Page 33 - No29

NANOANYAGOK INVERZ-FÉNYKÉPE

diffrakció helyett, kisszögű szórást összegződnek. A gömbalaknak megfelelő adott R sugarú részecskékből kell állnia. A 7.
tapasztalunk. Az egyes nanorészecskék eredő amplitúdó és a minta mennyiségi ábrán az ilyen feltételnek megfelelő, -Si-O-Si-
egymástól függetlenül szórnak és azok paramétereinek (a gömb (ρ1) és a közeg kötéseket tartalmazó szilika nanorészecskék
szórásának összege lesz a mért szórási (ρ2) elektron sűrűségeinek különbsége elektronmikroszkópos képét láthatjuk,
intenzitás. A szórási görbe alakját, az (Δρ=ρ 1 -ρ 2 ), a részecskék térfogata (V)) amelyeket tetraalkil-szilikát alkoholos
intenzitás (q) függvényt egyetlen tényező, megfelelő tagok szorzata adja részecskék oldatából kiindulva ammónia jelenlétében
a részecske kiterjedése befolyásolja, eredő szórási amplitúdóját. Az állítottak elő. A 4. összefüggésre
feltéve, hogy a nanorészecske kompakt és „intenzitás=amplitúdó négyzete” szabály visszatekintve, a zárójeles kifejezés
homogén. Mivel a röntgensugár szóródása felhasználásával nyerjük az (R) sugarú és minimumhelyeit az R meghatározza (és
az elektronon történik, ebből következően, számú gömb szórási görbéjét, amelyet fordítva, a minimumhelyből a részecskesugár
a nagyobb rendszámú elemekkel töltött az alábbi összefüggés fejez ki. meghatározható).
térrészek jobban, míg a kisebb A gyakorlatban ritkán fordul elő szigorúan
rendszámúakat tartalmazó részek kevésbé monodiszperz rendszer, helyette a reális
szórnak. A különböző anyagi összetételű (4. összefüggés) rendszerekben az R átlagos sugarú
nanorészecskék elektronsűrűségének részecskéknél vannak nagyobbak és kisebbek
(elektron szám/térfogat) különböznie kell A szórási görbét a 7. ábrán láthatjuk. is. Ezek a frakciók egymástól függetlenül
a diszpergáló közegétől, a folyadéktól, Megfigyelhetjük, hogy a részecskék (jelen szórnak, ezért az eredő szórás a frakciók
akár pozitív akár negatív irányban, hogy a esetben gömb) kisszögű szórása a növekvő q szórásának összege.
röntgensugár „lásson”. (ennek megfelelően a növekvő szórási szög)
Például, ha vizet használunk közegként, függvényében csökken. E mellett az
tanulságos kiszámolni mennyi az intenzitás görbén helyi minimumok és
elektronsűrűség küszöbértéke. 1 cm víz maximumok vannak a 4. összefüggés (5. összefüggés)
3
(laboratóriumi körülmények mellett) ~ (1/18 zárójeles tagjában szereplő trigonometrikus
mol), ami a hidrogén és az oxigén függvények következményeként. Az elméleti ahol a Σ szimbólum azt jelenti, hogy k
k
rendszámát figyelembevéve 6/18∙10 szórásgörbének megfelelő reális rendszernek darab frakció szórását adjuk össze, k-féle
24
elektron/cm ~ 333 elektron/nm . szabályos gömbalakú, és szigorúan csak egy R-el. A polidiszperz (különböző méretű)
3
3
A szervetlen nanorészecskék (SiO , CdS, esetekre a 8.ábra szolgáltat példát. Ezt
2
arany, stb.) ennél lényegesen nagyobb úgy értelmezhetjük, „mintha” a 7. ábrán
elektronsűrűségűek (rendre: 750,1300,4600 bemutatott szórási görbét jobbra és balra
elektron/cm ), míg a szerves molekulák, tologatva, az R~12 nm -nek megfelelő
3
például fehérje „csak” 420 – 450 elektron/ szórásgörbe minimumhelyei
nm értékkel rendelkezik, ami a szerves „feltöltődnének”. A 8. ábrán az
3
nanorészecskék általában gyengébb elektronmikroszkóppal
szóróképességét eredményezi. Ha ezeket az
anyagokat vízben oszlatjuk el, akkor a 8. Ábra Polidiszperz
részecske és a közeg elektronsűrűségeinek (különböző méretű)
különbsége van hatással a szóróképességre. monoform (hasonló
A tér minden irányában hasonló méretű gömbalakú) szilika
és alakú részecskék gyakoriak a nanorészecskék
természetben (kvarc szemcsék, egyes elektronmikroszkópos
szervetlen vagy szerves nanorészecskék, fényképe (fent). A
piciny kristályok; krisztallitok), szilika nanorészecskék
amelyeknek kisszögű szórását gömb alakú mért kisszögű szórás-
részecskékkel modellezhetjük. Az (R) görbéje (középen).
sugarú gömb szórása a kisszögű Röntgenszórással
röntgenszórás alapesete, és jó példát 7. Ábra Monodiszperz (csak egyféle meghatározott méret-
szolgáltat a módszer által nyújtott gömbsugarat tartalmazó, R=12 nm) megoszlási függvénye
információk bemutatására. A szilika nanorészecskék elmélet (fekete vonal) és ele-
röntgensugarak minden egyes részecske alapján számolt szórási görbéje, ktron-mikroszkóppal
teljes térfogatában szóródnak, a szórt valamint monodiszpeznek tekinthető meghatározott méret-
röntgenfény amplitúdói az interferencia szilika nanorészecskék megoszlási hisztogram-
törvényei szerint egy részecskén belül elektron-mikroszkópos felvétele ja (kék) (lent).

33 KÉMIAI PANORÁMA 29. SZÁM, 2024. ÉVFOLYAM KÉMIAI PANORÁMA 29. SZÁM, 2024. ÉVFOLYAM 33