«kimyo» kafedrasi “umumiy kimyo” fanidan

Nanozarrachalarning sintezi va ularni stabillash usullari

Nanokimyoda ishlatiladigan va tadqiq etiladigan 1÷10 nm. kattalikka ega zarrachalar kolloid kimyo usullariga o‘xshash kondensatlash va disperslash orqali sintez etiladi[31]. Masalan, mexonokimyoviy maydalash, gaz fazasidan kondensatlash, plazmakimyoviy usulda sintez etish va boshqalar. Bu usullar nanokompozitlar, nanomateriallar yaratishga imkon beradi.

Boshqa guruh usullarga, o‘ta past haroratda kondensatlash, kimyoviy va fotokimyoviy qaytarilish, lazer yordamida bug‘lash (parga aylantirish) va keyinchalik kondensatlash kabi usullar misol bo‘ladi. Bu usullar yordamida yangi materiallar yaratish katta muammo hisoblanadi.
Nanokimyoda, zarrachalar alohida atomlar asosida olinsa “pastdan yondashish” usuli, disperslash yordamida olinsa “yuqoridan yondashish” usuli deb aytiladi.
“Pastdan yondashish” usuliga: a) Kimyoviy usullar, masalan, oksidlanish
2H₂S+O₂=2[S]+2H₂O; qaytarilish Ag₂O+H₂=2[Ag]+H₂O, o‘rin almashish AgNO₃+KJ=[AgJ]+KNO₃ reaktsiyalarga asoslangan usullar hamda b) fizikaviy usullar–kondensatlash, suyuqlikda cho‘ktirish yoki bug’lashga asoslangan usullar misol bo‘la oladi. Bu usullar kolloid kimiyada ham ishlatiladi.
Nanokimyo “Pastki chegarasi” atomlar “Ustki chegarasi” klasterlardagi atomlar soni hisoblanadi. Qaysi atomlar sokida kimyoviy hossalarning o‘zgarishi to‘xtasa, o‘sha son “Ustki chegara” xisoblanadi. Nanokimyo o‘lchami bir xil yoki bir-biriga juda yaqin nonozarrachalar olinishiga xarakat qilinadi, ularning strukturasi olinish usuliga qarab o‘zgaradi. Masalan, disperslash yordamida olingan zarracha dastlabki materiyaning tuzilishini saqlaydi, kondensatsiya usulida olinganda zarrachada atomlarning joylashishi turlicha bo’ladi va bu ularning elektron tuzilishiga ta’sir etadi.
Kimyoviy qaytarilish usuli suyuq fazada, suvli va suvsiz muhitlarda amalga oshiriladi. Metall zarrachalari olinsa boshlang‘ich ob’ekt sifatida uning tuzidan foydalaniladi. Qaytaruvchilar sifatida alyumogidridlar, borgidridlar, gipofasfat, formaldegid ishlatiladi.
Kimiyoviy qaytarilish usuli ko‘p olishlik jarayon hisoblanadi, shuning uchun unga oksidlovchi-qaytaruvchi juditlarning tarkibi va kontsentratsiyasi, t^o, pH ta’sir etadi. Mitsella, emulsiya va dendromerlarda zarrachalar soni bo‘yicha reaktsiya o‘tkazish usullari. Emulsiya, SFM ning mitsellalari, dendramerlar o‘ziga xos nanoreaktorlar sifatida qaraladi.

12-rasm

Dendrimerlar-yangi tipdagi makromalekulalar bo’lib, ular yuqori molekulyar massaga ega, eritmalarning qovushqoqligi nisbatan past bo‘lib, eritmalar xajmiga shakli va fazoviy tuzilishga ega. Ularning o‘lchami 2—5 nm. atrofida bo’lib, tarmoqlangan bo‘ladi, molekulalarining oxrida kutubli guruxlar saqlanadi. Makromolekulalarda markaziy yadro va takrorlanadigan oralig‘ birlik bor bo’lib, ularning soni kam bo’lsa-uch o‘lchamli sferik tizim shaklida bo’ladi.

Nanozarrachalar g‘ovaklik strukturalarda, masalan, chokitlarda ham sintez qilinadi, chunki ularning g‘ovaklari va kakallarining o‘lchami ma’lum kattalikka ega. Metall zarrachalari olinganda ularning bug’lari tseometda kondensatlanadi.
SFM moddalar eritmalarining ma’lum kontsentratsiyalarida (QQM dan yuqor kontsentratsiyada) tizimlar, ya’ni mitsellalar hosil qiladi. Molekulalarning qutubli qismi tashqarida bo’lgan mitsellalar to‘g‘ri, ichkarida bo’lgan teskari mitsella deyiladi. Makromolekulalar nonozarrachalarning sirti qoplab stabilizatorlar rolini ham bajaradi.
Metall nanozarrachalarining olishning bir necha xil metaodlari mavjud [32, 33, 34]. Masalan, kumush nanozarrachalar sintezlashning quyidagi metodlarini ko’rsatib o’tish mumkin.