F3O4 SINTEZI VA UNING XOSSALARINI TADQIQ ETISH

Загружено в:

12.08.2023

Скачано:

0

Размер:

1566.6982421875 KB

Скачать

F
3 O
4 SINTEZI VA UNING XOSSALARINI TADQIQ
ETISH
MUNDARIJA
I. Kirish
II. ADABIYOTLAR TAHLILI. MAGNITLI NANOZARRACHALARNI
OLISH VA XOSSALARINI TEKSHIRISH USULLARI
II.1 Magnit nanozarrachalar haqida
II.2 Magnetit: Tarkibi va tuzilishi
II.2.1 Magnetit nanozarrachalarini olish usullari
II.2.2 Cho`ktirish usuli
II.2.3 Termi k parchalash usuli
II.2.4 Teskari metsellalarda sintez
II.2.5 Gedrotermik usul
II.2.6 Mikroto`lqinli sintez usuli
II.3 Temir oksidi asosidagi nanozarrachalarni barqarorlashtirish usuli
II.4 Nanozarrachalar va ularning komplekislarini o`rganish usullari
II.4.1 Transmission elektron mikroskopiyasi (TEM)
II.4.2 Rentgen fazali tahlil (RFT)
II.4.3 Messbauer spektroskopiyasi usuli
II.4.4 Yorug`likning dinamik sochilish usuli (YDS)
III. TAJRIBAVIY QISM
III.1 Materiallar va reaktivlar
III.2 Magnit nanozarrachalar sintezi
III.3 Nanozarrachalar trayektoriyasi tahlili
III.4 Transmission elektron mikroskop va rentgen fazali tahlil
IV. OLINGAN NATIJALAR VA ULARNING MUHOKAMASI
V. XULOSALAR

VI. ADABIYOTLAR
I. Kirish
Nanozarrachalar va ular asosidagi kompozitlar biotibbiyotda foydalanish uchun
materiallar sifatida olimlarning diqqatini tortadi. Magnit nanozarrachalar kimyo,
fizika, biologiya, tibbiyot, nanotexnologiya, biotexnologiya va boshqalar kabi fan va
texnikaning turli sohalarida qo llaniladi [1-32]. Yuqori o'ziga xos magnitlanish vaʻ
sirtni funksionallashtirish imkoniyati tufayli temir oksidi asosidagi magnit
nanozarrachalar selektiv MRT (Magnit rezonans tamografiya) kontrast agentlarini
ishlab chiqish uchun istiqbolli materialdir. Biokimyoviy muammolarni hal qilish
uchun magnit xususiyatlarning kombinatsiyasi va nanozarrachalarda funktsional sirt
mavjudligi (sirtni funksionallashtirish uzoq vaqt davomida sirt faol moddasini
qo`llamasdan nanosuyuqlikdagi nanozarrachalarni barqarorlashtirishning samarali
usuli hisoblanadi) talab qilinadi. Biologik tizimlarni nishonga olish yoki biologik
tizimlarni tanib olish uchun biomolekulalar (antikorlar, fermentlar, nukleotidlar va
boshqalar) bilan funksionallashtirilgan magnetit nanozarrachalari dori vositalarini
maqsadli yetkazib berish uchun material sifatida ishlatilishi mumkin. Magnit
nanozarrachalarini qo'llash sohasi o'simta hujayralarini yo'q qilish uchun samarali
vosita bo’lib hisoblanadi [2-24].
Ushbu ilmiy ish novda shaklidagi magnit nanozarrachalar sinteziga
bag'ishlangan. [3] ga ko'ra, vesikulalar va tirik hujayralar bilan bog'langan magnit
nanozarrachalar f<1 kHz chastotali isitilmaydigan o'zgaruvchan magnit maydon
ta'sirida ularning membranalarining tuzilishiga sezilarli ta'sir ko'rsatishi, ularning
o'tkazuvchanligini oshirishi, morfologik va funktsional o'zgarishlarni rag'batlantirishi
mumkin. Yuqorida qayd etilgan barcha ta'sirlar katta qiziqish uyg'otadi, xususan,
dori-darmonlarni maqsadli yetkazib berish, ularni transport nanotashuvchilardan
2

nazorat ostida chiqarish, ularning faoliyatini masofadan boshqarish, hujayra
darajasida terapiya, saraton hujayralarining selektiv apoptozi va boshqalar.
Ishning dolzarbligi va maqsadi:
Magnit nanozarrachalar kimyo, fizika, biologiya, tibbiyot, nanotexnologiya,
biotexnologiya va boshqalar kabi fan va texnikaning turli sohalarida
qo llaniladi.ʻ
Yuqori o'ziga xos magnitlanish va sirtni funksionallashtirish imkoniyati
tufayli temir oksidi asosidagi magnit nanozarrachalar selektiv MRT (Magnit
rezonans tamografiya) uchun istiqbolli materialdir.
Biologik tizimlarni nishonga olish yoki biologik tizimlarni tanib olish uchun
biomolekulalar (antikorlar, fermentlar, nukleotidlar va boshqalar) bilan
funksionallashtirilgan magnetit nanozarrachalari dori vositalarini maqsadli
yetkazib berish uchun material sifatida ishlatilishi mumkin.
Magnit nanozarrachalarini qo'llash sohasi o'simta hujayralarini yo'q qilish
uchun samarali vosita bo’lib hisoblanadi.
Ishning maqsadi - magnetit nanozarrachalari sintezi va ularni magnit xossalarini
o’rganish.
3

