Способы получения и области применения наноразмерных частиц оксида цинка

Введение 3
1. Литературный обзор 4
1.1. Свойства оксида цинка 4
1.1.1. Физические свойства оксида цинка 4
1.1.2. Химические свойства оксида цинка 5
1.2. Способы получения наночастиц оксида цинка 7
1.2.1. Метод химического осаждения 7
1.2.2. Получения наночастиц оксида цинка в форме цветков 9
1.3. Синтез наноструктур на основе оксида цинка 12
1.4. Методы анализа наночастиц оксида цинка 14
1.5. Синтез наночастиц с измененным изотопным составом цинка 20
1.6. Области применения наночастиц оксида цинка 25
1.7. Оценка потенциальной опасности для здоровья человека наночастиц оксида цинка 29
1.8. Биологическая активность наночастиц оксида цинка 33
1.9. Цитотоксичность НЧ ZnO, связанная с их растворением 35
1.10. Цитотоксичность НЧ ZnO, связанная с накоплением АФК в клетках 37
1.11. Оптические свойства синтезированных нанопорошков ZnO 38
2. Расчетно-экспериментальная часть 42
Выводы 46
Список использованных источников 47

Весь текст будет доступен после покупки

В последнее время исследователи все больше сосредотачиваются на многофункциональных наночастицах, способных совмещать разные характеристики, скажем, магнитные и полупроводниковые. Это приводит к существенному расширению сфер использования данных материалов. Оксид цинка – это недорогой полупроводник, играющий значимую роль в качестве функционального материала в различных технических областях. Являясь оптически прозрачным широкозонным полупроводником, он активно используется при производстве элементов полупроводниковых приборов, сенсоров, УФ-фильтров, солнечных панелей и прочего [1].
Особый интерес в последние десятилетия вызывают высокодисперсные формы ZnO в виде наночастиц, стержней, пленок [2, 3]. Одним из перспективных технических применений этих форм являются композитные материалы металл/оксид, в частности, Ag/ZnO, представляющие интерес как функциональные материалы для электроконтактов [4]. Функциональные свойства подобных композитов, как правило, улучшаются по мере увеличения дисперсности и однородности распределения оксидной фазы в металлической матрице.
Наноразмерный оксид цинка демонстрирует интересные оптоэлектронные свойства: наблюдается смещение полосы поглощения в коротковолновую область, рост ширины запрещенной зоны и интенсивная люминесценция в УФ-диапазоне [5]. Кроме того, это химически и термически стабильный материал, обладающий биоразлагаемостью и биосовместимостью, что делает его перспективным для использования в биосенсорах и биологических системах [6, 7, 8].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Литературный обзор
1.1. Свойства оксида цинка
1.1.1. Физические свойства оксида цинка
Молярная масса оксида цинка – 81,37 г/моль, плотность 5,67 г/см3; температура плавления ~1975°C (при давлении 1 атм). Оксид цинка представляет собой преимущественно белый кристаллический порошок, что объясняется наличием в электронной структуре идеального d-уровня (d-d переходы, ответственные за окраску соединения, исключены). При нормальных условиях оксид цинка кристаллизуется преимущественно в гексагональной вюртцитовой структуре (гексагональная система, рис. 1).


Рисунок 1 - Две проекции кристаллической структуры гексагонального оксида цинка. а) проекция по оси с на плоскости с кислородными концами (001); б) проекция перпендикулярно оси с. Голубые сфера – кислород, оранжевые – цинк. Элементарная ячейка показана красными пунктирными линиями [9].
В гексагональной элементарной ячейке оксида цинка, содержащей 2 формульные единицы ZnO, атомы цинка тетраэдрически окружены атомами кислорода [9, 10].

Весь текст будет доступен после покупки

1 Угай Я.А. Введение в химию полупроводников. — М.: Высшая школа, 1975. — 302 с.
2 Сергеев Г.Б. Нанохимия. — М.: Изд-во МГУ, 2003. — 288 с.
3 Hadis M., Umit O. Zinc Oxide: Fundamentals, Materials and Device Technology. — Weinheim: WILEY-VCH, 2009. — 488 p.
4 Braunovich M., Konchits V., Myshkin N. Electrical contacts. Fundamentals, applications and technology. — London; New York: CRC Press, 2006. — 639p.
5 Шапорев А.С. Гидротермальный синтез и фотокаталитическая активность нанодисперсных порошков ZnO // Сб. тез. докл. XШ Междунар. научной конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов». — М., 12–15 апреля 2006. — Т. 4. — С. 478.
6 Zhou J., Xu N.S., Wang Z.L. Dissolving behavior and stability of ZnO wires in biofluids: A study on biodegradability and biocompatibility of ZnO nanostructures // Adv. Mater. — 2006. — Vol. 18. — P. 2432–2435.
7 Chiu W., Khiew P., Cloke M., Isa D., Lim H., Tan T., Huang N., Radiman S., Abd-Shukor R., Hamid M., Chia C. Heterogeneous Seeded Growth: Synthesis and Characterization of Bifunctional Fe?O?/ZnO Core/Shell Nanocrystals // J. Phys. Chem. C. — 2010. — Vol. 114. — P. 8212–8218.
8 Sounderya N., Zhang Y. Use of Core/Shell Structured Nanoparticles for Biomedical Applications // Recent Patents on Biomedical Engineering. — 2008. — Vol. 1. — P. 34–42.
9 Большая российская энциклопедия. Оксид цинка [Электронный ресурс] // Большая российская энциклопедия. — 2023. — URL: https://bigenc.ru/c/oksid-tsinka-88583a (дата обращения: 09.06.2025).
10 Handbook of transparent conductors [Электронный ресурс] // Большая российская энциклопедия. — 2023. — Режим доступа: https://bigenc.ru/b/handbook-of-transparent-conductors-ff207a (дата обращения: 09.06.2025).
11 Heiland G., Kunstmann P., Pfister H. Polare Eigenschaften von Zinkoxyd-Kristallen // Zeitschrift fur Physik. — 1963. — Bd. 176, № 4. — S. 485–497.
12 Mariano A.N., Hanneman R.E. Crystallographic Polarity of ZnO Crystals // Journal of Applied Physics. — 1963. — Vol. 34, № 2. — P. 384–388.
13 Anthrop D.F., Searcy A.W. Sublimation and Thermodynamic Properties of Zinc Oxide // Journal of Physical Chemistry. — 1964. — Vol. 68, № 8. — P. 2335–2342.

Весь текст будет доступен после покупки