dr Rafał Szukiewicz WROCŁAWSKIE CENTRUM BADAŃ EIT+ WYDZIAŁ FIZYKI I ASTRONOMI UWr

WYTWARZANIE I ZASTOSOWANIE NANOCZĄSTEK O OKREŚLONYCH WŁAŚCIWOŚCIACH

WROCŁAWSKIE CENTRUM BADAŃ EIT+

WIELKOŚCI OBSERWOWANYCH OBIEKTÓW FIZYCZNYCH

Promień Słońca 7 • 10 8 m

Wysokość piramidy 145 m

Kwiatek 3 • 10 -2 m

Promień Ziemi 6 • 10 6 m

Pantofelek 1 • 10 -4 m

Atomy 3 • 10 -10 m

Długość samochodu 2,5 m

Nanotranzystor 1,5 • 10 -7 m

NANOCZĄSTKI ZASTOSOWANIE

NANO-TECHNOLOGIA

BIOMEDYCYNA

ELEKTRONIKA

TEKSTYLIA

ENERGIA CHEMIA

PRZEMYSŁ

ŚRODOWISKO

NANOCZĄSTKI ZASTOSOWANIE

ELEKTRONIKA

•NANOELEKTRONIKA

•NOŚNIKI DANYCH O DUŻEJ GĘSTOŚCI ZAPISU

•MAGNESY O DUŻEJ MOCY

•KROPKI KWANTOWE

•LASERY KWANTOWE

TEKSTYLIA

•TKANINY TECHNICZNE

•TKANINY PLAMOODPORNE

•TKANINY ELEKTROPRZEWODZĄCE

•TKANINY MEDYCZNE/OPATRUNKI

•TKANINY UTRZYMUJĄCE CIEPŁO

ENERGIA

•OGNIWA FOTOWOLTAICZNE

•BATERIE LITOWO JONOWE

•TKANINY POCHŁANIAJĄCE UV

•FARBY Z „OGNIWAMI SŁONECZNYMI”

CHEMIA

•CZUJNIKI CHEMICZNE

•CZUJNIKI GAZÓW

•NANOFARBY

•TYNKI/ZAPRAWY

•POKRYCIA DACHOWE

•ZNAKOWANIE

PRZEMYSŁ

•NANOPIGMENTY

•MEMBRANY I FILTRY

•POWŁOKI SAMOCZYSZCZĄCE

•POWŁOKI ODPORNE NA ŚCIERANIE

•POWŁOKI ANTYBAKTERYJNE

ŚRODOWISKO

•KATALIZATORY

•OCZYSZCZANIE WODY

•MATERIAŁY MAGAZYNUJĄCE WODÓR

•FILTRY SŁONECZNE

BIOMEDYCYNA

•BIOMARKERY

•LEKI O KONTROLOWANYM UWALNIANIU

•IMPLANTY KOŚCI

•CERAMIKA STOMATOLOGICZNA

•CZYNNIKI KONTRASTUJĄCE

NAJCZĘŚCIEJ STOSOWANE NANOCZĄSTKI

•NANOSREBRO

•DITLENEK TYTANU

•NANOZŁOTO

•NANOPALLAD

•NANOMIEDŹ

•NANOPLATYNA

•DITLENEK CYRKONU

•DITLENEK CYNKU

•GRAFEN, NANORURKI, FULERENY

NANOCZĄSTKI WEB OF SCIENCE

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

Lic

zb

ap

pu

blik

acji

Liczba publikacji dla zapytania "nanoparticle*"

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

Lic

zb

ap

pu

blik

acji

Liczba publikacji dla zapytania "nanoparticle* toxic*"

NANOCZĄSTKI DEFINICJA

http://eng.thesaurus.rusnano.com/upload/iblock/dfc/nanomaterial1.jpg

Wymiar Kształt

0D nanometrowe rozmiary we wszystkich kierunkach np. (kropki kwantowe)

1D nanometrowe rozmiary w dwóch wzajemnie prostopadłych kierunkach np. (druty, rurki, pręty)