II. ADABIYOTLAR TAHLILI: MAGNITLI MATERIALLARNI OLISH VA
XOSSALARINI TEKSHIRISH USULLARI
Ushbu ilmiy ish magnetit nanozarralarini olishning asosiy usullari, ularni
qo'llash, shuningdek ularni tahlil qilishning asosiy usullariga bag'ishlangan.
Magnit nanozarrachalar sintezi tadqiqotning istiqbolli yo'nalishi bo'lganligi
sababli magnit nanozarrachalarni sintez qilishning turli usullariga bag'ishlangan
ko'plab ishlar mavjud. Bugungi kunga kelib turli xil tarkib va shakldagi magnit
nanozarrachalar, jumladan, temir oksidlari (magnetit (Fe
3 O
4 ) va maggemit (γ-Fe
2 O
3 )),
sof metallar yoki qotishmalar sintez qilingan. Magnit nanozarrachalarni sintez
qilishda amaliy qo'llaniladigan usullardan bir qancha asosiylarini ajratib ko'rsatish
kerak: kodlash, termal parchalanish, mikroemulsiya, gidrotermik va mikroto'lqinli
usullar.
2.1. Magnit nanozarrachalar haqida
Nanotexnologiya so'nggi o'n yilliklarda juda mashhur bo'ldi. Buning sababi,
mikroskopik materiallarga nisbatan nano o'lchamdagi zarralar yangi fizik, kimyoviy
va mexanik xususiyatlarga ega. Bu o'lchamning kamayishi va nanoshkala holatiga
o'tishi bilan sirtning hajmga nisbati va natijada sirt atomlarining hajm birliklariga
nisbatan ulushi ortib borishi bilan izohlanadi. Fizik xususiyatlar optik, elektr va
magnit xususiyatlarni o'z ichiga oladi.Bu xususiyatlar eng xarakterli magnit
xususiyatlar bo'lib, ularning tadqiqotlari mikro o'lchamdagi materiallarga nisbatan
nanomateriallarda boshqacha namoyon bo'lishini ko'rsatdi. Bundan tashqari,
4

nanozarrachalarning magnit momenti (atom uchun) va magnit anizotropiyasi (tashqi
magnit maydon bilan mos kelmasligi mumkin bo’lgan tizim spinida afzal yo`nalishini
ta`minlaydigan xususiyatdir) mikromaterialnikidan ancha katta bo'lishi mumkinligi
ko'rsatildi. Bu shuningdek, Kyuri harorati (T
C ) yoki Neel harorati (T
N ) va koersitiv
kuchi (H
C ) kabi boshqa magnit xususiyatlar uchun ham amal qiladi [4-29]. Umuman
olganda, nanozarrachalarning magnit harakati zarracha hajmi, kristall panjara turi va
zarracha morfologiyasi kabi muhim jismoniy xususiyatlar bilan belgilanadi. Magnit
nanozarralar orasida ferromagnit va superparamagnit nanozarralar asosan
biotibbiyotda qo'llaniladi. Temir, nikel, kobalt kabi materiallarga asoslangan
ferromagnit nanozarrachalarda atom nolga teng bo'lmagan natijada magnit momentga
ega bo'lib, bu juftlashtirilmagan elektronlar mavjudligi bilan bog'liq.Nanozarracha
magnit momentlari domen magnit momentlarining umumiy tarmog'ini tashkil etuvchi
ko'p sonli atomlarni o'z ichiga olgan domenlardan iborat.Shakllangan tarmoqning
hosil bo'lgan magnit momenti ma'lum bir yo'nalishga ega.Domenlarning tasodifiy
taqsimlangan magnit momentlari zarrachaning nolga teng natijaviy magnit momentini
beradi (II.1-rasm).
II.1-rasm. Magnit maydon bo'lmaganda namunaning hajmi bo'yicha magnit
momentlarning taqsimlanishi
Ferromagnit nanozarrachalar magnit maydonga joylashtirilganda, domenlarning
magnit momentlari qo'llaniladigan magnit maydon yo 'nalishi bo'ylab tekislanadi va
5

umumiy magnit momentni hosil qiladi. Bundan tashqari, ferromagnit nanozarrachalar
magnit maydon olib tashlanganidan keyin qoldiq magnit momentga ega. Shuning
uchun ferromagnit nanozarrachalarning yana bir muhim xarakteristikasi bu
koersitivkuchi (Hc) – magnit maydonini nolga qaytarish uchun zarur bo'lgan
magnitlanish hisoblanadi. Ferromagnit nanozarralar kritik radiusga yetganda, odatda
50 nm dan kam bo'lsa, ularning domenlarga bo'linishi to'xtaydi, natijada bitta
domendan iborat va o'qlardan biri bo'ylab bir xil magnitlangan superparamagnit
nanozarrachalar hosil bo'ladi. Magnit maydon qo'llanilganda, superparamagnitik
holatdagi magnit nanozarrachalar magnit maydondagi o’zgarishlarga magnitlanish va
koersitivlikka tez javob beradi [5].
Temir oksidlariga asoslangan eng keng tarqalgan nanozarrachalardir, chunki
metall nanozarrachalarga nisbatan zaif magnit xususiyatlariga qaramay, ular
oksidlanishga nisbatan ancha chidamli, kamroq zaharli va keng funktsional
imkoniyatlarga ega. Bu ish magnetit nanozarrachalariga bag'ishlangan.
2.2. Magnetit: tarkibi va tuzilishi
Magnetit temir (II) va (III) ning aralash oksidi, Fe
3 O
4 (FeO ∙
Fe
2 O
3 ). U teskari
shpinel tuzilishiga ega (II.2-rasm). Kationlarning 1/3 qismini (Fe 3+
) O 2-
anionlarining
kubikli eng yaqin o ramida tetraedral bo shliqlar egallaydi, ʻ ʻ Fe 2+
va Fe 3+
kationlari
oktaedral bo shliqlarda teng miqdorda joylashadi. Magnetit ko'pincha stoixiometrik
ʻ
bo'lmagan, bu holda u kation etishmasligi Fe3+ pastki panjaraga ega. Stokiometrik
magn i titda Fe 2+
/Fe 3+
nisbati = 1/2 .
6

