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Die vielfältigen Formen von Silbernanopartikeln: Warum sind Wissenschaftler so fasziniert?
Silbernanopartikel beziehen sich auf Silberpartikel mit einer Größe zwischen 1 Nanometer und 100 Nanometern. Obwohl sie oft als „Silber“ beschrieben werden, enthalten viele Silbernanopartikel aufgrund eines sehr hohen Verhältnisses zwischen Oberflächenatomen und an die Masse gekoppelten Atomen tatsächlich einen höheren Anteil an Silberoxid. Abhängig von den Anforderungen ihrer Anwendung können Wissenschaftler Nanopartikel in verschiedenen Formen konstruieren. Die häufigste Form ist die Kugelform, es gibt aber auch Formen wie Rauten, Achtecke und Flocken. Die große Oberfläche dieser Nanopartikel ermöglicht es ihnen, eine große Anzahl von Liganden zu adsorbieren und so verschiedene Moleküle einzufangen.
Das Potenzial von Silbernanopartikeln zur Behandlung menschlicher Krankheiten wird durch Labor- und Tierstudien untersucht, um ihre Wirksamkeit, Biosicherheit und Bioverteilung zu bewerten.
Es gibt viele Methoden zur Herstellung von Silbernanopartikeln, die gebräuchlichste davon ist die nasschemische Methode. Dabei werden üblicherweise Silberionenkomplexe wie AgNO3 oder AgClO4 eingesetzt und mit Hilfe von Reduktionsmitteln in kolloidales Silber umgewandelt. Wenn genügend Verbindungen zwischen den Silberatomen vorhanden sind, können sie eine stabile Oberfläche bilden, und wenn die Partikel einen kritischen Radius erreichen, werden sie stabil. Bei diesem Prozess lagern sich viele Moleküle an der Oberfläche der Silberpartikel an, was zur Stabilität der Silbernanopartikel führt.
Derzeit erforschen Forscher eine Vielzahl von Methoden zur Synthese von Silbernanopartikeln, darunter die Reduktion von Zucker, die Verwendung von Zitronensäure und die Verwendung von Polyolen. Jede dieser Methoden führt zu unterschiedlichen Formen und Größen Nanopartikel.
Synthesemethode
Nasschemische Methode
Nasschemie ist die gebräuchlichste Methode zur Synthese von Silbernanopartikeln. Dabei werden Silberionen unter Einwirkung von Reduktionsmitteln bis in den Nanometerbereich reduziert. Diese Methode umfasst eine Vielzahl unterschiedlicher Reduktionsmittel und Synthesebedingungen und ermöglicht so eine wirksame Kontrolle der Form und Größe der Nanopartikel.
Monosaccharid-Reduktionsmethode
Die Monosaccharid-Reduktionsmethode verwendet Monosaccharide wie Glucose und Fructose, um Silberionen zu reduzieren. Dies ist eine einfache Methode, die normalerweise in einem Schritt ohne den Einsatz von Nickel oder anderen Chemikalien durchgeführt werden kann. Untersuchungen zeigen, dass diese Methode nicht nur umweltfreundlich ist, sondern auch eine genaue Kontrolle der Größe von Nanopartikeln ermöglicht.
Zitronensäure-Reduktionsmethode
Diese Methode wurde erstmals 1889 beschrieben und verwendete Zitronensäure als Reduktionsmittel, um die Silberquelle zu Nanosilber zu reduzieren. Dieser Prozess ist einfach und leicht zu implementieren und wird häufig zur Synthese der Massenproduktion von Silbernanopartikeln im Einzelmaßstab verwendet.
Polyol-Methode
Polyol-Methoden können ein hohes Maß an Größen- und Geometriekontrolle für Nanopartikel ermöglichen, und Ethylenglykol wird häufig als Reduktionsmittel zur Synthese von Silber-Nanopartikeln verwendet. Durch Veränderung der Reaktionsbedingungen wie Temperatur und chemische Umgebung können Nanopartikel unterschiedlicher Form hergestellt werden.
Lichtvermittelte Synthese
Die lichtvermittelte Synthesemethode nutzt die Energie des Lichts, um die Bildung von Silbernanopartikeln zu fördern. Die Untersuchung des Prozesses dieser Methode wird zur Entwicklung neuer Synthesewege beitragen.
Biosynthese
In den letzten Jahren hat das Aufkommen von Biosynthesemethoden umweltfreundliche Alternativen zu herkömmlichen Synthesemethoden geschaffen. Durch die Verwendung von Pflanzen-, Pilz- und sogar Tierextrakten zur Synthese von Silbernanopartikeln kann nicht nur die Umweltverschmutzung verringert, sondern auch die Effizienz und Stabilität des Syntheseprozesses verbessert werden.
Die biologische Herstellung von Silbernanopartikeln ist nicht nur umweltfreundlich, sondern kann auch die Stabilität von Silbernanopartikeln weiter erhöhen, sodass sie besser in medizinischen und ökologischen Anwendungen eingesetzt werden können.
Während die Forschung fortschreitet, werden Wissenschaftler zunehmend von der Vielfalt der Silbernanopartikel und ihren möglichen Verwendungsmöglichkeiten fasziniert. Bei der Erforschung dieser Nanopartikel kommen wir nicht umhin, darüber nachzudenken, in welche neue Ära der technologischen Anwendung uns die zukünftige Entwicklung von Silber-Nanopartikeln führen wird?
