Preview

Российские нанотехнологии

Расширенный поиск
Том 13, № 3-4 (2018)
Скачать выпуск PDF

САМООРГАНИЗУЮЩИЕСЯ СТРУКТУРЫ И НАНОСБОРКИ

3-9 64
Аннотация

Показано, что бис-четвертичные соли 4,4’-дипиридила (виологены) стимулируют J-агрегацию анионных цианиновых красителей в водном растворе. Сделан вывод, что имеется определенная аналогия в поведении многозарядных неорганических и органических катионов: оба типа поликатионов вызывают «самосборку» упорядоченных J-агрегатных структур из димеров. Установлено, что на «платформе» J-агрегатов из анионных цианиновых красителей и дикатионов виологенов формируются мультихромные J-агрегаты с участием катионных цианиновых красителей. Таким образом, речь идет о «самосборке» высокоорганизованных структур, в которые наряду с фоточувствительными экситонными полупроводниками из органических красителей включены π-сопряженные органические молекулы, которые могут участвовать во вторичных темновых процессах разделения зарядов экситонов Френкеля.

10-15 59
Аннотация

Изучено влияние двухзарядных неорганических и органических катионов на процессы агрегации анионных индогептаметинцианиновых красителей в водных растворах. Показано, что эффективное образование J-агрегатов с узкими экситонными полосами поглощения в ИК-области спектра с λmax = 920 нм характерно только для красителя с SO3–-группами в 6,6’-положениях бензоиндоленинового цикла. Установлено, что особенно эффективна в качестве J-агрегирующего агента бис-четвертичная соль на основе α-пиколиния, которая вызывает J-агрегацию при концентрации, близкой к концентрации красителя. Из приведенных данных с очевидностью следует, что введение сульфогрупп  в 6,6’-положениях бензоиндоленинового цикла создает оптимальные условия для упаковки молекул индоленинового красителя под действием многозарядных катионов в высокоорганизованную структуру типа «кирпичной кладки». Показано, что J-агрегаты индогептаметинцианинового красителя являются фотоэлектрическими преобразователями для ИК-области спектра.

НАНОМАТЕРИАЛЫ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО И КОНСТРУКЦИОННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

16-20 67
Аннотация

Исследовано влияние содержания наполнителя на спектры оптического поглощения, электропроводность и морфологию поверхности тонких пленок нанокомпозитов поли-п-ксилилен — олово (ППК-Sn). Синтез пленок проводили в вакууме методом криохимического синтеза на подложках из полированного кварца, ситала и кремния. После завершения синтеза образцы некоторое время до измерений находились на воздухе. При увеличении содержания наполнителя обнаружено немонотонное изменение морфологии поверхности пленок (методом атомно-силовой микроскопии) и спектров поглощения. Анализ спектров показал, что при концентрации наполнителя С ≤ 9 об.% олово в композите находится в окисленном состоянии SnO2, а при С = 12 об.% — в металлическом.  С увеличением С от 4 до 12 об.%. наблюдается возрастание проводимости нанокомпозитов более чем на 7 десятичных порядков c резким изменением в области С ≈ 9–12 об.%. Проводимость пленки из наночастиц (С = 100 об.%) оказалась низкой и сопоставимой со значением для композитов с С = 4–5 об.%. С понижением температуры от 300 до 15 К сопротивление образца с С = 12 об.% уменьшалось, а для всех других образцов — возрастало по активационному закону. Энергия активации при увеличении концентрации наполнителя до 9 об.% уменьшалась, а для образца с С = 100 об.% — увеличилась почти на порядок. Наиболее значительные изменения свойств и морфологии поверхности нанокомпозитов наблюдаются при концентрации ~9 об. %, которая, по-видимому, является порогом перколяции.

21-27 62
Аннотация

Впервые получен в условиях окислительной полимеризации in situ гибридный дисперсный магнитный материал на основе поли-3-амино-7-метиламино-2-метилфеназина (ПАММФ), в котором наночастицы Fe3O4 диспергированы в электроактивной полимерной матрице. По данным ПЭМ и СЭМ наночастицы Fe3O4 имеют размеры 4 < d < 11 нм. Методом ИК-спектроскопии установлено, что рост полимерной цепи осуществляется путем присоединения С–N между 3-аминогруппами и пара-положением фенильных колец по отношению к азоту. Исследованы химическая структура и фазовый состав, магнитные и термические свойства полученных наноматериалов в зависимости от условий синтеза. Показано, что полученный нанокомпозитный материал Fe3O4/ПАММФ является суперпарамагнитным и термостабильным.

