чних структур з атомарної точністю, таких як супрамолекулярні функціональні одиниці в живих організмах [2].
У рамках двох згаданих напрямків існує широкий спектр способів синтезу і збірки, починаючи від біологічних методів для молекул здатних до самосборке і закінчуючи ускладненими хімічними методами осадження та різноманітними хімічними і фізичними аерозольними техніками для створення кластерів або наночастинок з подальшим їх диспергированием або зв'язуванням в консолідовані форми [5, 7 - 11]. Віднесення до того чи іншого напрямку приготування проводиться в залежності від ключової стадії, що входить до даний метод і в значній мірі визначальною основні показники одержуваного наноматеріалу [6].
Так, наприклад, до напрямку знизу вгору будуть ставитися наступні методи: осадження з газової фази (конденсація інертного газу [11], хімічна парова конденсація [11, 12], плазмове напилення [13], спалювання в полум'ї [14], термічний піроліз [15], електрораспиленія: [16] ); осадження з розчинів; (золь-гель метод [6], використання носіїв [17, 18], електроосадження [19], радіоліз [20] (відновлення; солей металів під дією сольватованих електронів і вільних радикалів) і фотоліз фотолабільних комплексів металів [21]).
До напряму зверху вниз відносяться: механічне: диспергування [22], травлення [6], термоліз [23], лазерна абляція [24]; акустична кавітація [25]; (ультразвукова обробка) і гідродинамічна кавітація [26] (золь-гель розчин перемішується при швидкому стискуванні і сильному нагріванні в суперкритичних умовах, що вивільняються - гідродинамічні бульбашки відповідають за нуклеацию, зростання та охолодження наночастинок).
1.2 Основні закономірності формування нанофаз в розчині
Необхідно відзначити, що «вологий хімічний» синтез (осадження з розчинів з використанням відновлюючого агента) у відкритий 150 років тому М. Фарадеєм [27], отримав найбільше поширення при створенні каталітично активних наночастинок металів [7] Перший відтворений синтез такого роду був здійснений J. Turkevich з співр., які отримали частки Au розміром 20 нм шляхом відновлення [AuCl4] - цитратом [28]. Ними також був запропонований механізм: ступеневої формування: наночастинок шляхом нуклеации, росту і агломерації.
Отримання наночасток в рамкахподхода «знизу вгору» в рідкій? фазі відбувається за допомогою контрольованих хімічних, реакцій і самосборки [29]. В узагальненому вигляді схему формування наночастинок металу в розчині можна представити таким чином [7]:
xMn + + nxe-? M0n (кластер)
Термодинамічно рушійна сила для формування нової фази повинна врівноважуватися вільної поверхневою енергією маленької частинки. У процесі утворення нової фази, вільна поверхнева енергія управляє зростанням колоїдної частинки, при цьому кожна частка знаходиться в локальному стані рівноваги з розчинником [30].
У дисперсіях, що містять як великі, так і маленькі частинки, концентрація розчиненої речовини вище поряд з маленькими частками, а дифузійний потік розчиненого речовини спрямований від маленьких частинок до великих. У результаті маленькі частинки зменшуються в розмірах і розчиняються, а великі збільшуються в розмірах, тобто має місце так зване «дозрівання Оствальда» [30].
Модель, запропонована для пояснення осадження з розчину, грунтується на діаграмі Ла Міра (Мал. 1), яка ілюструє залежність концентрації від часу в ході осадження за умови, що концентрація нуклеація є лімітуючої стадією процесу.
Малюнок 1. Діаграма Ла Міра. Концентрація розчиненої речовини до і після нуклеации як функція часу
Спочатку концентрація розчиненого речовини зростає, і як тільки вона досягає критичного значення насичення, відбувається нуклеація. Це призводить до зниження концентрації розчиненого речовини, і Стах знижується до Сmin, при якій процес нуклеації поступається місцем процесу зростання. Подальше зниження концентрації пов'язано із зростанням частинок, який продовжується до тих пір, поки концентрація не досягне рівноважного значення. Однак, необхідно відзначити, що модель Ла Міра не враховує стабілізацію виникають частинок [30].
. 3 Стабілізація наночастинок металів
Незважаючи на широкий спектр методів синтезу наночастинок, описаний в розділі 1.1, в процесі створення наноструктурованих матеріалів важливо враховувати, що «будівельні блоки» для цих матеріалів зберігають свої унікальні властивості до тих пір, поки вони не консолідовані. Таким чином, існує два критичних моменти:
) контроль розміру і складу компонентів нанокластеров, чи є вони аерозольними частками, порошками, напівпровідниковими точками або іншими нанокомпонен...
