1. מה עוד מיוחד בננו - חוץ מהגודל ?
תכונות תלויות גודל
מה עוד מיוחד בננו - חוץ מהגודל ?
ד"ר אורלי לכיש, ד"ר רעית גרליץ

2. איך משתנות תכונות חומרים בסקלת הננו?
האם הזהב תמיד זהוב?
אם ניקח קוביה של זהב טהור ונחתוך אותה, מה יהיה צבע החתיכות?
אם נמשיך לחתוך עוד ועוד, האם תמיד יהיה צבע החתיכות זהב?

3. איך משתנות תכונות חומרים בסקלת הננו?
ננו חלקיקי זהב אינם זהובים. הם נראים בצבע...
אדום!
נרשום תצפיות
אילו שאלות עולות לכם ?

4. איך משתנות תכונות חומרים בסקלת הננו?
הצבע של ננו חלקיקי זהב תלוי בגודל
והם יכולים להיראות אדומים, סגולים, כחולים, צהובים... למה? כי בסקלת הננומטרים חלקיקים בגדלים שונים בולעים ומחזירים אור באורכי גל שונים

5. איך משתנות תכונות חומרים בסקלת הננו?
ככל שהחלקיקים גדולים יותר, הם בולעים באורך-גל גדול יותר
כתוצאה מכך צבעם משתנה...
על הסיבה נדבר בהמשך... 5

6. איך יצרנו חלקיקי ננו-זהב?
יצירה ספונטנית
Self Assembly

7. מנגנון יצירת חלקיקי ננו
יוני מתכת
אטומים
צבר
גרעין
ננו- חלקיק +
חיזור +
שלב החיזור בהכנת חלקיקי הזהב
+ 2Au0
זהב כלורי
2AuCl3 +
+ 9CO2
+ 3HCl
+ 3NaCl
נתרן ציטרט
COONa
CH2 C HO
זהב
באדיבות פרופ' שלמה מגדסי, האוניברסיטה העברית בירושלים 7

8. יצירת חלקיקי ננו מתכתיים - Self Assembly
1. חיזור יוני מתכת לאטומי מתכת
Men+ + ne Me0
2. אגרגציה של אטומי מתכת ליצירת גרעיני גיבוש
xMe (Me0x) גרעין
ונמשיך ומנגנון המעבר מיונים לחלקיקים
חיזור יונים לאטומים
אגרגציה של אטומים ושל עוברים לגרעינים
גידול של גרעינים לחלקיקים
3. גידול של גרעיני גיבוש ליצירת חלקיקי ננו
(Me0n)גרעין + mMe0 (Me0n+m)חלקיק 8

9. איך מייצבים את החלקיקים ומונעים מהם להידבק אחד לשני?
ייצוב אלקטרוסטטי
ייצוב
מרחבי (סטרי)
In order to prevent the aggregation of these NPs we have to stabilize them.
The most common approach for the stabilization of NPs, is to adsorb charged molecules to the NPs surface. Such citrate stabilized gold NPs were synthesized already 200 years ago by Faraday.
Another stabilization mechanism involve the adsorption of a polymer at the NPs surface to provide a steric stabilization.
The stabilization mechanism we are using is the electrosteric approach which by the use of polyelectrolites combine the electrostatic and steric modes.
ייצוב
אלקטרוסטטי +
מרחבי (סטרי) 9

10. חלקיקי הזהב שיצרנו מיוצבים על ידי ...
המטען השלילי על פני השטח
כלומר, ייצוב אלקטרוסטטי

11. תמונות SEM של חלקיקי ננו מתכתיים
100 nm
You can see here that by tailoring the stabilizer and its concentration, we can control the obtained particle size and its distribution. 11

12. איך משתנות תכונות חומרים בסקלת הננו?
תכונות תלויות גודל
איך משתנות תכונות חומרים בסקלת הננו?