УСТРОЙСТВА И ИЗДЕЛИЯ НА ОСНОВЕ НАНОМАТЕРИАЛОВ И НАНОТЕХНОЛОГИЙ

28-31 83
Аннотация

Предложена простая технология изготовления графен-кремниевого фотодиода с барьером Шоттки. CVD-графен перенесен на полимерную подложку методом ламинирования. Затем полимерная пленка с графеном приклеена к поверхности кремниевой пластинки термокомпрессией. Контакты на графен и кремний нанесены серебряной пастой. Изготовленный таким методом фотодиод обладает следующими характеристиками: чувствительность 0.37 А/Вт; внешняя квантовая эффективность 0.88; нормированная эквивалентная мощность шума 1 пВт/Гц1/2. Эти данные получены для длины волны излучения 520 нм. Диапазон регистрации электромагнитного излучения фотодетектором составляет 320–1100 нм.

32-37 58
Аннотация

Показано, что анионные индогептаметинцианиновые красители различного строения образуют  в водном растворе смешанные металлокомплексные J-агрегаты под действием многозарядных неорганических катионов. На основании измерения фотопроводимости слоев из смешанных металлокомплексных J-агрегатов установлено, что фотоотклик наноразмерных фотопреобразователей для ИК-области спектра значительно возрастает по сравнению с показателями для J-агрегата индивидуального красителя. Сделан вывод, что формирование новых высокоорганизованных структур методом «самосборки» J-агрегатов из нескольких красителей может рассматриваться как перспективная нанотехнология получения органических полупроводников с улучшенными фотосвойствами.

НАНОФОТОНИКА

38-48 77
Аннотация

Исследована роль окружения на динамику процессов фотовыжигания интенсивности красно-инфракрасной фотолюминесценции (ФЛ) гибридных наночастиц кремния (нчSi/SiOx) при возбуждении непрерывным лазерным излучением (410 и 635 нм) в различных средах (в атмосфере гелия или кислорода при пониженных давлениях, в растворах четыреххлористого углерода, в полимерных матрицах и в вакууме). Установлено, что присутствие электроноакцепторных молекул или соединений  в компонентах среды увеличивает скорость фотовыжигания люминесценции (фоточувствительность) нчSi/SiOx. Наименьшая фоточувствительность наблюдается, когда наночастицы находятся  в вакууме или в атмосфере гелия. Показано, что скорость фотовыжигания зависит от длины волны возбуждающего излучения. Предложен механизм фоточувствительности нчSi/SiOx, основанный на перезарядке центров, участвующих в процессе фотолюминесценции и находящихся в оксидной оболочке или на интерфейсе «ядро—оболочка».

НАНОБИОЛОГИЯ

49-56 88
Аннотация

Статья посвящена созданию многофункционального нанокомпозита состава GO@Fe3O4@DOX, содержащего оксид графита, наночастицы суперпарамагнитного оксида железа и лекарственный препарат доксорубицин. Созданный материал сочетает функцию двойного магнитного и молекулярного нацеливания на опухолевые ткани. Первоначально для создания композита на поверхность оксида графита (GO) химически осаждали суперпарамагнитные наночастицы Fe3O4, при этом получали двойной композит GO@Fe3O4. Затем полученный материал связывали с противоопухолевым лекарственным препаратом доксорубицином (DOX) и получали тройной композит состава GO@Fe3O4@DOX. Для характеристики морфологии, фазового состава, магнитных и оптических свойств синтезированных в работе образцов были использованы методы термогравиметрического и рентгенофазового анализа, измерения магнитной восприимчивости, просвечивающей электронной микроскопии, УФвидимой и спектроскопии комбинационного рассеяния (КР).

В результате проведенного исследования найдено оптимальное соотношение оксида графита, оксида железа и доксорубицина для создания материала, который может быть прообразом нового лекарственного препарата. В работе доказано вхождение лекарственного препарата доксорубицина и оксида железа в композит, что делает возможным использование внешнего магнитного поля для адресной доставки лекарства к пораженным тканям. Показано, что композит стабилен в течение месяца в растворах с физиологическим значением рН.
57-63 339
Аннотация

