A nanotechnológia ipari alkalmazásai
Dékány Imre
az MTA rendes tagja
SZTE Fizikai Kémiai és Anyagtudományi Tanszék MTA Szupramolekuláris és Nanoszerkezetű Anyagok
Kutatócsoport
A kolloid állapot az anyag természetes előfordulása
• Ha az anyag kolloid állapotban van, akkor beszélhetünk
• Kolloidokról, nanorészecskékről, pórusos anyagokról, nanoszerkezetű anyagokról
• Közös jellemző az a mérettartomány amely 1-100x10 m
• Természetben léteznek: anyagi tulajdonságok eltérnek a mikro- és makroszkópikus tulajdonságoktól.
• A fizikai és kémiai tulajdonságok a méret változtatásával
„hangolhatók, szabályozhatók:
• Uj tulajdonságokal rendelkező anyagok, pld.kompozit anyagok álltihatók elő → nanotechnológia
-9
Fizika
Kémia
Geotudomány
Környezet- tudomány
Biológia és Orvostudomány NANO
TUDOMÁNYOK
Az egyes tudományterületek megjelenése a nanovilágban
A kolloid háromszög
Diszperz rendszerek
Tenzidek Polimerek
Nanoszerkezetek
Funkcionalizált arany nanorészecskék
„Bionano”
rendszerek
Au nanorudak
300 400 500 600 700 800 900
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0
Abszorbancia
(nm)
525 nm
655 nm
625 nm
523 nm
The sensor concept
A. W. Snow, H. Wohltjen, N. L. Jarvis, NRL Review 45 (2002)
Electrodes
500 mm
•50 digits on each bus
•15 micron line and space IME 1525.3 M Au electrode ABTECH Scientific, Inc.
•18 digits on each bus
•300 micron line and space
10 mm
The response of Au:C
8=1:1 sensor to different xylene concentrations
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 200 400 600 800 1000 1200
t(s) I (mA)
x1=1.0 x1=0.8 x1=0.6 x1=0.4 x1=0.2
levegő
0 0.5 1 1.5 2
350 550 , nm 750
A,-
pH 3.5 pH ~8
pH ~6
Fig. 1. Spectra of Au:citrate 1:5 sol added cCys= 2 mM at various pH 1.a) and the kinetics of change at pH
~3,5 (1.b), cAu=0.4 mM, particle size: 13.6 4,7 nm .
1.a 1.b
Cys = 2 mM Au:citrate 1:5
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
350 550 , nm 750
A,-
1800 s 0 s
COO- NH3+
+ 3HN
-OOC
COO- NH3+
COO- NH3+
COO- NH3+
+ 3HN
-OOC
+ 3HN
-OOC
+ 3HN
-OOC
D=231 nm
- COO
NH
3 +
COO
-
NH
+ 3
COO - NH
3 +
COO-
NH3+
COO- NH3+
COO -
NH 3 +
COO - NH 3 +
COO Au
- NH
3 +
- COO
NH
3 +
COO
-
NH
+ 3
COO
-
NH
+ 3
COO - NH
3 +
COO - NH
3 +
COO-
NH3+
COO-
NH3+
COO- NH3+
COO- NH3+
COO -
NH 3 + COO -
NH 3 +
COO - NH 3
+ COO
- NH 3 +
Au Au Au
Au Au Au
Au Au
Citrate stabilized Gold nanoparticles functionalization by cystein
Cys
Fig. 2. TEM pictures of Au/citrate 1:5 sol (2. a) cAu=0.4 mM and (2. b) cAu=0.4 mM, cCys=2 mM
2.a 2.b
•Surface unmodified gold nanoparticles
•Au: citrate 1:5
•13.6 4.7 nm
•Large aggregate
•Network-like structure
K-H. Lee et al., Langmuir 2007, 23, 1435-1442
Preparation of gold nanorods on glass surface
300 400 500 600 700 800
0.00 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 0.12 0.13 0.14
Absorbance
(nm)
glass slide + Au nanorod
glass slide + „seed” Au
glass slide + MTMS
„Seed” Au nanoparticles on glass slide
Growing Au nanorods on glass slide (20 minutes)
Au nanorods on glass slide (40 minutes)
0.2% papain solution
0.5% saponite suspension
0.1% PDDA poly(diallyl-dimethyl-ammonium) chloride
Biofilmek preparálása:önszerveződő hibrid struktúrák
A
B
Lyzozime / saponite multilayers
Nanobiocomosites
Papaine / saponit multilayers
SPR curves of saponite and lysozime nanolayers (Binding layer: PDDA)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
35 40 45 50 55
SPR
Reflection (I/Io)
Pure gold
Multilayer structure 13 layers
HSA + +
+ + +
- - -
-
-
-
-
-
- -
- -
-
- -
-
-
-
-
-
- -
- - -
-
-
+ +
+
+ +
+
+
+ +
+
+ +
- - -
- -
- -
-
- -
- -
-
Core:
HSA nanparticles, d= 20 – 50 nm
(pH=3, Na2SO4in electrolytes) Shell:
NaPSS – Na-polytsyrene suphonate (pH=3, M=70 000 Da)
Chitosan (pH=3, )
HSA + +
+ + +
- - -
- - -
- - - -
- -
-
- - -
- -
- -
- -
- - -
- - +
+ +
+ +
+
+
+ +
+ + + -
- -
- -
Core: precipitated HSA nanoparticles d = 10 nm
Positively charged (pH=3) Shell:
Polystyrene sulphonate polyanion
Chitosane
polycatione (pH=3)
500 nm
HSA/PSS/ChisosanePSS core-shell nanocomposite particles
d = 100 – 400 nm
2009 10.31.