II.2-rasm . Fe
3 O
4 ning tuzilishi (teskari shpinel).
Magnetit magnit xususiyatlarga ega. Bu elektrodlar, kompas tipidagi qurilmalar
va magnit nanozarrachalarni sintez qilish uchun ishlatiladigan muhim temir
javhari dir .
2.3. Magnetit nanozarrachalarini olish usullari
Funktsional sirtga ega bo'lgan magnetit nanozarrachalari biomeditsina va
farmakologiyaning turli sohalarida, masalan, magnit-rezonans tomografiya (MRT)
[19-25], maqsadli dori vositalari [20-32] va gipertermiya [21] uchun kontrast
moddalar sifatida qo'llaniladi. Shishlarni tashxislashning asosiy usuli - kontrastli
vositalar yordamida magnit-rezonans tomografiya (MRT). Yuqori o'ziga xos
7

magnitlanish va sirtni funksionallashtirish imkoniyati tufayli Fe
3 O
4 asosidagi magnit
nanozarrachalar o'simta-selektiv MRT kontrast agentlarini ishlab chiqish uchun
istiqbolli materialdir. Bundan tashqari, temir oksidi nanopartikullari uchun odatiy
bo'shashish qiymatlari klinikada keng tarqalgan bo'lib qo'llaniladigan gadoliniy xelat
komplekslariga asoslangan kontrast moddalar uchun mos keladigan qiymatlardan
kattaroq tartibdir. Adabiyotlarda diagnostika va terapiyani birlashtirgan teranostika
deb ataladigan bifunksional materiallarni sintez qilish yondashuvlarini ishlab
chiqishga qaratilgan bir qator ishlar [22, 23] mavjud. Magnit nanozarrachalariga
kerakli xossalarni berish usullaridan biri ularning sirtini keyingi o'zgartirish uchun
turli xil materiallar, masalan, funktsional guruhlarga ega bo'lgan polimerlar bilan
qoplashga asoslangan.
Shu maqsadda turli shakl va o'lchamdagi magnetit nanozarrachalari
o’rganildi[16]. Bunday nanozarrachalarni sintez qilishning barcha ma'lum usullarini
ikkita asosiy turga bo'lish mumkin: organik muhitda tayyorlash va suvli eritmada
sintez. Magnetit nanozarrachalarining keng doirasini olish uchun ikkala usuldan ham
foydalanilgan (har xil o'lchamlar, 5 dan 100 nm gacha va shakllar, sharsimon, kubik
va silindrsimon). Turli namunalar muayyan sxema bo'yicha organik muhitda olingan.
II.3-rasm Magnetit metsellalarini xosil bo’lishi
8

Olingan zarrachalarning shakli va hajmi TEM(transmession elektron
mikroskop) ma'lumotlaridan aniqlangan (II.3-rasm). Organik muhitda olingan
magnetit nanozarrachalarning morfologiyasi stabillashuvchi reagentlar, oleyk kislota
va oleylamin nisbati va reaksiya haroratiga (erituvchilarning qaynash nuqtasi) bog'liq.
Shunday qilib, erituvchini - dioktil efir, dibenzil efir va oktadesenni o'zgartirib, bir xil
sharoitlarda temir oleatdan mos ravishda na`munalari olingan. Qaynash nuqtasining
oshishi (286, 298, 315°C) zarracha hajmining oshishiga olib keladi. Shakl ham
o'zgaradi; ayrim namunalarda kubsimon nanozarrachalar ham hosil bo’lgan.
Organik erituvchilarda nanozarrachalarni tayyorlashning o'ziga xos
afzalliklari bor: olingan nanozarrachalarning tor o'lchamdagi taqsimoti, uglevodorod
qobig'i tufayli ularning barqarorligi, shuningdek, funktsionalizatsiyaning
murakkabligi kabi bir qator kamchiliklar va natijada biokimyoviy xususiyatlarni
o'rganish uchun nanozarrachalarni suvli muhitga o'tkazish.
Taqqoslash uchun, sxema bo'yicha suvli eritmalarda bir qator magnetit
nanozarrachalar olingan (II.4-rasm):
II.4-rasm Magnetit nanozarrachalarini oksidlanish va birgalikda cho’ktirish
orqali xosil bo’lishi.
9

Har xil o lchamdagi nanozarrachalarni bitta universal usul bilan, masalan, faqatʻ
birgalikda cho ktirish yoki faqat oksidlanish yo li bilan olish mumkin emas.
ʻ ʻ
Adabiyot[24] ma'lumotlariga ko'ra, tor o'lchamdagi taqsimotga ega bo'lgan diametri 9
nm bo'lgan nanozarrachalarni ko'p cho'ktirish orqali olish usuli ma'lum. Ushbu usulga
ko'ra, muayyan namuna olingan. Birgalikda cho’ktirish sharoitlarini o'zgartirish orqali
(kuchliroq asosdan foydalangan holda) esa diametri 16 nm bo'lgan nanozarracha
namunasi ham olingan. Kattaroq zarrachalarni olish uchun oksidlanish usuli
tanlangan[20].
2.3.1 Birgalikda cho'ktirish usuli
Magnetit odatda temir (II) va temir (III) tuzlarini suvli eritmada quyidagi sxema
bo'yicha birgalikda cho'ktirish orqali olinadi:
Fe 2+
+ 2Fe 3+
+ 8OH -
= Fe
3 O
4 + 4H
2 O
Shuni ta'kidlash kerakki, magnetit sintezida reaktivlarni birgalikda cho'ktirish
orqali qo'shish tartibi nanozarrachalarning o'lchamiga, shakliga va monodispersligiga
ta'sir qiladi. Shunday qilib, ishqoriy eritmaga temir tuzlarining kislotali eritmasi
tomchilab qo'shilsa, tor o'lchamdagi taqsimotga ega 10 nm o'lchamdagi
nanozarrachalar olinadi [6-27]. Magnitit hosil bo'lishi ferrigidrit hosil bo'lishining
oraliq bosqichidan o'tadi. Tarkibiga ko'ra, ferrihidrit umumiy qabul qilingan
formulaga ega emas. Nazariy jihatdan uning formulasini 2,5Fe
2 O
3 2FeOOH 2,6H
2 O
deb yozish mumkin, bunda kimyoviy bog’langan va bog’lanmagan suv nisbati kristall
strukturasining tartiblanish darajasiga qarab o’zgaradi.
Reaksiya pH ≈ 11 da boshlanadi. Bunday sharoitda Fe 3+
ioni kuchli gidrolizga
uchraydi. Shu bilan birga, Fe 2+
ionlari ferrigidrit tarkibiga kiritilib, aralash valentli
birikma hosil qiladi va keyinchalik magnetitga aylanadi (II.5-rasm).
Birgalikda cho'ktirish usulining afzalligi nanozarrachalarning yuqori
10

