Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году


Автор: norAdmin


Синтез и изучение строения соединений лантана (III) и церия (III) с аспарагиновой кислотой

Аннотация: Значительная часть современных исследований посвящена синтезу и изучению строения соединений редкоземельных элементов с биолигандами – это те лиганды, которые участвуют в биохимических процессах. Особый интерес для изучения представляют соединения редкоземельных элементов с аминокислотами, так как они являются важнейшими биолигандами, природными наноразмерными молекулами. В ходе работы были синтезированы соединения лантана (III) и церия (III) с аспарагиновой кислотой. Получены белые кристаллические осадки для систем «LaAsp» (1:2) и «Ce-Asp» (1:3). С помощью оптической микроскопии доказано принципиальное отличие кристаллов синтезированных соединений (по форме и размерам) от кристаллов исходных веществ, используемых для синтеза. Результаты ИК-Фурье спектроскопии показали, что ионы металлов взаимодействуют с карбоксильной группой аспарагиновой кислоты. Результаты, полученные при спектрофотометрическом анализе надосадочной жидкости для системы «La-Asp» (1:2), позволили смоделировать пространственную структуру данного соединения с учётом количества аспарагиновой кислоты, связываемой с ионами лантана (III). Синтезированные соединения являются перспективными для дальнейшего их применения в медицине.

Процессы нитризации подзатворного диэлектрика и их влияние на изменение плотности межслойных состояний МДП-структур

Аннотация: Процессы, протекающие в системе кремний-кислород-азот, представляет большое практическое значение, поскольку диэлектрические слои из материалов этой системы широко применяются в качестве барьеров для проникновения примесей, элементов накопительных конденсаторов, полевых изолирующих слоев и т.д. Интерес к созданию таких диэлектриков повысился в связи с использованием в технологических процессах этапа быстрого термического отжига, сопровождающегося возникновением на поверхности раздела быстрых поверхностных состояний и механических напряжений. В результате исследования определено что МДП-структурах изменение порогового напряжения, связано с захватом электронов на образующиеся при этом в объеме полупроводника ловушки. МДП-структуры с азотированным оксидом по сравнению с обычным оксидом обладают лучшей стабильностью. Исследования показали, что подавление процесса образования состояний на поверхности раздела зависит от степени азотирования. Характеристики МДП-структур под воздействием облучения существенно зависят от температуры и длительности быстрой термической нитризации.

Влияние свободной валентности на электронное строение радикалов н-спиртов

Аннотация: В работе представлены результаты исследования влияния свободной валентности (при отрыве атома водорода) на электронное строение радикалов нспиртов на примере радикалов производных н-гептанола (C●H2(CH2)6OH, CH3C●H-(CH2)5OH, C2H5C●H-(CH2)4OH, C3H7C●H-(CH2)3OH, C4H9C●H-(CH2)2OH, C5H11●HCH2OH, C6H13C●H-OH, C7H15O●). Оптимизация геометрии и нахождение распределения электронной плотности в указанных соединениях получено методом функционала плотности B3LYP/6-311++G(3df,3pd) 6d 10f. Электронное строение выбранных молекул и радикалов исследовано в рамках «квантовой теории атомов в молекуле» (QTAIM): вычислены электронные параметры атомов и атомных групп, изучено распределение спиновой плотности, количественно охарактеризованы понятия «радикальный центр» и «свободная валентность». Рассмотрены индуктивный эффект и переносимость атомных групп, составлена качественная шкала групповых электроотрицательностей. Проведено сравнение возмущающего действия различных атомных групп, в том числе содержащих свободную валентность, на углеводородную цепь, посредством сравнения интегральных параметров групп, входящих в состав исследуемых соединений, с параметрами «стандартных» групп.