2D nanometrowy rozmiar w jednym kierunku np. (warstwy, studnie)

3D materiały zbudowane z kryształów o rozmiarach nanometrowych

Nanomateriał – „materiał”, którego jeden z wymiarów zewnętrznych nie przekracza 100 nm

NANOCZĄSTKI WŁAŚCIWOŚCI - POWIERZCHNIA

Biointerphases, Vol. 2, No.4, December 2007

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Od

sete

k at

om

ów

na

po

wie

rzch

ni [

%]

Całkowita liczba atomów

NANOCZĄSTKI WŁAŚCIWOŚCI - TEMPERATURA

Phys. Rev. A 13, 2287–2298 (1976)

NANOCZĄSTKI WYTWARZANIE

Nanotechnologie R.W. Kelsall, I.W. Hamley, M. Geoghegan

top-down

bottom-up

NANOCZĄSTKI WYTWARZANIE

top-down • Mielenie • Litografia • Obróbka – laser, wiązka jonów

bottom-up • Syntezę chemiczną w fazie gazowej, ciekłej bądź stałej • Metody osadzania z fazy gazowej:

• Fizyczne osadzanie z fazy gazowej (PVD) • Chemiczne osadzanie z fazy gazowej( CVD)

• Stałoprądowe wyładowanie jarzeniowe; rozpylanie magnetronowe; próżniowe osadzanie z łuku elektrycznego

• Epitaksja z wiązki molekularnej (MBE) • Metody koloidalne • Metody zol-żel • Osadzanie elektrolityczne

NANOCZĄSTKI WYTWARZANIE

Phys. Chem. Chem. Phys., 2011, 13, 19270–19284

NANOCZĄSTKI WYTWARZANIE - WŁAŚCIWOŚCI

Katedra Technologii Środowiska Wydział Chemii UG

NANOCZĄSTKI WYTWARZANIE - WŁAŚCIWOŚCI

Katedra Technologii Środowiska Wydział Chemii UG

NANOCZĄSTKI LABORATORIUM BADANIA STRUKTURY CIAŁA STAŁEGO

Ciśnienie bazowe w komorze analizy 5x10-11mbar,

Komora reaktora wysokociśnieniowego

Komora preparacyjna

Komora analizy Komora dystrybucyjna

Komora ładowania próbek

Magazyn próbek

Komora STM/AFM

NANOCZĄSTKI LABORATORIUM BADANIA STRUKTURY CIAŁA STAŁEGO

NANOCZĄSTKI ZASTOSOWANIE - KATALIZA Mo(112)

M.S. Chen, D.W. Goodman 306 (2004) Science

NANOCZĄSTKI ZASTOSOWANIE - KATALIZA Mo(112)

M.S. Chen, D.W. Goodman 306 (2004) Science

NANOCZĄSTKI WYTWARZANIE – UPORZĄDKOWANE STRUKTURY

Li F, Parteder G, Allegretti et al (2009) Two-dimensional manganese oxide nanolayers on Pd(100): the surface phase diagram. J Phys: Condens Matter 21:134008

Au / W(112)

NANOCZĄSTKI WYTWARZANIE – REKONSTRUKCJA/PRZEBUDOWA

Warstwa palladu na molibdenie (111) zaraz po

naparowaniu.

Wygrzanie warstwy palladu do 630 oC .

Schemat powstałych piramid.

Obraz LEED powierzchni z mikropiramidami.

Widać rzędy atomowe !!!

NANOCZĄSTKI WYTWARZANIE - ZMIANA STRUKTURY ELEKTRONOWEJ

Powierzchnia molibdenu (110) pokryta warstwą srebra.

Powierzchnia molibdenu (110) pokryta warstwą samaru.

Si(111) 7x7

NANOCZĄSTKI ZASTOSOWANIE – PRACA WYJŚCIA

NANOCZĄSTKI PODSUMOWANIE

Nanotechnologia Innowacja dla świata przyszłości, 2007

NANOCZĄSTKI

Dziękuję za uwagę.

NANOCZĄSTKI