rentabelligidir, ammo hosil bo'lgan zarrachalarning hajmini nazorat qilish qiyin,
chunki bu jarayon ko'p sonli parametrlarga bog'liq. ( K ristal o'sishining kinetik
omillariga, reaksiya sharoitlariga, aralashtirish tartibiga va boshqalarga qarab).
II.5-rasm. Ishqoriy eritmaga temir tuzlari aralashmasi qo'shilganda magnetit
hosil bo'lish sxemasi [6]
2.3.2 Termik parchalanish usuli
Magnit nanozarrachalarni olishning yana bir usuli temir tuzlari yoki ularning
komplekslarini (oleat, atsetilasetonat, N-nitrozofenilgidroksilamin (C
6 H
5 N(NO)O -
) va
temir karbonil) qaytaruvchi va stabillashtiruvchi moddalar ishtirokida termik
parchalanishidir [7-31]. Agar birikma tarkibidagi metall oksidlanish darajasi 0 bo‘lsa,
parchalanish natijasida oddiy modda hosil bo‘ladi, so‘ngra aralash valentlik holatiga
Fe 2+
/Fe 3+
oksidlanadi. Natijada tor o'lchamdagi taqsimotga ega bir hil nanozarrachalar
olinadi. Ushbu usulning kamchiliklari organik erituvchida sintez va natijada
qo'shimcha bosqichga ehtiyoj - nanozarrachalarni organikdan suvli fazaga o'tkazish
zarurati, chunki nanozarrachalarning suvli eritmalari biotibbiyotda qo'llaniladi.
2.3.3 Teskari mitsel lyar sintez jarayoni
Bugungi kunda teskari misellarda sintez juda mashhur bo'ldi. Uning mohiyati
teskari mitsellalarni suvli muhitga tushganda nanozarrachalarni ushlaydigan
11

nanoreaktorlar sifatida ishlatishdan iborat. Bu usul juda tor o'lchamdagi taqsimotga
ega bo'lgan nanozarrachalarni olish va mitselyar sistemadagi komponentlar nisbatini
o'zgartirish orqali bu ko'rsatkichni osongina o'zgartirish imkonini beradi. Biroq, bu
usul qo'shimcha yog'ingarchilik va termal parchalanish bilan solishtirganda tor
doirada va past rentabellikka ega, shuningdek, reagentlarning katta iste'molini talab
qiladi [8-28].
2.3.4 Gidrotermik usul
Shuni ta'kidlash kerakki, magnit nanozarrachalarni sintez qilishning yana bir
keng tarqalgan usuli gidrotermik usuldir. Bu suv va suvli eritmalarning yuqori
haroratda (500 ° C gacha) va bosimda (10-80 MPa, ba'zan 300 MPa gacha) normal
sharoitda deyarli erimaydigan moddalarni eritish qobiliyatiga asoslangan. Bundan
tashqari, normal sharoitga qaytganda, suvda eruvchanligi past bo'lganligi sababli,
hosil bo'lgan metall oksidlari nanozarrachalarni hosil qiladi.[ 9-32 ].
2.3.5 Mikroto'lqinli sintez usuli
Eritmalarda mikroto'lqinli sintez boshqa usullar bilan solishtirganda eritmaning
tez qizishi, tezroq reaktsiya tezligi va yuqori rentabellik kabi afzalliklari tufayli keng
ommalashdi.
[10] mualliflari mikroto'lqinli sintez yordamida monodispers novda shaklidagi
magnit temir oksidi nanozarrachalarini sintez qilishga muvaffaq bo'lishdi va sintez
vaqti ularni 3 soatdan ko'p bo'lmagan vaqtni oladi. Ishda kashshof sifatida akagenit
(ß-FeOOH) nanozarralari ishlatilgan. Akagenit qaytaruvchi vosita sifatida N
2 H
4 ∙H
2 O
gidrazingidrat ishtirokida mikroto'lqinli nurlanishga duchor bo'ldi. Bu magnitit
(Fe
3 O
4 ) va maggemitning (α -Fe
2 O
3 ) magnit nanozarralari aralashmasini olish imkonini
berdi. Bundan tashqari, sintez jarayonida mualliflar qaytaruvchi kontsentratsiyaning
12

o'zgarishi hosil bo'lgan nanozarrachalardagi fazalar nisbatiga ta'sir qilishini ko'rsatdi.
Ushbu usulning eng muhim afzalligi shundaki, kristallanish juda tez sodir bo'ladi, bu
mikroto'lqinli pechning ta'siri ostida eritmaning mahalliy qizib ketishiga bog'liq
bo'lishi mumkin. Taqqoslash uchun, boshqa usullarda, masalan, termal
parchalanishda, birgalikda cho'kma kristallikni yaxshilash uchun uzoq vaqt talab
etadi.
1-jadvalda magnitit nanozarrachalarini sintez qilishning asosiy usullarining
qiyosiy tahlili keltirilgan.
Jadval 1
Magnit nanozarrachalarni sintez qilishning asosiy
usullarining qiyosiy tavsiflari [11]
Sintez usuli Qiyinchilik
darajasi Т, ˚С Vaqt
sarflash Solvent Nanozarra
chalar
o'lchamlari
ning
tarqalishi Chiqish
Birgalikda
cho’ktirish Oddiy,
odatiy
sharoitda 20-90 Daqiqa Suv Juda tor Uzun
bo'yli
Termik
parchalanish Murakkab,
inert
atmosfera 100-
320 Soat-
kunlar O rganik
erituvchi O`ta tor Uzun
bo'yli
Mi tsellyar Oddiy, o`rta
sharoitlar 20-50 Soat O rganik
erituvchi Juda tor Qisqa
13

