแปลจะถูกรวมเข้ากับรังสีโดยตรง หากความถี่ตรงกันสนามภายนอก

ด้วยความถี่ของพลาสมอนพื้นผิวที่มีการแปล จะเกิดเสียงสะท้อน ส่งผลให้สนามบนพื้นผิวของอนุภาคเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและภาคตัดขวางการดูดกลืนแสงเพิ่มขึ้น

คุณสมบัติของพลาสมอนที่มีการแปลขึ้นอยู่กับรูปร่างของอนุภาคนาโนอย่างมาก ซึ่งทำให้สามารถปรับระบบการสั่นพ้องของพวกมันเพื่อการโต้ตอบที่มีประสิทธิภาพกับแสงหรือระบบควอนตัมเบื้องต้น

• ปัจจุบันปรากฏการณ์ของการสั่นพ้องของพลาสโมนพื้นผิวถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการสร้างเซ็นเซอร์ทางเคมีและชีวภาพ เมื่อสัมผัสกับวัตถุทางชีวภาพ (DNA, ไวรัส, แอนติบอดี) โครงสร้างนาโนของพลาสโมนิกทำให้สามารถเพิ่มความเข้มของสัญญาณเรืองแสงได้มากกว่าลำดับความสำคัญ เช่น ขยายขีดความสามารถในการตรวจจับ การระบุ และวินิจฉัยวัตถุทางชีวภาพอย่างมีนัยสำคัญ

ไนมูชินา ดาเรีย อนาโตลีเยฟนา

1. ลิงค์ Perlin E.Yu., Vartanyan T.A., Fedorov A.V. ฟิสิกส์แข็ง - เลนส์ของสารกึ่งตัวนำ ไดอิเล็กทริก โลหะ:บทช่วยสอน
2. Pompa P.P. , Martiradonna L. และคณะ การเรืองแสงที่เสริมด้วยโลหะของผลึกนาโนคอลลอยด์พร้อมการควบคุมระดับนาโน // นาโนเทคโนโลยีธรรมชาติ - เล่ม 1 1 ต.ค. 2549 - หน้า 126 -130
3. แนชเชคิน เอ.วี. และอื่น ๆ ไบโอเซนเซอร์ที่ยึดตามพื้นผิวพลาสโมนเรโซแนนซ์ // การรวบรวมบทคัดย่อของรายงานภาคส่วน การนำเสนอโปสเตอร์ และรายงานของผู้เข้าร่วมการแข่งขัน งานทางวิทยาศาสตร์นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ - ฟอรัมนานาชาติครั้งที่สองเกี่ยวกับนาโนเทคโนโลยี, 2551

ภาพประกอบ แท็ก ส่วน วิธีการวินิจฉัยและการวิจัยโครงสร้างนาโนและวัสดุนาโน
ศาสตร์

พจนานุกรมสารานุกรมนาโนเทคโนโลยี - รุสนาโน. 2010 .

ดูว่า "plasmon resonance" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร:

ภาษาอังกฤษ พลาสมอนเรโซแนนซ์) การกระตุ้นพลาสมอนพื้นผิวที่ความถี่เรโซแนนซ์โดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอก (ในกรณีของโครงสร้างโลหะขนาดนาโนเรียกว่าเรโซแนนซ์พลาสมอนเฉพาะที่) คำอธิบาย เทคนิค ... Wikipedia

คำว่า nanopharmacology เป็นคำในภาษาอังกฤษว่า nanopharmacology คำพ้องความหมาย คำย่อ คำที่เกี่ยวข้อง adhesion, gene delivery, antibody, bacteriophage,protein, เยื่อหุ้มชีวภาพ, ภาวะอุณหภูมิเกิน, DNA, แคปซิด, ควอนตัมดอท, ไคเนซิน, เซลล์... พจนานุกรมสารานุกรมนาโนเทคโนโลยี

เกียร์ขนาดโมเลกุลที่มีพื้นฐานมาจากท่อนาโน ... Wikipedia

Nanogears ขนาดโมเลกุลนาโนเทคโนโลยีเป็นสาขาสหวิทยาการของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีพื้นฐานและประยุกต์ที่เกี่ยวข้องกับการผสมผสานระหว่างเหตุผลทางทฤษฎีวิธีการวิจัยการวิเคราะห์และการสังเคราะห์เชิงปฏิบัติรวมถึง ... ... Wikipedia

Nanogears ขนาดโมเลกุลนาโนเทคโนโลยีเป็นสาขาสหวิทยาการของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีพื้นฐานและประยุกต์ที่เกี่ยวข้องกับการผสมผสานระหว่างเหตุผลทางทฤษฎีวิธีการวิจัยการวิเคราะห์และการสังเคราะห์เชิงปฏิบัติรวมถึง ... ... Wikipedia

Nanogears ขนาดโมเลกุลนาโนเทคโนโลยีเป็นสาขาสหวิทยาการของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีพื้นฐานและประยุกต์ที่เกี่ยวข้องกับการผสมผสานระหว่างเหตุผลทางทฤษฎีวิธีการวิจัยการวิเคราะห์และการสังเคราะห์เชิงปฏิบัติรวมถึง ... ... Wikipedia

ในวิชาฟิสิกส์ พลาสมอนคือควอซิพาร์ติเคิลที่สัมพันธ์กับการหาปริมาณของการแกว่งของพลาสมา ซึ่งเป็นการแกว่งรวมของก๊าซอิเล็กตรอนอิสระ สารบัญ 1 คำอธิบาย 2 การใช้งานที่เป็นไปได้... Wikipedia

ในวิชาฟิสิกส์ พลาสมอนคือควอซิพาร์ติเคิลที่สัมพันธ์กับการหาปริมาณของการแกว่งของพลาสมา ซึ่งเป็นการแกว่งรวมของก๊าซอิเล็กตรอนอิสระ คำอธิบายบทละครของพลาสโมนา บทบาทใหญ่ในคุณสมบัติทางแสงของโลหะ แสงที่มีความถี่ ... Wikipedia

ทอง- (ทองคำ) ทองคำคือโลหะมีค่า ทองคำ: ต้นทุน ตัวอย่าง อัตรา การซื้อ พันธุ์ของทองคำ สารบัญ >>>>>>>>>>>>>>>> ทองคือคำจำกัดความ... สารานุกรมนักลงทุน