Как получают наночастицы золота

Для химического синтеза наночастиц золота «мокрым способом» преимущественно применяют реакцию окисления-восстановления:

Au 3+ + восстановитель ® Au 0 ® nAu 0 (нанозолото) (1)

Этап I в этой реакции соответствует элементарному акту окисления-восстановления. Обычно в качестве исходного вещества используют тетрахлорауровую кислоту – HAuCl4.nH2O. Восстановителями могут быть самые разнообразные реагенты: водород и водородсодержащие соединения (например, тетрагидробораты), фосфор, хлористое олово, цитрат натрия, гидразин, спирты, этиленгликоль, крахмал, глюкоза, аскорбиновая кислота и другие. Восстановление проводят в присутствии стабилизирующих органических веществ – лигандов, которые могут также наделить наночастицы способностями к биораспознаванию, транспортировке и катализу.

В этапе II следует выделить ступени:

Ступень IIа соответствует стадии роста наночастицы; здесь лиганды формально не участвуют в процессе, однако, их присутствие сказывается на размере частиц и придании им соответствующей формы. На стадии IIб происходит окончательная стабилизация наночастицы. Кинетические параметры реакций зависят от природы восстанавливающего агента и условий реакции.

Получение наночастиц в домашних условиях

В данной лабораторной работе для синтеза наночастиц золота используется цитратный метод. Отличительной особенностью этого метода является то, что цитрат-анион одновременно выступает в роли стабилизатора и восстановителя, поэтому концентрация этого иона играет критическую роль: её изменение одновременно влияет на скорость восстановления и на процессы роста частиц. Кроме того, в результате реакции в растворе образуются продукты окисления цитрат-аниона – 1,3-ацетондикарбоновая и итаконовая кислоты:

H2C5H2O4 – H2C = C(СООН) –CH2COOH – итаконовая (метиленянтарная, метиленбутандиовая) кислота;

Присутствие этих кислот в растворе может вызвать необходимость дополнительной очистки золя.

Во время синтеза цвет реакционной смеси изменяется. Первоначально слабо желтая окраска иона AuCl4-исчезает, раствор становится темно синим, далее фиолетовым и окончательно рубиново-красным (наночастицы Au). Изменение цвета раствора указывает на структурные превращения, происходящие в системе.

Методом пропускающей электронной микроскопии установлено, что бесцветный раствор, образующийся сразу после добавления цитрата, содержит золотые нанокластеры диаметром 3-5 нм (Рис.1а) [10]. В тёмно синем растворе формируется сложная структура, которую можно описать как разветвленная сеть из нанопроволок с диаметром 5 нм (Рис.1b). В стадии тёмно фиолетового цвета возникают небольшие сегменты, которые образуются в результате разрыва основной разветвленной сети нанопроволок (Рис.1c). Сферические наночастицы с диаметром 10-13 нм начинают откалываться от нанопроволок, когда раствор становится фиолетовым (Рис.1d,e). Окончательно золотые наносферы формируются, когда раствор становится рубиново- красным (Рис.1f).

Как первичные нанокластеры само собираются (self-assemble) в линейные цепочечноподобные образования – нанопроволоки? Согласно экспериментальным данным первичные нанокластеры имеют усеченную октаэдрическую геометрию с четкими плоскими гранями [11]. Выдвинута гипотеза [10], что линейные формирования возникают в результате слияния этих наночастиц путём планарного контакта между гранями решетки. Усеченная угловая поверхность октаэдров запрещает объединение соседних граней в силу стерических препятствий. Этот запрет и приводит к формированию линейной структуры (Рис.2).

Репортаж Россия-1 наночастицы золота

Рис.1. Изображения золотых наночастиц на разных стадиях синтеза, полученные с помощью просвечивающего электронного микроскопа [10]

Рис.2. Соединение двух смежных граней запрещено стерическими препятствиями [10]

По мере протекания процесса нанопроволоки увеличиваются в толщине, и, когда их диаметр приближается к ~8нм, система становится нестабильной и начинает фрагментироваться. К этому времени концентрация ионов AuCl4-истощается, и цитрат-ионы оказываются доминирующими.

Они покрывают наночастицы, сообщая им отрицательный заряд, вызывающий сильный отталкивающий эффект, способствующий раскалыванию линейной структуры и образованию сферической формы. Для окончательного созревания золя и полной дезинтеграции частиц необходимо выдержать раствор при комнатной температуре в течение 10-15 мин. Благодаря этой процедуре предотвращается возможность сохранения слипшихся частиц в виде так называемых близнецов. На рис.3 представлена схема строения получаемого золя.