G idrotermal Oddiy,
yuqori
bosim 220 Soat-
kunlar Suv-etanol O`ta tor O'rtacha
M ikroto'lqinli
pech Oddiy 1 00
gacha Soat Suv Juda tor Uzun
bo'yli
Temir oksidi asosida nanozarrachalarni barqarorlashtirish usullari
Umuman olganda, nanozarralar katta sirt maydoni va yuqori reaktivligi tufayli
oksidlanish va aglomeratsiyaga juda moyil bo'lib, ularning maxsus xususiyatlarini
buzadi. Atrof muhit sharoitida nanozarrachalar yuzasi oksidlanishga uchraydi va
oksidli plyonkaning yupqa qatlami hosil bo'ladi. Bunday oqibatlarning oldini olish
uchun ularni uglerod, kremniy, asil metallar, metall oksidlari, organik polimerlar va
sirt faol moddalar yordamida "muhrlash" usuli taklif etiladi.
Stabilizatsiya magnit nanozarrachalar agregatlari hosil bo'lishining oldini olish
elektrostatik kuchlar yoki sterik omillar yordamida amalga oshirilishi mumkin (II.6-
rasm). Olingan nanozarrachalarni barqarorlashtirish usulini tanlash juda muhimdir.
II.6.a. Elektrostatik qatlam bilan stabillashgan zarralar.
II.6.b. Sterik qoplama bilan barqarorlashtirilgan zarralar
14

Magnititda temir Lyuis kislotasi vazifasini bajaradi, shuning uchun u tashqi
molekulalardan yolg'iz elektron juftligini qabul qilishi mumkin. Suvda magnitit
gidratlangan shaklda bo'lib, eritmaning pH darajasiga qarab, musbat yoki manfiy
zaryadga ega bo'lishi mumkin. Izoelektron nuqta pH=6,8 da kuzatiladi. Keyin sirt
zaryadining zichligi past bo'ladi va oksid nanozarrachalari cho'kadi [4-29]
Magnit nanozarrachalarini barqarorlashtirishda ikkita asosiy yondashuv
mavjud. Birinchi holda, past va yuqori molekulyar og'irlikdagi organik molekulalar,
shu jumladan polimerlar va biomolekulalar qo'llaniladi [12]. Bundan tashqari,
magnitit nanozarrachalarini karboksil, fosfat va sulfat funktsional guruhlarini o'z
ichiga olgan organik birikmalar bilan barqarorlashtirish mumkin. Masalan, u temir
oksidi yuzasiga bir yoki ikkita karboksil guruhi (sterik omillarga qarab) bilan
bog'lanadi, shuning uchun sirtda kamida yana bitta guruh qoladi, bu nanozarrachani
manfiy zaryadli va gidrofilli qiladi [11-30]. Va bu, o'z navbatida, yig'ilishning oldini
oladi.Limon kislotasining tuzilish formulasi:
Nanozarrachalar sintezi jarayonida reaksiya aralashmasida ba'zi organik
molekulalarning mavjudligi zarrachalar o'sishi mexanizmining o'zgarishiga olib
kelishi mumkin. Bunday molekulalar embrionning ma'lum sirtlari uchun yuqori o'ziga
xoslikni namoyon qiladi, bu esa bu sohada ikkinchisining o'sishining sekinlashishiga
va shunga mos ravishda zarracha morfologiyasining o'zgarishiga olib keladi.
15

Bu molekulalardan biri dofamin bo'lishi mumkin ( H
3 L +
):
Dofamin magnit maggemit va magnitit nanozarrachalarini sintez qilish uchun
kashshof sifatida ishlatilishi mumkin bo'lgan "cho'zilgan tayoqchalar" ko'rinishidagi
akagenit nanozarrachalarini olish imkonini beradi [10]. Rod shaklidagi
nanozarrachalar qiziqish uyg'otadi, chunki ular katta sirt maydoni va anizotrop
morfologiyaga ega, ya'ni ularning fizik, shu jumladan magnit xususiyatlari turli
yo'nalishlarda farqlanadi.
Dofamin - bu temir (III) ionlari uchun yuqori yaqinlikka ega bo'lgan katexol
guruhini o'z ichiga olgan tabiiy organik molekula. Dofamin molekulalari temir (III)
ionlari bilan o'zaro ta'sirlanib, [Fe(H
2 L)] 3+
kompleksini hosil qiladi. Bu zarrachalar
yuzasining ko'p qismini qoplashga olib keladi, bu esa temir (II) ning havo kislorodi
bilan to'liq oksidlanishiga to'sqinlik qiladi. Bundan tashqari, dopamin aminokislotalar
o'rtasida yuzaga keladigan elektrostatik repulsiya tufayli suvli eritmadagi
zarrachalarning barqarorligini oshiradi.
Nanozarrachalarni barqarorlashtirishning yana bir yondashuvi temir oksidi
16

II.7-rasm. Nanozarrachalarning o'sish bosqichlari
Zarralarini noorganik qobiq bilan qoplash, metall bo'lmaganlar (kremniy,
uglerod), metallar (oltin, kumush, platina) va oksidlar (mis, kremniy va boshqalar)
[13]. Eng ko'p ishlatiladigan qoplama - bu oltin qobiq. Oltin bilan qoplashning
afzalliklari nafaqat eritmadagi magnit nanozarrachalarni barqarorlashtirish, balki
magnetitning toksikligini pasaytirish va nanozarrachalar sirtini funksionallashtirish
imkoniyatidir [14].
Nanozarrachalar va ularning komplekslarini o'rganishning asosiy usullari
Zamonaviy ilm-fanda ma'lum bir molekula yoki struktura haqida keng
ma'lumot olish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan ko'plab tahlil usullari mavjud.
Quyida magnitit nanozarrachalarini tavsiflash uchun eng mos bo'lgan tahlil usullarini
ko'rib chiqamiz.
17

