самодвижущиеся коллоидные частицы на основе сегментированных нанонитей
, ,
Московский государственный университет имени M. В.Ломоносова, г. Москва, 119991;
эл. почта: *****@***com
Активные коллоиды, находящиеся в неравновесном термодинамическом состоянии вследствие воздействия внешних электрических или магнитных полей, света, химических реакций или гидродинамических сдвиговых течений, представляют собой достаточно сложный объект, и их исследование находится на ранней стадии. Интересным примером активных коллоидов являются самодвижущиеся частицы. Такие частицы могли бы стать своеобразными моторами для микроскопических устройств, осуществляющих различные полезные функции, например, доставку лекарств к заданным клеточным целям или сборку микроскопических машин. Нитевидные наноструктуры, состоящие из двух и более сегментов на основе каталитически активных (Pt, Au, Rh), оптически активных (Ag, Au, Cu) и ферромагнитных (Fe, Co, Ni) материалов, представляют собой один из вариантов практической реализации самодвижущихся частиц. Движение таких наноструктур вызвано возникновением электрофоретических потоков, появляющихся при разложении H2O2 на каталитически активных сегментах структуры.
Сегментированные наностержни были получены путём темплатного электроосаждения с использованием в качестве матрицы пористых пленок анодного оксида алюминия (АОА). Матрицы АОА получали анодированием в 0,3 М щавелевой и 0,1 М ортофосфорной кислотах при температуре 0 – 5 °С и постоянных напряжениях 120 и 185 В, соответственно. Диаметр пор составлял 150 и 245 нм. В результате электрохимического осаждения из раствора, содержащего 0,01 М Na3[RhCl6] и 0,5 М NaCl при постоянном потенциале осаждения Ed = -0,3 В в матрицах АОА получали нанонити Rh [1]. Золотые сегменты формировали методом электрокристаллизации Au из цитратного электролита золочения марки 04-ЗГ производства НПП «Экомет». Удаление золотого слоя, напыляемого в качестве токосъёмника проводили в 4 М растворе Br2 в метаноле, матрицу АОА растворяли в 3 М водном растворе NaOH. Таким образом были получены наностержни различной длины, состоящие из двух сегментов: Au и Rh (см. рис. 1), длина которых варьировалась с помощью кулонометрического контроля процесса электроосаждения. В результате изучения траекторий наностержней в воде и водных растворах H2O2 были определены их параметры движения.
Рис. 1. Микрофотография наностержней, состоящих из двух сегментов: Au (белые сегменты) и Rh (серые сегменты).
В рамках научно-исследовательского проекта по получению сегментированных нанонитей были исследованы особенности формирования активных коллоидных частиц и их свойства. Отдельное внимание было уделено изучению структуры пористых матриц АОА [2], темплатному электроосаждению нанонитей Rh [1], Co [3], Cu [4] и Fe [5], а также разработке метода перевода коллоидных частиц из водных растворов в органические растворители [6].
Благодарность. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ 14-13-00809.
Публикации по гранту
[1] Leontiev A. P., Brylev O. A., Napolskii K. S., Electrochim. Acta, 2015, 155, 466 (doi: 10.1016/j. electacta.2014.12.073).
[2] Roslyakov I. V., Koshkodaev D. S., Eliseev A. A., Hermida-Merino D., Petukhov A. V., Napolskii K. S., J. Phys. Chem. C, 2016, 120, 19698 (doi: 10.1021/acs. jpcc.6b05268).
[3] Leontiev A. P., Roslyakov I. V., Vedeneev A. S., Napolskii K. S., rf. Invest., 2016, 10, 548 (doi: 10.1134/S1027451016030113).
[4] Noyan A. A., Leontiev A. P., Yakovlev M. V., Roslyakov I. V., Tsirlina G. A., Napolskii K. S., Electrochim. Acta, 2016, отправлена в редакцию.
[5] Goncharova A. S., Sotnichuk S. V., Semisalova A. S., Kiseleva T. Yu., Sergueev I., Herlitschke M., Napolskii K. S., Eliseev A. A., J. Sol-Gel Sci. Technol., 2016, отправлена в редакцию.
[6] Sapoletova N. A., Kushnir S. E., Kushnir A. E., Kocherginskaya P. B., Kazin P. E., Napolskii K. S., RSC Adv., 2016, отправлена в редакцию.
