Документ описывает синтез квантовых точек сульфида серебра в наноэмульсии, акцентируя внимание на изменении окраски растворов в зависимости от размера наночастиц. Метод синтеза заключается в использовании нанореакторов для создания мелких и крупнее наночастиц, с подтверждением их присутствия с помощью лазерного луча. В ходе эксперимента установлено, что увеличение размера наночастиц приводит к более насыщенной окраске растворов.

3. Введение
Одним из широко исследуемых полупроводников является
сульфид серебра. Наночастицы сульфида серебра хорошо
поглощают электромагнитное излучение и способны выступать в
качестве катализаторов в окислительно-восстановительных
реакциях под действием света. Большой интерес к этим
наночастицам обусловлен их высокой чувствительностью к
свету определенной длины волны. Такая особенность позволяет
использовать квантовые точки сульфида серебра как
высокочувствительные фотокатализаторы, при этом затраты
материала будут минимальны в связи с крошечными размерами,
а активность будет максимальной.
Кластерами называются нанообъекты, состоящие из
сравнительно небольшого числа атомов или молекул, от единиц
до сотен тысяч. Кластеры имеют наноразмеры по трем
направлениям. Квантовые точки - это кластеры
полупроводников к числу которых относится сульфид серебра.
При уменьшении размеров полупроводниковых частиц начинает
играть роль так называемый квантовый эффект.

4. При этом свойства наночастиц сильно зависят от их размера и
существенно отличаются от свойств макрообъектов.
Необходимость получения квантовых точек разного размера
заставляет разрабатывать различные методы синтеза. Одним
из них является синтез наночастиц в наноэмульсии. Этот метод
удобен, прост и позволяет получать наночастицы с небольшим
разбросом размеров. Синтез квантовых точек в каплях
наноэмульсии – своеобразных нанореакторах, это позволяет не
только получать наночастицы, но и одновременно их
стабилизировать. Присутствие наночастиц в жидкости можно
доказать как за счет изменения окраски наноэмульсии, так и
наблюдая след луча лазера при прохождении его через
жидкость с квантовыми точками.
Растворы квантовых точек обладают отличительной окраской,
характерной для каждого полупроводника. Так, например,
наночастицы сульфида кадмия в жидкой среде при дневном
свете имеют желтую окраску, а сульфида серебра –
коричневую. С увеличением размера квантовых точек цвет
жидкости становится более насыщенным.

5. Цель работы: Синтез квантовых точек сульфида серебра, наблюдение
изменения окраски жидкости в зависимости от размера наночастиц.

6. Оборудование и материалы:
1. мешалка магнитная,
2. мешальник магнитный,
3. палочка для извлечения мешальника,
4. пипет-дозаторы переменного объема,
5. наконечники для пипет-дозаторов,
6. лазерная указка,
7. колбы конические с притертой пробкой №1 и
№2,
8.раствор аэрозоля ОТ (диоктилсульфосукцината
натрия (C8H17)O2CCH2CH(SO3Na)CO2(C8H17)) в
н-гексане,
9. водный раствор нитрата серебра AgNO3 ,
10. водный раствор сульфида натрия Na2S,
11. секундомер,
12. линейка с миллиметровыми делениями,
13. фотографии, сделанной на атомно-силовом
микроскопе с масштабом.

7. Порядок выполнения работы:
Опыт №1 «Синтез квантовых точек сульфида серебра»
1. Взять 2 конических колбы с притертой пробкой емкостью 50 мл.
2. Положить в них мешальники магнитные.
3. Налить в каждую колбу по 10 мл раствора аэрозоля ОТ в гептане и
поставить колбы на магнитные мешалки.
4. Аккуратно дозатором налить в колбы:
А) 0,05 мл водного раствора AgNO3 в колбу №1,
В) 0,15 мл водного раствора AgNO3 в колбу №2.
Будьте внимательны с точностью дозаторов! 1 мл = 1000 мкл. (ЭНШ)
5. Плотно закрыть колбы притертыми пробками, чтобы не происходило
испарения гептана.

8. 6. Включить магнитные мешалки. 250 об./мин.Растворы сразу после
добавления водной фазы станут мутными. Это произошло
образование эмульсии воды в гептане с размером капель ~ 1 мкм. 1
мкм = 10-3 м = 1000 нм.
7. Продолжать перемешивать растворы, пока они не станут
прозрачными и бесцветными.Произошло образование наноэмульсии
воды в гептане. Размер водных капель в такой наноэмульсии
составляет 20-30 нм.Эти капли являются нанореактором. В них и
будет происходить синтез квантовых точек сульфида серебра.
8. С помощью дозатора медленно и аккуратно добавить в колбы:0,05 мл
водного раствора Na2S в колбу №1,0,15 мл водного раствора Na2S в
колбу №2.
9. Осторожно перемешать содержимое легким вращением колб.

9. 10. Включить магнитные мешалки и перемешивать растворы пока они не
станут абсолютно прозрачными. Приблизительное время перемешивания
- 15 мин.
11. Посмотрите, не остались ли на дне колб капель водного раствора.
Надо перемешивать пока не растворятся все капли.(ЭНШ)
12. Вытащить мешальники из колб при помощи палочки для извлечения
мешальников.
13. Обнаружить наличие квантовых точек сульфида серебра при помощи
лазерного луча (см. рисунок справа). Луч становиться видимым так как
отражается от поверхности наночастиц.

10. Опыт №2
«Наблюдение изменения окраски жидкости в зависимости от размера
наночастиц»
Обратите внимание, что цвет растворов в колбах №1 и №2
различается.
В колбу №1 добавили растворы с меньшей концентрацией реагентов,
поэтому образовались более мелкие наночастицы сульфида
серебра. Цвет раствора светло-коричневый.
В колбу №2 добавили растворы с большей концентрацией реагентов,
поэтому образовались более крупные наночастицы сульфида.
Окраска раствора - буро-коричневая.

11. Вывод:
В ходе лабораторной работы были синтезированы квантовые точки
сульфида серебра в наноэмульсии. Синтез проводился в
наноэмульсии, в каплях водной фазы, которые служили
нанореакторами. Размер квантовых точек зависел от размера
нанореакторов.
Дополнительной проверкой размеров получившихся наночастиц
сульфида серебра является оценка их размера по фотографии,
сделанной на атомно-силовом микроскопе с помощью линейки и с
учетом масштаба, нанесенного на рисунок.
Для сульфида серебра было наглядно продемонстрировано, как
размер наночастиц влияет на цвет дисперсных растворов: с
увеличением размера частиц цвет растворов становился более
насыщенным. Визуализация квантовых точек невозможна
невооруженным глазом, поэтому для доказательства их
присутствия в растворе использовался лазерный луч.

12. Это наиболее простой способ определения существования
наночастиц в растворе, поскольку лазерный луч не виден в
жидких средах, не содержащих наночастицы. При пропускании
лазерного луча через жидкость, содержащую наночастицы,
например, квантовые точки сульфида серебра, луч отчетливо
виден в объеме жидкой фазы. Такой эффект достигается за счет
рассеивания (многократного отражается) проходящего луча
лазера от поверхности наночастиц.