В работе представлены результаты исследований по влиянию наночастиц (НЧ) железа, цинка, меди, введенных в питательную среду Мурасиге — Скуга (МС) вместо солей металлов, на содержание хлорофилла в листьях, длину и активность корней растений перца Capsicum annuum, выращенных  в асептических условиях. Показано, что длина корней растений, выращенных на питательной среде с наночастицами металлов, в зависимости от дозы НЧ и элемента была на 7–118 % больше, чем  у растений, выращенных на стандартной питательной среде. Активность корней подопытных растений на 18–98 % превышала активность корней растений из контрольной группы. Содержание хлорофилла в листьях перца, выращенного на среде с наночастицами железа и меди, было на 3–59 % больше по сравнению с количеством хлорофилла у растений, выращенных на стандартной питательной среде МС. При этом введенные в питательную среду эффективные концентрации НЧ железа (3.0, 0.3, 0.06 мг/л), были соответственно в 1.9, 18.7 и в 93.3, раза меньше, чем концентрация железа  в ионной форме (в пересчете на металл), содержащегося в стандартной среде МС; концентрации НЧ цинка (0.4, 0.08, 0.016 мг/л) — в 4.9, 24.5, 122.5 раза меньше концентрации ионов цинка в пересчете на металл в МС; концентрации НЧ меди (0.004; 0.0008; 0.00016 мг/л) — в 1.6, 8.0 и в 40.0 раза меньше, чем концентрация меди в пересчете на ионы меди в составе стандартной среды МС.

МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ «НАНОМАТЕРИАЛЫ И ЖИВЫЕ СИСТЕМЫ» (NLS-2018), КАЗАНЬ, 2018

64-68 94
Аннотация

В работе изучена связь между условиями синтеза, структурой и свойствами разработанной авторами инженерной наноструктурированной композитной циркониевой керамики на основе бадделеита (природного минерала диоксида циркония) и модифицирующих добавок. Разработанные композиты обладают высокими физико-механическими свойствами, по уровню не уступающими, а по ряду качеств даже превосходящими аналогичные керамики из преципитированного диоксида циркония (плотность — до 0.95 от теоретической; твердость — до 12 ГПа, модуль Юнга — 220 ± 15 ГПа; вязкость разрушения — до 9 МПа∙м0.5). Показано, что введение углеродных нанотрубок (УНТ) изменяет физико-механические свойства полученных керамик — несколько снижает твердость, но при этом происходит рост вязкости разрушения KC (более чем на 10 %).

69-75 124
Аннотация

Наночастицы меди и оксида меди — перспективные кандидаты на роль «новых антибиотиков». Однако характеристики их воздействия на микроорганизмы в зависимости от природы дисперсионной среды и времени хранения суспензий до конца не изучены, что ограничивает возможности практического применения.

Проводилась сравнительная оценка эффектов свежеприготовленных и суточных суспензий наночастиц меди и оксида меди размером 100 нм на бактерии E. coli с помощью биолюминесцентного теста. В качестве дисперсионных сред использовались дистиллированная вода и физиологический раствор, концентрация наночастиц составляла 1…0.0001 г/л. Выявлены существенные различия антибактериальных свойств свежеприготовленных суспензий наночастиц оксида меди и меди. В обоих типах дисперсионных сред коллоидные растворы оксида меди оказали значительное токсическое действие во всех исследуемых концентрациях (выживаемость бактерий составила менее 20–40 %). Для наночастиц меди отмечено антибактериальное действие только при 1 г/л (выживаемость менее 50 %) в свежих водных дисперсиях и при 0.01…1 г/л в растворах на основе физиологической жидкости (выживаемость 15–75 %), т.е. в данном случае существенна роль дисперсионной среды. Суточное выдерживание растворов привело к значительному снижению токсичности коллоидных систем наночастиц оксида меди как в воде, так и в физиологическом растворе, тогда как антибактериальное действие суспензий наночастиц меди практически не менялось вне зависимости от типа среды. Причиной данных явлений могут быть отмеченные изменения устойчивости коллоидных систем, сопровождающиеся процессами агрегации наночастиц.

Полученные результаты указывают на важность учета природы дисперсионной среды и времени хранения суспензий наночастиц на основе меди для эффективного использования их в качестве противомикробных агентов.

76-81 87
Аннотация

Криохимические подходы использованы для синтеза гибридных систем, представляющих собой криомодифицированную β-форму диоксидина (частицы размером 30–350 нм), содержащую наночастицы серебра или меди (со средним размером 5–18 нм). Полученные гибридные композиты  и их прекурсоры были включены в биополимерные криоструктуры на основе желатина и альгината кальция. Гибридные композиты на основе металлов и антибактериальных препаратов проявляют большую активность к подавлению роста E. coli 52, S. aureus 144 и M. cyaneum 98, чем их составляющие по отдельности.

