Название(я): Синтез и исследование нетоксичных квантовых точек
Номер в каталоге: 3
Основной предмет (школа): химия, физика
Область знания (ВУЗ): физика полупроводников, синтез в микрореакторах, теория зародышеобразования и кристаллизации
Актуальность: Обычные методики получения квантовых точек в школе запрещены техникой безопасности, поскольку для них требуются не только соли тяжелых, токсичных металлов (свинца, кадмия, например), но и другие токсичные вещества, используемы в качестве реагентов, растворителей или стабилизаторов квантовых точек. Разработка методов получения нетоксичных квантовых точек является важной не только с точки зрения техники безопасности, но и по сути может являться важной в биологии и медицине.
Новизна: квантовые точки, не проявляющие острой токсичности и / или цитотоксичности, при сохранении высокого квантового выхода (люминесценции в видимом диапазоне) будут более востребованы для прикладных целей и в наномедицине
Цель: получение и анализ нетоксичных квантовых точек на основе легированного сульфида цинка
Задачи:
1. анализ альтернативных вариантов получения квантовых точек сульфида цинка в соответствии с литературными данными
2. литературный анализ влияния легирования на люминесцентные свойства квантовых точек на основе сульфида цинка
3. выбор метода синтеза (с использованием сульфидов натрия, тиосульфатов, тиомочевины или других реагентов) и планирование сетки экспериментов по концентрациям реагентов и другим экспериментальным условиям
4. получение квантовых точек (квантовых точек в смеси с другими продуктами реакции)
5. оценка выхода квантовых точек по их люминесценции (ультрафиолетовая, бактерицидная лампа)
6. комплексный анализ квантовых точек (возможно только при сотрудничестве с ВУЗом) – люминесцентная спектроскопия, просвечивающая электронная микроскопия, термический анализ на воздухе, рентгенофазовый анализ
7. использование полученных квантовых точек для изучения взаимодействия с клеточными культурами (маркеры)
8. дополнительная часть работы – изучение влияния легирования (например, марганцем) на оптические свойства квантовых точек
Экспериментальные подходы: образование сульфидов цинка при гидролизе растворов тиомочевины или подкислении тиосульфатов (разрушение тиосульфатных комплексов), при взаимодействии с сульфидом натрия и пр. Опционально (при сотрудничестве с ВУЗом) – проведение гидротермального синтеза.
Методические подходы: изучение основ научного планирования эксперимента, способы выражения концентрации, взвешивание, приготовление растворов
Требующиеся нестандартные реактивы и ресурсы: практически все реактивы доступны и могут продаваться в хозяйственных магазинах (разумеется, лучше получить реактивы в сотрудничестве с ВУЗом, чтобы иметь гарантировано высокий уровень их чистоты)
Освоение школьником теоретического материала: зонная теория твердого тела, магнитные полупроводники, явления люминесценции, размерный фактор, кристаллические структуры халькогенидов цинка (неорганических соединений), строение различных серосодержащих анионов и их стабильность в растворах с различной кислотностью, гидролиз, произведение растворимости, стабильность комплексных соединений, теория зародышеобразования
Навыки, получаемые школьником: работа с растворами, золями, труднорастворимыми осадками, инструментальные методики определения люминесцентных свойств, методы анализа наноматериалов
Предшествующий материал по школьной программе: физика твердых тел, полупроводники, реакции в растворах, химия цинка, химия серы, химия марганца
Роль учителя: обеспечение реактивами, контроль правильности приготовления растворов, общее руководство проектом
Возможная помощь тьюторов: обеспечение реактивами в случае их отсутствия в школе, инструментальная поддержка при комплексном анализа квантовых точек (рентгенофазовый, термогравиметрический анализ, просвечивающая электронная микроскопия, люминесцентная спектроскопия), консультативная помощь
Техника безопасности: общая техника безопасности на уроках химии
Примечания: предполагается на выбор синтез сульфида цинка (в том числе в форме легированного марганцем разбавленного магнитного полупроводника), возможно, дефектного или легированного оксида цинка, возможно получение квантовых точек других химических составов
Люминесценция раствора квантовых точек InP/ZnS в гептане при воздействии УФ - лампы.
Первичные литературные ссылки для начала поиска: квантовые точки
Другие работы кластера "Каталог тем проектных работ" (гипертекстовый навигатор):
- 1.Cупергидрофобные покрытия природного происхождения с эффектом «лотоса»
- 2.Покрытия - хамелеоны
- 4.Благородная металлическая радуга
- 5.Получение искусственных опалов
- 6. Синтез и свойства люминофоров
- 7.Получение вспененного графита и графена
- 8.Сорбционные свойства силикагеля
- 9.Абразивные материалы
- 10.Эффект Тиндаля
- 11.Электрохромные материалы
- 12.Металлотермическое получение материалов
- 13.Свойства двумерных нанореакторов.
- 14.Магнитные жидкости
- 15.Исследование доступных жидкокристаллических систем
- 16.Силикатный сад
- 17.Жизнь и смерть липосом
- 18.Фунгицидные и бактерицидные наноматериалы
- 19.Химические источники тока
- 20.Вселенная клеточных автоматов
- 21.Сканирующая зондовая микроскопия
- 22.Клатраты
- 23.Проводящие полимеры
- 24. Наноматериалы на основе диоксида титана
- 25.Собственный фильтр для очистки воды
- 26.Биокерамика
- 27.Защита документов от подделки
- 28.Дурацкая замазка
- 29.Кольца Лизеганга
- 30. Разделение наночастиц
 |
|
