Prezentace bakalářských témat
zaměřených na studium nanočástic
(FYZIKÁLNÍ A MATERIÁLOVÁ CHEMIE)
doc. RNDr. Jiří Sopoušek, CSc.
Laboratoř syntézy a analýzy
nanostruktur
Centrum nano- a
mikrotechnologií
(ved. Prof. Pinkas)
Ústav chemie
Přírodovědecká fakulta MU
(ředitel doc. Mazal)
Středoevropský technologický institut MU
Stabilita a rovnováhy binárních
nanočástic kovů
(J. Sopoušek, GACR 14-12653S)
Obsah
• Syntéza nanočástic (NPs) slitin a anorganických
látek
• Charakterizace NPs
• Sledování vlastností NPs
a kompaktních materiálů
• Seznam bakalářských témat
Snímek z
literatury
(zakázaná
symetrie Ag)
Snímek našich Ag-Cu NPs (HRTEM)
Naše Ag-Cu NPs v roztoku (SAXS)
Syntéza nanočástic
Syntéza v roztocích (organické prekursory
kovů, redukční metody, nevodné syntézy,…)
•SnAg-nano, CuNi-nano, CuAg-nano (ověřování fázových
diagramů nanoslitin)
•AgCu-nano (termodynamika)
•ZnO, TiO2 (catalytické účinky)
Mikrostruktura AgSn NPs (SEM)
připravených redukčně za 0°C
Volné AgCu NPs připravené
solvotermální syntézou za 230°C
Charakterizace NPs
Zetasizer Nano ZN (Malven)
Měření NPs v roztocích
• Měření hydrodynamické
velikosti (po syntéze)
• Měření Zeta-potenciálu
(Elektrostatická stabilizace)
• Hledání podmínek pro
optimální stabilitu (např.
pH)
Stérická stabilizace
Elektrostatická stabilizace
Elektronová mikroskopie a
XRD (spolupráce s UFM
AVČR)
• Transmisní EM (TEM)
• Rastrovaci EM (SEM)
• Teplotně závislá XRD
Kompaktní slitina (SEM)Agregace Ag NPs
Vlastnosti nanočástic
Sledované rozdíly:
• Změny teplot fázových transformací (tání,
eutektické teploty, spinodální rozpad)
• Změny spektrálních vlastností (UV/Vis,
povrchový plasmon)
• Katalytické účinky
• Povrchová funkcionalizace (stabilizační)
• Působení na tkáňové kultury (spolupráce s
LF, Dr. Bernard)
Simultánní termická analýza
STA409
Metody: DSC, DTA, MS, KC
(STA449: DSC/TG, FTIR)
Snížení bodu tání Sn NPs:
Position [°2Theta] (Cobalt (Co))
50 60 70 80 90 100
Counts
0
200
400
600
800
pokracovani Cu-Ag-obalene-vakuum_I46_430°C
Silver 30.9 %
Copper 27.4 %
Platinum ( 41.7 %
Spinodální rozpad AgCu na Ag a
Cu bohaté fáze (XRD)
Fluorescenční spectrometrie
Spektrometr Lumina: cela pro kapalné a práškové
vzorky. Pro studium koloidních roztoků
nanočástic a kvantových teček (QDs)
CdSe quantum dots [lit]
Koloidní Au a Ag různé velikosti,
tvaru a stabilizace povrchu [lit].
Povrchový plasmon Ag NPs [lit].
Vlastnosti materiálů a
nanočástic kovů a jejich slitin
Janusovy nanočástice AgNi [lit].
Vypočítaný fázový diagram Ag-Sn běžné slitiny (vlevo) a jejích
nanočástic o velikosti 40 nm (vpravo).
Snížení bodu tání a
latentního tepla Sn NPs jako
funkce velikosti [lit].
Janusovy mikročástice CuNi.
Cu
Cu
Ag-nano
Lom po mechanické zkoušce
Compact Ag
Flimsy Ag
0 10 20 30 40
Diameter / nm
0
0.1
0.2
0.3
Normalizeddistributionfunction
Method
TEM (max. 8.5nm)
DLS (max. 16,0nm)
Ag-nano (normalized size distribution)
Particle size distribution
Note: DLS provides
the hydrodynamic
diameter
Aplikace NPs
Povrchová funkcionalizace (nosiče léčiv,
kontratní látky, …)
Alternativy pájení pomocí NPs
Nanoprint 2D a 3D
http://mems.soe.ucsc.edu/printed_m
aterials.html
Vypsaná témata
(předběžná zadání)
 Příprava a charakterizace
nanočástic kovů
 Příprava nanočástic
vybraných oxidů kovů
 Charakterizace nanoslitin
 Vlastnosti opticky
aktivních nanočástic
Materiálová chemie
Fyzikální chemie
 Stabilita a extrakce
nanočástic v polárních a
nepolárních rozpouštědlech
 Termodynamika a fázové
transformace nanoslitin
 Spektrální vlastnosti
nanočástic a kvantových
teček
 Výpočty a predikce fázových
diagramů nanoslitin
Přednášky (J. Sopoušek): C6335 Nanočástice podzimní semestry
C6730 Fázové rovnováhy jarní semestry
Pobyty ERASMUS (doc. P. Brož)
Vlastní nápady
studentů vítány