82-87 75
Аннотация

Многостенные углеродные нанотрубки (МУНТ) «Таунит М ®» вводили крысам самцам линии Вистар перорально (с питьевой водой) в течение 100 суток в дозах 0 (контроль); 0.01; 0.1; 1.0 и 10 мг/кг массы тела (м. т.). В печени, почках, селезенке, головном мозгу и семенниках определяли содержание 21 химического элемента (Al, Ba, Be, V, Fe, Cd, Co, Li, Mg, Mn, Cu, As, Ni, Pb, Se, Ag, Sr, Tl, Cr, Cs, Zn) методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Выявлено снижение содержания  в органах животных, получавших МУНТ, ряда токсичных элементов, включая As, Cd, Pb, Tl, Ni, Ba, Be, а также элементов с недостаточно установленной функцией — V, Sr и Ag. Одновременно наблюдалось снижение содержания Se в большинстве биосубстратов и повышение уровня Al в печени. Отсутствие определенной зависимости указанных эффектов от дозы наноматериала или их максимальное проявление при низкой (0.1 мг/кг м. т.) и сверхнизкой (0.01 мг/кг м. т.) дозе, по-видимому, указывают на системную природу и комплексный механизм действия МУНТ на элементный гомеостаз.

88-91 116
Аннотация

Наночастицы металлов и их оксидов рассматриваются как основа для создания антибактериальных средств нового поколения. Стоматологические препараты — одна из перспективных сфер их применения. Получены опытные образцы и проведены микробиологические исследования на микрофлоре зубного налета водных растворов наночастиц Fe3O4, SnO, ZnO, Ag, Cu с размерами 10–100 нм и массовой концентрацией 1.53–10.12 мг/л. Исследование воздействия коллоидных растворов на культуру микрофлоры зубного налета показало, что антибактериальные свойства преимущественно зависят от химического состава частиц дисперсной фазы. Наиболее эффективными оказались дисперсные системы, содержащие магнетит с исходной концентрацией 2.11 мг/л, а также серебро (2.39 мг/л), медь (2.07 мг/л) и оксид цинка (7.03 мг/л). Результаты проведенного исследования могут быть использованы при создании перспективных ополаскивателей полости рта и других антибактериальных препаратов на основе водных растворов наночастиц металлов и оксидов металлов.

92-97 81
Аннотация

Получены и охарактеризованы микрокапсулы на основе эмульсии Пикеринга с оболочкой из наночастиц природного кремнезема и полиэлектролитных слоев хитозана и альгината. Устойчивые эмульсии получены путем стабилизации капель додекана смесью наночастиц и катионного ПАВ цетилтриметиламмония бромида, после чего на поверхность капель дисперсной фазы эмульсии наносили полиэлектролитные слои с помощью последовательной адсорбции. Выявлена зависимость размера капсул от концентрации ПАВ и показано влияние нанесенных полиэлектролитных слоев на механическую устойчивость капсул. Также показано повышение механической устойчивости капсул при желировании слоя альгината оболочки ионами кальция. В качестве оптимальных условий создания капсул рекомендовано использовать 10–3-М раствор бромида цетилтриметиламмония для стабилизации эмульсии Пикеринга на основе наночастиц природного кремнезема и последующее нанесение оболочки состава хитозан / альгинат кальция / хитозан. При этом получаются механически устойчивые капсулы со средним диаметром 6 мкм.

98-103 94
Аннотация

В работе исследовалось влияние содержания в среде наночастиц диоксида кремния, магнетита  и углеродных нанотрубок, а также магнитных металлополимерных нанокомпозитов на основе ненасыщенных дикарбоксилатов кобальта (II), никеля (II) и железа: итаконата и цитраконата железа, малеинатов никеля, кобальта и железа на рост почвообразующего микромицета Trichoderma asperellum. В результате обнаружена токсичность для массовой доли 10–4 нанокомпозита, полученного термическим разложением малеината кобальта, в питательной среде. Для остальных наночастиц ни острой токсичности, ни существенной ингибиции роста микромицетов выявлено не было. Выявлено, что концентрации (1–5)·10–6 массовых долей в среде для всех видов частиц неспецифически усиливают вторичный рост гриба.

104-107 80
Аннотация

Представлены результаты исследования реактивных изменений гиппокампа крыс на фоне интраназального введения наночастиц TiO2. На основании иммуногистохимического исследования гиппокампа животных выявлено повышение чувствительности эндотелиальных клеток сосудов  и макроглии к эндотелиальному фактору роста сосудов гиппокампа опытной группы животных. Показано усиление экспрессии глиального кислого фибриллярного белка (GFAP), что свидетельствует об увеличении числа реактивных астроцитов в указанной области мозга под влиянием НЧ TiO2.  На основании проведенного исследования сделан вывод о компенсаторных реакциях в гиппокампе, сопровождающихся активацией астроцитов, процессов ангиогенеза и нарушением нейроглиального соотношения при воздействии НЧ TiO2.



ISSN 1992-7223 (Print)