13. תכונות של חמרים תכונה של חומר מתארת איך הוא מגיב בתנאים שונים
סוגי תכונות:
פיסיקליות (לדוגמא: קשיות, נקודת התכה)
כימיות (לדוגמא: תגובתיות, קצב תגובה)
אופטיות (לדוגמא: צבע, שקיפות)
אלקטרוניות (לדוגמא: הולכה)
אנו רגילים לקבוע תכונות חמרים במקבצים עצומים של אטומים או מולקולות (23(~10

14. תכונות חמרים משתנות בסקלת הננו
דוגמא לשינוי תכונות אופטיות של זהב
ראינו כבר כי חלקיקי ננו של זהב אינם זהובים
אלא אדומים, סגולים, כחולים וכו'.
למה?
צבע החומר נקבע ע"י אורכי הגל שהוא בולע, מחזיר, מעביר או פולט
החלקיקים כה קטנים שהאלקטרונים אינם חפשיים לנוע כמו בגוש זהב
החלקיקים כה קטנים ש...
מכיון שתנועת האלקטרונים מוגבלת, החלקיקים מגיבים עם אור באופן שונה
כתוצאה מכך הם בולעים אור באורכי גל שונים (בעל מנות אנרגיה שונות)

15. תכונות חומרים משתנות בסקלת הננו
דוגמא לשינוי תכונות אופטיות של זהב
ספקטרום בליעה של חלקיקי זהב בגדלים שונים
ככל שהחלקיקים גדולים יותר, אורך הגל שהם בולעים גדול יותר
מקור: Roduner E. "Size matters: why nanomaterials are different", Chem. Soc. Rev., 35, pp (2006)

16. תכונות חמרים משתנות בסקלת הננו
דוגמא לשינוי תכונות אופטיות: טיטניום חמצני (TiO2)
חלקיקי TiO2 גדולים:
חוסמים UV
מפזרים אור נראה ולכן נראים לבנים
חלקיקי ננו TiO2 :
כה קטנים יחסית לאורך גל האור הנראה, שאינם מפזרים אותו ולכן נראים שקופים

17. תכונות חמרים משתנות בסקלת הננו
דוגמא לשינוי תכונות אלקטרוניות:
הולכה חשמלית של ננו-צינוריות
ננו-צינוריות הן גלילים ארוכים ודקים של פחמן
חזקות פי 100 מפלדה, מאד גמישות ובעלות תכונות חשמליות מיוחדות
ההולכה החשמלית שלהן משתנה עם...
הקוטר
מספר השכבות
מידת הפיתול
- הן יכולות להיות מוליכות או מוליכות למחצה

18. תכונות חמרים משתנות בסקלת הננו
דוגמא לשינוי תכונות פיסיקליות:
טמפרטורת התכה
(הגדרה מיקרוסקופית):
הטמפרטורה בה לאטומים/מולקולות בחומר יש מספיק אנרגיה על מנת להתגבר על כוחות בין מולקולרים המחזיקים אותם במצב מוצק.
מצבי-צבירה_הדמיה
לאטומים בפני השטח - נדרשת פחות אנרגיה כדי לזוז, כיון שהם במגע עם פחות אטומים שכנים

19. תכונות חמרים משתנות בסקלת הננו
דוגמא לשינוי תכונות פיסיקליות: טמפרטורת התכה
בסקלת הננו
בסקלת המאקרו
רוב האטומים...
בשינוי גודל, אחוז חלקיקים על פני השטח...
טמפרטורת ההתכה...
... על פני השטח
... בתוך הגוש
... משתנה משמעותית
... כמעט לא משתנה
... משתנה עם שינוי גודל החלקיקים
... אינה תלויה בגודל

20. טמפרטורת התכה של זהב Melting point - 1064 C
(ממצגת של נאסא, Source: K.J. Klabunde, 2001 )

21. נסחו שאלת חקר
הציעו השערות:
מה יהיו תוצאות ניסוי החקר ?

22. תודה רבה על ההקשבה