سنتز نانو ذرات طلا
تهیه نانو ذرات طلا( AuNPs)
هنگامی که ذره ای از فلز Au از نظر اندازه با طول موج نور مرئی(۴۰۰ تا ۷۵۰ نانومتر) قابل مقایسه باشد، با نور برخوردی با آن برهمکنش ایجاد می کند.رنگ محلول AuNPs بستگی به خواص فیزیکی یعنی اندازه و شکل NPs دارد.
حجم و شکل یک نانو ذره مشخص می کند که چگونه با نور برهمکنش می کند و همین برهمکنش عامل تعیین کننده رنگ محلول NPs به شمار می رود . به عنوان مثال رنگ قرمزی که در نتیجه تشکیل AuNPs مشاهده می شود مربوط به جذب شدید نور سبز (طول موج ۵۲۰ نانومتر) برخوردی با NPs می باشد.محلول سیترات که معمولا برای احیای یون های طلا به کار می رود علاوه بر نقش احیا کنندگی به دلیل تشکیل لایه ای از آنیون های سیترات جذب شده بر روی سطح AuNPs ،آن ها را از همدیگر جدا نگه داشته و از تجمع آن ها جلوگیری می کند.حضور این سوسپانسیون کلوئیدی را می توان به وسیله انعکاس پرتولیزر از ذرات آشکار کرد. با به کار بردن آنیون های کوچکتر امکان فشردگی و تجمع بیشتر NPs و تغییر به رنگ های دیگر وجود دارد. هنگامی که محلولی غلیظ از یک الکترولیت قوی نظیر NaCl به محلول حاوی Au NPs اضافه می شود، غلظت بالای یون ها باعث حذف نیروهای دافعه الکترو استاتیکی بین آن ها و در نتیجه تجمع NPs می شود.کاهش فضای بین NPs ناشی از این تجمع تا حدی است که فضای بین آن ها کمتر از قطر متوسط AuNPs می شود.در این حالت محلول طول موج های بزرگتر (۶۵۰ نانومتر) را جذب می کند و به رنگ آبی به نظر می رسد.چنانچه مقدار بیشتری از الکترولیت اضافه شود ،NPsبیشتر تجمع یافته و رسوب می کنند و محلول شفاف می شود.اما در صورت افزایش یک محلول الکترولیت ضعیف یا غیر الکترولیت ،دافعه الکترواستاتیکی بین AuNPs پوشیده شده از آنیون های سیترات از بین نرفته و محلول همچنان قرمز به نظر می رسد.بنابر این می توان گفت که محلول AuNPs مانند یک حسگر الکترولیتی عمل می کند که تغییر رنگ شدید محلول به دلیل تجمع القایی آن ها از طرف الکترولیت می باشد.
مواد و وسایل مورد نیاز:
مواد لازم برای ۲۵ بار آزمایش:
محلول هیدروژن تترا کلرو آورات( HAuCl4 ) ، ۰۰۱/۰ مولار ماده جامد HAuCl4 جاذب رطوبتی است و از این رو بسته ۱ گرمی آن را تهیه نموده و همه آن را مصرف کنید. برای این منظور ۰/۱ گرم از HAuCl4.3H2O را در بالن حجمی ۲۵۰ میلی لیتری با استفاده از آب دوبار تقطیر حلکنید تا یک محلول استوک ۰۱/۰ مولار از یون های Au (ΙΙΙ) حاصل شود.برای تهیه با غلظت ۰۰۱/۰ مولار مورد نیاز در این آزمایش ،۲۵ میلی لیتر از محلول استوک را در بالن حجمی ۲۵۰ میلی لیتری با استفاده از آب دوبار تقطیر رقیق کنید.
محلول تری سدیم سیترات، ۱% -مقدار ۵/۰ گرم از تری سدیم سیترات Na3C6H5O7.H2O)) را در بالن حجمی ۵۰ میلی لیتری با استفاده از آب دوبار تقطیر حل کرده و رقیق کنید. محلول ۱ مولار سدیم کلرید NaCl )) :5/. گرم نمک Nacl را در ۱۰ میلی لیتر آب دوبار تقطیر حل کنید.
وسایل:
ارلن ۵۰ میلی لیتری،میله همزن مغناطیسی، گرم کن و همزن،پوینتر لیزری، قطره چکان
روش کار:
۲۰ میلی لیتر از محلول ۰۰۱/۰ مولار HAuCl4 را به یک ارلن ۵۰ میلی لیتری منتقل کنید.میله همزن مغناطیسی را درون آن انداخته و بر روی گرکن و همزن مغناطیس قرار داده و اجازه دهید در هنگام بهم خوردن به جوش بیاید.
حدود ۲ میلی لیتر از محلول ۱% تری سدیم سیترات را به محلول در حال جوش اضافه کنید.Au NPs به تدریج با احیای Au(ΙΙΙ) به وسیله سیترات تشکیل می شوند .موقعی که محلول به رنگ قرمز تیره درآمد یا ۱۰ دقیقه سپری شد ،ارلن را از روی گرمکن بردارید.
به کمک پوینتر لیزری و انعکاس پرتو لیزر از روی AuNPs معلق در محلول می توان وجود آن ها را ثابت کرد.
به دلیل اینکه پوینتر لیزری نور پلاریزه نشر می کند پوینتر را می توان در جهتی قرار داد که پرتو ظاهر یا ناپدید شود .موقعی که پرتولیزری از منظری قابل مشاهده است ،از منظر دیگر عمود بر جهت اول غیر قابل مشاهده است.
مقدار اندکی از محلول AuNPs را به درون دو لوله آزمایش بریزید .یکی از آن ها را به عنوان رنگ شاهد نگه دارید و به لوله آزمایش دیگر ۵ تا ۱۰ قطره از محلول NaCl ۱ مولار اضافه کنید.با افزودن NaCl ،NPs به هم نزدک تر می شوند و رنگ محلول حاوی NPs تغییر می کند.
منبع:کتاب آزمایشگاه نانو