2.4
2.5
2.5.1 Transmissi on elektron mikroskopiyasi (TEM)
TEM elektron nur yordamida ultra yupqa namunalarni (0,1 mkm bo'yicha)
o'rganish imkonini beradi. Namuna tayyorlashda uning qalinligi 20 dan 200 nm gacha
bo'lishi muhim ahamiyatga ega.Nanozarralar kabi elektron nurlar uchun shaffof
bo'lishi uchun yetarlicha kichik bo'lgan materiallarning namunalarini qo'llab-
quvvatlovchi to'r yoki plyonkaga ozgina miqdorda moddani joylashtirish orqali tezda
tayyorlash mumkin.O'tkazuvchi mikroskopning qurilmasi oddiy yorug'lik
mikroskopiga juda o'xshaydi, lekin yorug'lik nuri o'rniga elektron beruvchi uskuna
tomonidan chiqarilgan elektron nur ob'ektga qaratilgan (8-rasm).
II.8 -rasm . Transmissiya elektron mikroskop qurilmasining sxemasi
U kondanser linzalari yordamida namunaga qaratilgan, keyin elektronlar
namunaning atomlari bilan o'zaro ta'sir qiladi va asl yo'nalishdan chetga chiqadi,
ya'ni. tarqalish (elektronlarning yutilishini e'tiborsiz qoldirish mumkin, chunki
18

namunaning qalinligi juda kichik). Namunadan o'tgandan so'ng, nur ob'ektiv linzalar
yordamida detektorga qaratiladi, bu esa kattalashtirilgan tasvirning proektsiyasini
olish imkonini beradi. Ob'ektiv linzaning orqa fokal tekisligida tarqoq elektronlarni
kesib tashlaydigan diafragma to'xtashi mavjud. Shunday qilib, namunaning atomlari
qanchalik og'ir bo'lsa, ya'ni uning tarqalish kuchi qanchalik katta bo'lsa, uning tasviri
quyuqroq bo'ladi. Elektronning to'lqin uzunligi yorug'lik to'lqin uzunligidan kichikroq
bo'lganligi sababli, TEM har qanday yorug'lik-optik mikroskopdan bir necha baravar
yuqori o'lchamdagi namunalarni o'rganish imkonini beradi. TEM yordamida
nanozarrachalarning o rtacha o lchamlari, o lchamdagi taqsimoti va zarrachalar shakliʻ ʻ ʻ
haqidagi ma lumotlarni olish mumkin [15].
ʼ
2.5.2 Rentgen fazasi tahlili (RFA)
Bu diffraktsiya usuli bo'lib, unda namuna rentgen nurlari bilan nurlanadi, ular
tarqaladi va bir xil to'lqin uzunligidagi ikkilamchi burilish nurlarini hosil qiladi.
Ko'pincha bu usul kristall jismlarning atom tuzilishini aniqlash uchun ishlatiladi,
chunki kristallar strukturada qat'iy davriylikka ega va diffraktsiya panjarasini
ifodalaydi. Ob'ektning rentgen nurlari bilan o'zaro ta'siridan keyin paydo bo'lgan
fotosensitiv materialda qayd etilgan tasvir rentgenogramma deb ataladi. Namuna
rentgen kamerasida olinadi - rentgen nurlari diffraktsiyasi shartlarini (Breg-Vulf
sharti) bajarilishini va rentgen naqshlarini olishni ta'minlaydigan qurilma. Radiatsiya
manbai rentgen trubkasidir.
Agar kristallni d masofasi bilan ajratilgan tekisliklar to'plami sifatida tasavvur
qilsak, rentgen nurlarining tushishi va aks etishi shunday ko'rinadi (9-rasm).
19

II.9 -rasm . Rentgen nurlarining kristall tekisliklar bilan o'zaro ta'siri
( a-Tushayotgan nur; b-Qaytgan nur; c-Kristallografik tekisliklar )
Bragg-Vulf sharti intensivlik maksimallarining (diffraktsiya maksimallari)
mumkin bo'lgan yo'nalishini aniqlaydi va d masofasini aniqlaydi. Unga ko'ra,
maksimal tizimning turli tekisliklarida aks ettirilgan nurlar to'lqin uzunliklarining
butun soniga (II.1) teng yo'l farqiga ega bo'lganda yuzaga keladi.
2 d sin = n  , (II.1)
Bu erda d - tekisliklar orasidagi masofa,  - ko'zdan kechirish burchagi, n -
difraksiya maksimalining tartibi, λ - to'lqin uzunligi [16].
2.5.3 Messbauer spektroskopiya usuli
Bu usul keng tarqalgan va turli sohalarda qo'llaniladi. Ushbu usulning o'ziga
xosligi shundaki, namuna gamma nurlarining "yumshoq" energiya nurlari bilan
nurlanadi, buning natijasida past barqarorlikka ega bo'lgan moddalarning
20

parchalanishining oldini olish mumkin. Usul harorat va magnit maydonlarning keng
diapazonida ham qo'llaniladi, bu moddani turli magnit, elektr va faza holatlarida
o'rganish imkonini beradi.
Bu usul Messbauer effektiga asoslangan. Bu ta'sirning mohiyati qattiq jismdagi
yadrolar tomonidan elektromagnit energiya kvantlarini (gamma kvantlar) orqaga
qaytish uchun energiya yo'qotmasdan chiqarishi va yutilishidir. 90 dan ortiq izotoplar
Mössbauer effektini ko'rsatishi ma'lum. Eng ko'p ishlatiladigan 57
Fe va 119
Sn.
Mössbauer effektidagi asosiy cheklov shundan iboratki, orqaga qaytish effektini
oldini olish uchun atom bir holatda qattiq o'rnatilishi kerak. Uning mavjudligi
rezonansning so'rilishini imkonsiz qiladi. Kristallar va makromolekulalar bu mezonga
mos keladi (10-rasm).
II.10-rasm. Messbauer spektrlarini o'lchash sxemasi, bunda 1 - emitent, 2 -
absorber, 3 - gamma-nur detektori
Natijada, o'rganilayotgan namunadagi atomning elektron tuzilishini, uning
atrofidagi guruhlarni va o'zaro ta'sir tabiatini baholashga imkon beradigan Messbauer
spektri olinadi.
2.5.4 Yorug’likning dinamik sochilish usuli (YDS)
21