Рис.3. Слева: микроснимок наночастиц золота диаметром 13 нм. Справа: иллюстрация поверхности наночастиц золота. Каждая наночастица состоит из ~ 500 000 атомов Au. Цитрат-анионы покрывают поверхность наночастицы [12]

Источник: poisk-ru.ru

Наночастицы Au Структура наночастицы золота, состоящей из 102 атомов (ядро-79 — презентация

• 

Наночастицы Au Структура наночастицы золота, состоящей из 102 атомов (ядро-79 атомов;«оболочка»-23 атома) Ядро- усеченный десятигранник, образованный двумя пирамидами, в основании которых лежат пятигранники. Свойства наночастиц сильно отличаются от свойств объемных образцов металла. Например, обычное золото является диамагнетиком, т. е. совсем не проявляет магнитных свойств, а наночастицы золота ведут себя как ферромагнетики; Зависимость температуры плавления золота от размера частиц. * Температура плавления обычного золота ~ 1064 º С*

Изображение слайда

Слайд 2

Изображение слайда

Слайд 3

Изображение ПЭМ НЧ Au в высоком разрешении 2 nm Стабилизаторы: Для синтеза НЧ золота в качестве стабилизатора применяют реагенты различной природы, включая амины, диалкилсульфиды, фосфины, карбоновые кислоты. Однако наиболее распространенными являются тиолы, что обусловлено высокой прочностью связи Au — S, обеспечивающей стабильность частиц!

Изображение слайда

Слайд 4

Микрогранулы полистирола ПЭМ микрофотографии микрогранул полистирола ПЭМ микрофотография микрогранул полистирола покрытого наночастицами золота Микрогранулы и наночастицы на их поверхности. НЧ Au Наночастицы (2-10 нм) на поверхности микрогранул (150-500 нм) как метод стабилизации наночастиц МГ (микрогранулы): углеродные, SiO 2, Al 2 O 3, полимерные, углеродные нанотрубки и др. МГ НЧ МГ НЧ МГ НЧ

Изображение слайда

Слайд 5

Методы исследования ПЭМ- просвечивающая электронная микроскопия (оценка формы, распределения по размерам, количественная оценка) Подготовка образца : капля раствора (дисперсия определенной концентрации) на медной (или берилловой) сетке. Требования к образцу : Max внешний размер

Изображение слайда

Слайд 6

Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения 200 кВ 300 кВ На рис. внизу (а, б) представлены изображения решетки золота, полученные при ускоряющих напряжениях 200 и 300 кВ соответственно. Методы приготовления образцов для электронной микроскопии 1.Приготовление углеродной пленки подложки 2.Диспергирование 3.Химическое травление 4.Приготовление ультратонких срезов 5.Шлифовка 6. Ионное травление

Изображение слайда

Слайд 7

200 220 222 311 1 11 EDX — spectrum SEM — image XRD spectra d m = 8 nm. Au Nanoparticles EDX — spectrum, EDA, XRD, SEM EDA НЧ Au

Изображение слайда

Слайд 8

Спектральный анализ — оценка элементного состава по спектрам поглощения, оценка размеров. Максимумы на полосе поглощения возникают за счет явления плазмонного резонанса. С увеличением размера, происходит сдвиг максимума с «красную» область.

Изображение слайда

Слайд 9

Схематическое изображение поверхностного плазмонного резонанса наночастиц в электрическом поле (например, свет) с длиной волны много больше, чем размер частицы Схематическое представление создания поверхностных плазмонов в металлических наночастицах за счет взаимодействия электромагнитного излучения с металлической поверхностью. Образуется диполь, который колеблется в фазе с электрическим полем входящего света.

Изображение слайда

Слайд 10

Применение НЧ Au Катализ: Н 2 + О 2 (2оС, нано- Au ) → Н 2 О 2 СО + Н 2 + О 2 → СО 2 + Н 2

Источник: showslide.ru

Рынок наночастиц золота – рост, тенденции, влияние COVID-19 и прогнозы (2023–2028 гг.)

Рынок сегментирован по приложениям (визуализация, адресная доставка лекарств, датчики, диагностика in vitro, зонды, катализ и другие приложения), отраслям конечных пользователей (электроника, здравоохранение, химическая промышленность и другие отрасли конечных пользователей) и по географии ( Азиатско-Тихоокеанский регион, Северная Америка, Европа, Южная Америка, Ближний Восток и Африка). В отчете представлены размер рынка и прогнозы по выручке рынка наночастиц золота (млн долларов США) для всех вышеперечисленных сегментов.

Download Free Sample Now
Table of Contents Download Sample

Обзор рынка

Major Players

*Disclaimer: Major Players sorted in no particular order

Need a report that reflects how COVID-19 has impacted this market and it’s growth?