Зеленый синтез наночастиц серебра. Комплементарные методы исследования

Аннотация: В настоящей работе представлены результаты исследования зеленого или биосинтеза наночастиц серебра с использованием водных экстрактов листьев клена и дуба. Эффективность процесса синтеза, размер и форма образующихся наночастиц изучены с помощью методов спектроскопии УФ-видимого диапазона, динамического светорассеяния, атомно-силовой и сканирующей электронной микроскопии. Установлено, что образование наночастиц серебра сопровождается появлением в электронных спектрах водных экстрактов полосы плазмонного резонанса, максимум которой зависит от концентрации нитрата серебра и находится в диапазоне ~420-429 нм в спектрах листьев клена, а в спектрах экстрактов дуба наблюдается сдвиг в сторону больших длин волн ~425-435 нм, что соответствует формированию наночастиц большего размера. Согласно данным динамического светорассеяния размер наночастиц в экстрактах клена составляет ~60-68 нм, а в образцах дуба ~107 нм. Зафиксированные с помощью атомно-силовой и сканирующей электронной микроскопии различия в размерах и форме наночастиц, полученных в фитоэкстрактах клена и дуба, объясняются различным составом биоактивных веществ в растениях, участвующих в восстановлении ионов серебра и стабилизации поверхности наночастиц серебра.

Оценка свойств нанокомпозита фукоидан/Fe3O4 как транспортного агента ковалентно связанного молекулярного груза

Аннотация: Магнитоуправляемый транспорт лекарственных веществ с целенаправленным высвобождением молекулярного груза способствует расширению возможностей клинической терапии. В работе исследуется возможность создания наночастиц, на основе фукоидана модифицированного магнетитом, для биомедицинских целей. Изучена возможность иммобилизации модельного фибринолитического фермента с помощью сшивающего агента. Максимальная загрузка фермента составляет 2,06±0,09% масс. Размер частиц с иммобилизованной альтеплазой по данным сканирующей электронной микроскопии составил 94,4±24,3 нм, гидродинамический диаметр – 370 нм, дзета-потенциал – -1,66±0,06 мВ. Намагниченность насыщения образца составляет 6 Гс·см3/г. Для пониманиямеханизмов высвобождения молекулярного груза проведены исследования с использованием различных моделей: нулевой порядок, модель Вейбулла, уравнение Хилла, модель Хигучи, модель Корсмейер-Пеппаса. Использование математического моделирования показало, что наилучшей моделью для описания этого процесса является кинетическое уравнение Корсмейер-Пеппаса (r2 = 0,97), а процесс высвобождения контролируется диффузией Фика. Полученный биокомпозитный материал является перспективным кандидатом в качестве наноносителя для ферментативного агента.

Механизм изменения наноструктуры пленок смешанных оксидов молибдена-ванадия в процессе твердофазной фотополимеризации

Аннотация: В работе приведены результаты изучения характера изменения топологии поверхности в результате фотостимулированной полимеризации фоторезистных слоев на основе высших оксидов – неорганических полимеров. С использованием атомносиловой микроскопии выполнено исследование изменения наноструктуры поверхности тонких пленок смешанных оксидов молибдена-ванадия (V2O5:MoO3 = 3:2) в процессе УФ-стимулированной полимеризации. Фрактальный анализ атомно-силовых изображений позволил установить, что твердофазная полимеризация в смешаннооксидных слоях, полученных путем конденсации соответствующих оксокислот, протекает с участием смешанных оксоолигомеров по 3D-механизму. При этом теряется анизотропия, характерная для исходной пленки и обусловленная направленной агломерацией лентообразных смешанных оксоолигомеров, входящих в ее состав. Развивающиеся в смешаннооксидном слое полимеризационные процессы приводят к образованию агломератов зерен, состоящих из четко огранённых псевдокристаллитов нанометрового размера. Одновременно в процессе экспонирования происходит твердофазная рекристаллизации аморфизированной оксидной пленки, результатом чего является увеличение значения среднего отклонения профиля поверхности. В процессе избирательного кислотного травления происходит обнажение скрытой внутренней структуры фоточувствительного оксидного слоя и дробление псевдокристаллитов, что приводит к снижению шероховатости поверхности до исходной величины. Указанные особенности структуры фоточувствительных смешаннооксидных пленок MoO3/V2O5 имеют принципиальное значение для создания неорганических фоторезистов.