Bu usul eritmadagi zarrachalarning o'lchamdagi taqsimoti haqida ma'lumot
beradi. Buning uchun ma'lum chastotali yorug'lik (odatda lazer) eritmaga
yo'naltiriladi. Yorug'lik zarrachaga yetganda, u aks etadi va tarqaladi, chunki. uning
o'lchami to'lqin uzunligi bilan taqqoslanadi. Eritmadagi zarralar Braun harakatida
bo'lganligi sababli, sochuvchi manbalar doimiy ravishda harakatlanadi. Shunga mos
ravishda, mahalliy zarracha kontsentratsiyasining o'zgarishi tarqalgan yorug'lik
intensivligining o'zgarishiga mos keladi. Usul suyuqlikdagi dispers zarrachalarning
diffuziya koeffitsientini aniqlashga yordam beradi, undan keyin nanozarrachalar
radiusi Stokes-Eynshteyn formulasi (II.2) yordamida hisoblanadi:
(II.2)
Bunda D - diffuziya koeffitsienti , - Boltsmann doimiysi ,
- mutlaq harorat , - suyuqliklarning yopishqoqligi , - zarralar radiusi [17].
22

III. TAJRIBAVIY QISM
3.1. Reaktivlar
Reaktivlar: suvsiz temir (III) xlorid (FeCl
3 , 97%), natriy gidroksid (NaOH
98%), konsentrlangan xlorid kislota (HCl, 37%), gidrazingidrat (N 2H 4∙H 2O ,N2H 4−¿
50-60%), dofamin gidroxlorid ( C
8 H
11 N O
2 ∙ HCl).
3.2. Magnit nanozarrachalar sintezi
Prekursor sintezi
10 ml 0,5 mol/l FeCl
3 eritmasi10 ml 0,04 mol/l HCl bilan 250 ml uch bo‘yinli
kolbaga aralashtirildi. Shundan so'ng, olingan eritmaga 3,02 mg dopamin gidroxlorid
qo'shildi. Keyin eritma bilan kolbaga 80°C haroratda 180 ml deionlangan suv
quyiladi. Olingan aralash 80 ° C da 2 soat davomida aralashtiriladi. Reaksiya oxirida
eritma xona haroratiga qadar sovutildi va eritmaning pH qiymatini pH o'lchagich
bilan kuzatib, natriy gidroksidning (NaOH) bir molyar eritmasini qo'shib, eritmaning
23

pH qiymati 7,4 ga ko'tarildi . Shunday qilib hosil bo'lgan cho'kma santrifüjlash (4000
rpm, 5 min) bilan ajratildi va deionlangan suv bilan yuvildi (3 × 40 ml).
Magnit nanozarrachalar sintezi
Magnit nanozarrachalarning sintezi quyidagicha amalga oshirildi: 2 ml
prekursor suspenziyasi 200 mkl 0,04 mg/ml gidrazingidrat eritmasi bilan aralashtirildi
va mikroto'lqinli nurlanishga duchor qilindi. Mikroto'lqinli nurlanish manbai
Monowave 300 uskunasi edi. Na`munalar to'rt davrli nurlanish ta'siriga duchor bo'ldi:
zarralar 3-5 daqiqa davomida 100°C ga qadar qizdirildi va 30 soniya davomida shu
haroratda saqlanadi, keyin ular asta-sekin 30°C ga qadar sovutiladi.

“Zol-gel” texnologiyasi asosida magnetit nanozarrachalari sintezi
Reaktivlar: FeSO
4∙ 7H
2 O; NH
4 OH (25 % li), H
2 O
2 (3 % li), H
2 O
(bidistillangan),
C
17 H
35 COOK (SFM).
Asbob-uskunalar: Elektron tarozi, magnitli aralashtirgich, termometr, filtr
qog‘ozi, varonka, 50 va 100 ml li konussimon kolbalar, kimyoviy stakan, 10 ml li
pipetka, suv yoki qum hammomi.
Ishning bajarilish tartibi. Tarozida 36,14 g FeSO
4 ∙
7H
2 O tuzidan tortib olinadi
va u 100 ml o‘lchov kolbaga solinadi. So‘ngra kolbaning yarmigacha suv solib,
yaxshilab aralashtiriladi va keyin belgigacha suv qo‘shiladi. Bunda 1,3 li FeSO
4 li
eritma hosil bo‘ladi. Eritmadan 30 ml olib, tubi konussimon kolbaga solinadi va
magnitli aralashtirgich stoliga qo‘yiladi hamda 35-40 °C temperaturada doimiy
aralashtirgan holda unga pipetka yordamida NH
4 OH ning 25 % li eritmasidan sekinlik
bilan 10 ml qo‘shiladi. Ma’lum vaqt o‘tgandan keyin eritmaga 3 % li H
2 O
2
eritmasidan 3 ml ko‘shiladi. Shundan so‘ng konussimon kolba og‘zi termometr
o‘rnatilgan tiqin bilan yopilib, harorat T=95 °C gacha ko‘tarulguncha 30 daqiqa
24