Download Free Sample

Обзор рынка

Ожидается, что в течение прогнозируемого периода на мировом рынке наночастиц золота будет наблюдаться среднегодовой темп роста более 10%.

COVID-19 негативно повлиял на изучаемый в последнее время рынок. Пандемия серьезно повлияла на электронную промышленность, которая является основным потребителем золотых наночастиц. Мировые поставки электроники сократились на 3,37 млн ​​единиц в 2020 году по сравнению с 2019 годом.

Из-за ограничений и карантина многие импортные и экспортные поставки были приостановлены на определенный период. В дальнейшем многие проекты и заводы были приостановлены из-за ограничений на поездки и протоколов социального дистанцирования. Поскольку рынки открываются, а ограничения в большинстве стран снимаются, это станет обнадеживающим признаком для рынка наночастиц золота в ближайшие годы.

• В среднесрочной перспективе основными факторами, влияющими на изучаемый рынок, являются расширение применения нанотехнологий в медицинской промышленности и растущий спрос со стороны сектора высокотехнологичной электроники.
• С другой стороны, ожидается, что волатильность цен на золото будет препятствовать росту исследуемого рынка.
• Инновации в области электроники, вероятно, послужат возможностью для рынка, изучаемого в течение прогнозируемого периода.
• Ожидается, что регион Северной Америки будет доминировать на мировом рынке наночастиц; в то время как в Северной Америке ожидается самый быстрый рост в течение прогнозируемого периода.

Объем отчета

Наночастицы золота представляют собой маленькие частицы золота диаметром от 1 до 100 нанометров, которые после диспергирования в воде известны как коллоидное золото. Наночастицы золота широко используются в электронике, фотодинамической терапии, доставке терапевтических агентов, сенсорах, зондах, диагностике, а также в качестве катализаторов в ряде химических реакций.

Рынок сегментирован по приложениям, конечным пользователям и географическому положению. По приложениям рынок делится на визуализацию, адресную доставку лекарств, датчики, диагностику in vitro, зонды, катализ и другие приложения. По отраслям конечных пользователей рынок делится на электронику, здравоохранение, химические вещества и другие отрасли конечных пользователей. В отчете также рассматриваются размер рынка и прогнозы рынка наночастиц золота в 11 странах в основных регионах. Для каждого сегмента

Report scope can be customized per your requirements. Click here.

Ключевые тенденции рынка

Адресная доставка лекарств для доминирования на рынке

• Сегмент адресной доставки лекарств представляет собой одну из крупнейших баз приложений на рынке наночастиц золота.
• Целевая система доставки лекарственного средства — это усовершенствованная форма системы доставки лекарственного средства, в которой лекарственное средство или фармакологически активный агент избирательно доставляется наночастицами в точно соответствующее место действия или абсорбции, а не в нецелевые органы, ткани или клетки. .
• Введение наночастиц в систему адресной доставки лекарств привело к различным преимуществам, таким как высокая терапевтическая эффективность, высокая эффективность нацеливания и воспроизводимость.
• Наночастицы золота используются для доставки нескольких молекул лекарств, вакцин, рекомбинантных белков или нуклеотидов к их мишеням, а также могут контролировать объем высвобождаемого лекарства с помощью биологических стимулов (внутренних) или световой активации (внешних).
• В Соединенных Штатах в 2019 году сумма, потраченная на лекарства, составила около 511 миллиардов долларов США, увеличившись почти на 4% с 483,8 миллиардов долларов США в 2018 году. поставки лекарств и, следовательно, наночастиц золота из этого сектора.
• Одно из других применений наночастиц золота заключается в том, что их поверхность можно модифицировать с помощью некоторых специальных полимеров, таких как полиэтиленгликоль (ПЭГ). Ожидается, что это приведет к повышению стабильности наночастиц золота в различных физиологических условиях, а также обеспечит разнообразие комбинаций наночастиц золота. Ожидается, что это также повысит использование наночастиц золота в приложениях для доставки обработанных лекарств.
• Таким образом, ожидается, что все вышеупомянутые факторы будут стимулировать спрос на исследуемом рынке в ближайшие годы.