Особенности формирования текстуры в материалах на основе гексаферрита стронция при синтезе из нитрат-органических прекурсоров

Аннотация: Изучены процессы получения гексаферрита стронция (материал постоянных магнитов) в реакциях горения с последующей термообработкой нитрат-органических прекурсоров, содержащих глицин или поливиниловый спирт. Образование железо-глициновых комплексов органических компонентов прекурсоров оказывает влияние на формирование морфологии получаемых образцов. При использовании глицин-содержащих систем в ходе горения возникает разветвленная волокнистая текстура материала с протяженными внутренними полостями, где имеются удлиненные оксидные частицы. Такие образцы обладают более высокой коэрцитивной силой, внешнее магнитное поле существенного влияния на формирование текстуры в ходе горения не оказывает. Установлено наличие генерирования зарядов в прекурсорах при их горении, что проявляется в появлении разности потенциалов земля – прекурсор. В данном случае возникновение меньших по интенсивности зарядов позволяет получить образцы с более высокой намагниченностью, а также с большей способностью к повышению магнитных характеристик при дальнейшей термомагнитной обработке.

Синтез и диагностика газочувствительных наноструктур на основе соединений молибдена

Аннотация: В последние годы активно исследуются различные дихалькогениды переходных металлов, которые представляют интерес для множества областей применений, в том числе газовых сенсоров. В данной работе газочувствительные наноструктуры на основе дисульфида молибдена и оксида молибдена получены гидротермальным методом. Химический состав поверхности полученных образцов исследован с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Проанализированы газочувствительные свойства синтезированных структур к парам изопропилоовго спирта и ацетона при вариации температуры детектирования. Показано, что в результате термообработки при 150°С происходит частичное окисление дисульфида молибдена. Отжиг образцов MoS2 при 400°С приводит к полному окислению до MoO3. Анализ газочувствительных свойств структур показал, что максимальный отклик к парам изопропилового спирта и ацетона имеет оксид молибдена во всем исследуемом температурном диапазоне. Как дисульфид молибдена, так и оксид молибдена показывают лучший отклик к парам изопропилового спирта по сравнению с ацетоном.

Жидкофазный синтез фосфатов кальция в присутствии галловой кислоты

Аннотация: Жидкофазным синтезом из водных растворов хлорида кальция и гидрофосфата аммония при мольных соотношениях Са/Р 1,0-1,67 и величине рН 5-11 в присутствии полифенольного соединения (галловой кислоты) получены кислые, средние и основные фосфаты кальция. Методами рентгенофазового анализа и ИК-спектроскопии показано, что в слабокислой среде (рН 5-6) при мольном соотношении Са/Р 1,0 образуется брушит, размеры элементарной ячейки которого могут уменьшаться в присутствии галловой кислоты. В щелочной среде (рН 8-11) полифенольное соединение хелатирует ионы кальция, что приводит к образованию аморфизированного фосфата кальция, который после прогрева при 800°С превращается в β-трикальцийфосфат и гидроксиапатит. Выявлено, что наличие галловой кислоты способствует образованию основного фосфата кальция при более низком мольном соотношении (Са/Р 1,5), чем для стехиометрического гидроксиапатита (Са/Р 1,67). Методом термического анализа показано, что жидкофазный синтез фосфатов кальция в присутствии галловой кислоты способствует переходу брушита в пирофосфат кальция, а аморфизированных фосфатов кальция – в трикальцийфосфат и гидроксиапатит, при высокотемпературной обработке.

Воздействие FeSO4 и нанокластерных полиоксометаллатов на окисление персульфатом фенола в спиртовой среде

Аннотация: Изучены каталитические свойства FeSO4, нанокластерного железомолибденового полиоксометаллата {Mo72Fe30} и нанокластерного молибденового полиоксометаллата {Mo132} при окислении фенола в этанолоизобутанольном растворе персульфатом. Для определения продуктов окисления, фенола, этанола и изобутанола кислотной природы в реакционную смесь в каждом эксперименте добавлялся сульфокатионит КУ-2, чтобы катализировать реакцию этерификации кислотных продуктов окисления с исходными спиртами. Продукты кислотной этерификации идентифицировались методом газо-жидкостной хроматографии с масс-спектроскопическим детектором. По конверсии фенола, этанола и изобутанола проведено сравнение каталитических свойств гомогенного катализатора FeSO4 (аналогичного реактиву Фентона) с гетерогенными катализаторами (полиоксометаллатами). Эти данные позволяют предполагать возможность дальнейшего поиска гетерогенных катализаторов, содержащих в своем составе Fe и Mo, при деструкции фенола перекисными соединениями.