Een experimentele studie over de bereiding van gouden nanodeeltjes en hun eigenschappen.

摘要

Het onderzoek over de bereiding en de karakterisering van goudcolloiden behoort tot het domein van de nanomaterialen. Hiermee wordt bedoeld dat de afmetingen van deze materialen liggen tussen 1 en 1000 nm. De elektri sche, optische en magnetische eigenschappen van nanomaterialen kunnen im mers sterk verschillen van deze in het bulk materiaal. De specifieke rod e kleur van een goudsol is afkomstig van de zogenaamde plasmon resonanti e. Plasmon resonanties ontstaan wanneer de golflengte van het licht grot er is dan de afmeting van het nanodeeltje zelf. Hierdoor kunnen de elekt ronen van het nanodeeltje collectief gaan oscilleren bij een welbepaalde golflengte. Bovendien zijn de eigenschappen van de nanomater ialen sterk gerelateerd aan de vorm die ze aannemen. Zo vertonen sferisc he gouden nanodeeltjes een specifieke plasmonband in het elektronisch ab sorptiespectrum en vertonen gouden nanodraadjes twee plasmonbanden. Deze typische eigenschappen van goudcolloiden zijn uitermate interessant in de ontwikkeling van nanosensoren. Het fundamenteel onderzoek dat werd uitgevoerd handelt over verschillend e synthesetechnieken om goudcolloiden te bereiden en te karakteriseren. Daarom werden eerst enkele standaard technieken om sferische gouden nanodeeltjes te synthetiseren bestudeerd. Hierbij werd er een onderscheid gemaakt tussen de citraatreductiemethod e en de Brust methode. Bij de citraatreductiemethode worden de goudcollo iden in waterige oplossingen kinetisch gestabiliseerd door de aanwezige negatieve citraationen nog aanwezig in de oplossing. De Brust methode ge eft ons de mogelijkheid om goudcolloiden te stabiliseren in organische s olventen met behulp van chirale thiolen waardoor er chiraliteit kan word en geïntroduceerd op het oppervlak van de gouden nanodeeltjes. Er werden eveneens synthesetechnieken bestudeerd om gouden nanodeeltjes met verschillende vormen te fabriceren. Een volledige studie over de bereiding van gouden nanodraadjes in waterige oplossingen van een kationisch surfactant toont aan dat door een verhoging van de s urfactant concentratie in water de gemiddelde lengte kan toenemen van 10 0 nm tot meer dan 1000 nm. Dit opent perspectieven voor een synthese op grote schaal. Bovendien hebben we silica nanodeeltjes bereid die volledig omgeven zijn door een schil van goud. De plasmon resonantie van deze goudschillen ka n geregeld worden over een groot gebied van het elektronisch absorptiesp ectrum. Deze deeltjes zijn daarom potentiële kandidaten voor vele optisc he toepassingen. Er bestaan eveneens fysicochemische technieken om metaalcolloiden te ber eiden. Metaalcolloiden kunnen respectievelijk worden gevormd door lasera blatie van een bulk materiaal in eender welke oplossing en door de reduc tie van een goudzout gebruik makend van ultrasoon geluid (sonicatie). Me t behulp van een kationisch surfactant in chloroform was het mogelijk om met beide technieken het bulk goud te oxideren ter vorming van goudcomp lexen. In het geval van laserablatie kon de hypothese worden vooropgeste ld dat in de eerste fase van het ablatieproces bulk goud ioniseert alvor ens het zal reduceren ter vorming van goudcolloiden. In het geval van he t ultrasoon geluid verlaagt een nucleofiel de reductiepotentiaal van het goud en wordt het vervolgens geoxideerd door zuurstof uit de lucht. In beide gevallen werd er enkel na toevoeging van een reductans colloidaal goud gevormd.