To understand key trends, Download Sample Report

Северная Америка будет доминировать на рынке

• Ожидается, что регион Северной Америки будет доминировать на мировом рынке золотых нанопертоклей в течение прогнозируемого периода.
• Медицинские технологии Соединенных Штатов продолжают оставаться одним из самых жизненно важных и динамичных секторов в регионе и ведущей силой революции, трансформирующей систему здравоохранения.
• Соединенные Штаты являются ведущей отраслью здравоохранения в мире, расходы на здравоохранение в Соединенных Штатах составили 17% национального ВВП и достигли значения 3,8 трлн долларов США в 2019 году, что на 4,6% больше, чем в 2018 году. ожидается, что они продолжатся и в ближайшие годы.
• Медицинские технологии страны являются одними из лучших в мире и предлагают самые современные продукты для спасения и улучшения жизни. Благодаря огромным инвестициям в исследования и разработки медицинские технологии страны установили стандарт по всем соответствующим показателям роста, тенденциям занятости, стоимости производства, экспорту, доле на мировом рынке, венчурному финансированию.
• Кроме того, примерно 35-40% всего отечественного производства медицинского оборудования экспортируется, и аналогичная доля внутреннего потребления США импортируется. Продажи за рубежом составляют примерно 40–50% от общей выручки американских компаний, производящих медицинское оборудование, включая выручку зарубежных дочерних компаний.
• Американские больницы ежегодно тратят около 93 миллиардов долларов США в год на обслуживание стоимости жизненного цикла медицинских устройств.
• Прорывы в таких областях, как миниатюризация устройств и нанотехнологии, создали огромные возможности для роста рынка наночастиц золота в Соединенных Штатах.
• Кроме того, из-за быстрого темпа инноваций в области развития технологий и исследований и разработок в электронной промышленности существует высокий спрос на более новые и быстрые электронные продукты. В Соединенных Штатах наблюдается рост числа производственных предприятий и центров разработки, которые сосредоточены на высококачественной продукции, что, как ожидается, повысит спрос на наночастицы золота в течение прогнозируемого периода.
• Канадская индустрия бытовой электроники переживала рост и использовала новые возможности в ключевой категории продуктов, поскольку канадцы ценят инновационные продукты. Фактором, стимулирующим рост этой отрасли, является улучшение сетевого подключения в стране.
• Следовательно, из-за вышеупомянутых факторов ожидается, что рынок наночастиц золота в регионе будет демонстрировать высокие темпы роста в течение прогнозируемого периода.

To understand geography trends, Download Sample Report

Конкурентная среда

Рынок наночастиц золота носит частично консолидированный характер. Крупнейшие компании изучаемого рынка включают, среди прочих, Merck KGaA, BBI Solutions, Tanaka Holdings Co Ltd., Nanocomposix и Cytodiagnostics Inc.

Основные игроки

1. Merck KGaA
2. TANAKA HOLDINGS Co., Ltd.
3. Cytodiagnostics Inc.
4. BBI Solutions
5. nanoComposix

*Disclaimer: Major Players sorted in no particular order

Table of Contents

1. 1. INTRODUCTION

1. 1.1 Study Deliverables
2. 1.2 Study Assumptions
3. 1.3 Scope of the Study

1. 4.1 Drivers

1. 4.1.1 Rising Nanotechnology Applications in the Medical Industry
2. 4.1.2 Rising Demand from the High-end Electronics Sector

1. 4.2.1 Volatility in Price of Gold
2. 4.2.2 Unfavorable Conditions Arising due to the Impact of COVID-19

1. 4.4.1 Bargaining Power of Suppliers
2. 4.4.2 Bargaining Power of Consumers
3. 4.4.3 Threat of New Entrants
4. 4.4.4 Threat of Substitute Products and Services
5. 4.4.5 Degree of Competition

1. 5.1 Application

1. 5.1.1 Imaging
2. 5.1.2 Targeted Drug Delivery
3. 5.1.3 Sensors
4. 5.1.4 In Vitro Diagnostics
5. 5.1.5 Probes
6. 5.1.6 Catalysis
7. 5.1.7 Other Applications

1. 5.2.1 Electronics
2. 5.2.2 Healthcare
3. 5.2.3 Chemicals
4. 5.2.4 Other End-user Industries

1. 5.3.1 Asia-Pacific

1. 5.3.1.1 China
2. 5.3.1.2 India
3. 5.3.1.3 Japan
4. 5.3.1.4 South Korea
5. 5.3.1.5 Rest of Asia-Pacific

1. 5.3.2.1 United States
2. 5.3.2.2 Canada
3. 5.3.2.3 Mexico

1. 5.3.3.1 Germany
2. 5.3.3.2 United Kingdom
3. 5.3.3.3 Italy
4. 5.3.3.4 France
5. 5.3.3.5 Rest of Europe

1. 5.3.4.1 South America
2. 5.3.4.2 Middle-East and Africa

1. 6.1 Mergers https://www.mordorintelligence.com/ru/industry-reports/gold-nanoparticles-market» target=»_blank»]www.mordorintelligence.com[/mask_link]