Optické vlastnosti stříbrných nanočástic

     Nanočástice ušlechtilých kovů vykazují mimořádné vlastnosti jak v oblasti absorpce tak i odrazu elektromagnetického záření. Při interakci nanočástic ušlechtilých kovů dochází k interakci delokalizovaných elektronů s elektrickou složkou elektromagnetického záření o určité vlnové délce.  Díky repulzi mezi elektrickou složkou záření a elektronovým obalem atomů dochází k oscilaci delokalizovaných elektronů, tento jev je známý jako resonance povrchových plasmonů (SPR). Interakce povrchového plasmonu s elektrickou složkou záření je znázorněna na obrázku 1 vlevo.

 

 

 

 

 

Obrázek 1: Vlevo je znázorněna interakce částice s delokalizovanými elektrony s elektrickou složkou elektromagnetického záření. Vpravo je UV_VIS spektrum stříbrných nanočástic různých velikostí. Převzato z [1].

 

V UV-VIS spektru se interakce stříbrných nanočástic se zářením projeví přítomností tzv. plazmonického píku.  Poloha a šířka plazmonického píku je závislá na velikosti, tvaru a bezprostředním prostředí nanočástice. Typicky se pohybuje v rozmezí 400-530nm. Změna polohy nebo velikosti maxima plazmonického píku v čase může sloužit k charakterizaci stříbrných nanočástic. UV-VIS spektroskopie umožňuje charakterizovat procesy jako je např. agregace nanočástic, ta se ve spektru projeví posunem polohy maxima plazmonického píku směrem k červené oblasti spektra.

 

 [1]      http://www.sigmaaldrich.com/materials-science/nanomaterials/silver-nanoparticles.html (citováno 12.10.2013)

 

Seznam pomůcek a chemikálií:

 

Sonikátor, centrifuga, UV-VIS spektrometr

Dusičnan stříbrný AgNO₃, Mw = 170 gmol^-1

Borohydrid sodný NaBH₄, Mw = 38 gmol^-1

Human Serum Albumin (HSA), Mw = 66kDa

 

Pracovní postup:

Příprava stříbrných nanočástic a HSA stabilizovaných stříbrných nanočástic

1. pro syntézu HSA stabilizovaných stříbrných nanočástic (AgNP_HSA) navažte 0,225g HSA a rozpusťte v 10ml dH₂O
2. pro syntézu nekoutovaných stříbrných nanočástic (AgNP) připravte do kádinky 10ml dH₂O
3. do obou kádinek přidejte po 250μl 0,423M čerstvě připraveného roztoku AgNO₃
4. oba dva roztoky sonikujte 10min při RT
5. spusťte opět sonikátor a při sonikaci k oběma roztokům velmi pomalu přikapávejte z mikropipety 250μl 0,423M čerstvě připraveného NaBH₄
6. pozorujte a zapište barevné změny a finální zbarvení roztoků
7. sonikujte dalších 30min
8. po 30min sonikace odeberte z každé kádinky do EP po 1ml vzorku a stočte 45min při 21 500 otáčkách (pozor na vyvážení rotoru!)
9. pozorujte a zapište chování AgNP a AgNP_HSA po ukončení sonikace
10. po stočení pelet AgNP rozmíchejte v 250μl a AgNP_HSA v 750μl etanolu pomocí sonikace a vortexu
11. znovu stočte, v případě AgNP_HSA pro centrifugaci použijte pouze supernatant
12. rozřeďte pelet v 250μl dH₂O, důkladně vortexujte
13. charakterizujte vzorky pomocí UV-VIS absorpčních spekter v rozsahu 220 – 750nm, použijte mikrokyvetu na 50μl, vzorek AgNP_HSA bude pravděpodobně potřeba 2-3x zředit

 

Otázky a úkoly:

1. do úvodní části protokolu uveďte potenciální využití nanočástic ušlechtilých kovů (použijte libovolnou odbornou literaturu – min 2 články, tuto literaturu pak citujte v referencích a dané články pošlete s protokolem)
2. v diskuzi výsledků porovnejte chování HSA stabilizovaných a nestabilizovaných stříbrných nanočástic, diskutujte spektrální analýzu v UV-VIS oblasti
3. porovnejte polohy absorpčních maxim plazmonických píků u AgNP a AgNP_HSA