davomida doimiy aralishtirgan holda qizdiriladi. Reaksiya davomida eritma ko‘kimtir-
sarg‘ish rangdan qoramtir ranga o‘tadi. Hosil bo‘lgan cho‘kma tezda kolba tubiga
cho‘kadi va u filtrlash yo‘li bilan eritmadan ajratiladi. Ajratib olingan filtratga 1 g kaliy
steorat (SFM) tuzidan qo‘shib, 10-15 daqiqa yaxshilab aralashtiriladi va qurutish uchun
quritish shkafiga joylashtiriladi. Quritish ikki soat davomida 105 °C temperaturada olib
boriladi. Sharoitdan kelib chiqqan holda qo‘ritish temperaturasi 105 °C dan yuqori
qiymatlarda ham amalga oshirildi.
Reaksiya tenglamasi ikki bosqichda boradi:
1) FeSO
4 + 2NH
4 OH = Fe(OH)
2 +(NH
4 )
2 SO
4 ;
2) 3Fe(OH)
2 + H
2 O
2 = Fe
3 O
4 + 4H
2 O.
Umumiy holda esa:
3FeSO
4 + 6NH
4 OH + H
2 O
2 = Fe
3 O
4 + 3(NH
4 )
2 SO
4 + 4H
2 O.
T=95 °C
T=105 °
C
III.1-rasm. Magnetitning sintezi jarayoni
Sintez qilingan Fe
3 O
4 ning olingan difraktogrammasi 2-rasmda keltirilgan
(Difraktogramma yuqori texnologiyalar markazida olingan).
25

III.2-rasm. Fe
3 O
4 ning difraktogrammasi
Shunday qilib, Fe
3 O
4 tarkibli magnitli nanozarrachani olish uchun qimmatbaxo
asbob uskunalardan foydalanmasdan va ko‘p energiya sarflanmasdan, laboratoriya
sharoitida “Zol-Gel” texnologiyasidan foydalanib sintez qilish mumkin.
3.3. Tahlil usullari
Transmission elektron mikroskopiya
Namunalarning mikrofotosuratlari JEOL JEM-2100F/Cs/GIF transmissiya
elektron mikroskopida (100 kV, 0,8 A) olingan. EDX ma'lumotlariga ko'ra qorong'u
maydon tasvirlari va elementlarni taqsimlash xaritalari STEM rejimida (HAADF va
JED 2300 (JEOL) detektorlari) olingan, fokusli nuqta o'lchami 1 nm edi. Namunalar
1-2 mkl eritmani formvar bilan qoplangan mis panjaraga (d = 3,05 mm) qo'llash
orqali tayyorlandi, keyin havoda quritildi.
Rentgen fazalarini tahlil qilish
26

Namunalarning rentgen fazali tahlili DRON-4 difraktometrida (l = 0,179 nm
bo'lgan CoKa nurlanishi, trubaning kuchlanishi 40 kV, oqim 30 mA) 20 ° dan 120 °
gacha bo'lgan diffraktsiya burchaklari oralig'ida qadam bilan o'tkazildi. 0,1°;
tortishish nuqtasiga ta'sir qilish vaqti 3 s.
Sifatli fazali tahlil rentgen fazalari spektrlari ma'lumotlar bazasidan foydalangan
holda spektrlarni solishtirish orqali amalga oshirildi (dastur PHAN, taxminan 200 000
faza). Miqdoriy faza tahlili MISIS Milliy Fan va Texnologiya Universitetining
Fizikaviy materialshunoslik kafedrasida ishlab chiqilgan PHAN % va SPECTRUM
dasturlari yordamida amalga oshirildi [18]. Bu texnika nuqtalardan olingan
eksperimental va model (hisoblangan) spektrlar orasidagi farqni minimallashtirishga
asoslangan Rietveld usulining modifikatsiyasi.
Nanozarrachalar traektoriyalarini tahlil qilish
Bu usul ko'pincha eritmadagi nanozarrachalar konsentratsiyasini va ularning
o'lchamdagi taqsimotini o'lchash uchun ishlatiladi. Buning uchun eritma lazer bilan
nurlantiriladi, to'lqin uzunligidan kichikroq zarralar esa o'zini nuqtali yorug'lik
tarqatuvchilar kabi tutadi. Kuzatish lazerga to'g'ri burchak ostida joylashgan
ultramikroskop orqali amalga oshiriladi. Juda sezgir kamera zarrachalarning Braun
harakatining videosini yozib oladi. Keyinchalik, kompyuter kuzatuv maydonining
ma'lum hajmi va aniqlangan zarrachalar soniga asoslanib, eritmaning
konsentratsiyasini hisoblab chiqadi (II.11-rasm).
27

III .3- rasm . Zarrachalar traektoriyasini tahlil qilish qurilmasi tuzilishi sxemasi .
Dinamik yorug ' lik tarqalishi usulida bo ' lgani kabi , nanozarrachaning
gidrodinamik radiusi Stokes - Eynshteyn tenglamasi yordamida hisoblanadi .
Shunday qilib, nanozarrachalarni sintez qilishning turli usullari mavjud.
Olingan ma'lumotlarga ko'ra, ushbu kurs ishida qo'llaniladigan mikroto'lqinli usulda
nanozarrachalarni sintez qilish eng qulay usul bo'lib tuyuladi, chunki bu usul ko'p
vaqt talab qilmaydi, uni bajarish juda qulay (issiqlik sharoitlari, zarur uskunalar).
Nanozarrachalarni barqarorlashtirish (modifikatsiya qilish) ning turli usullari ma'lum.
Ushbu ishda dopamin bir qator sabablarga ko'ra barqarorlashtiruvchi vosita sifatida
tanlangan. Dofamin tabiiy birikma bo'lib, toksik emas, ya'ni u biologik mos keladi.
Dofamin nisbatan past molyar massaga ega (153 mol/g), u nanozarrachalarning
modifikatsiyasi va barqarorlashuviga to‘sqinlik qilmaydi, tarkibida aminokislota
bo‘lib, nanozarrachalardan biokimyoviy maqsadlarda foydalanish imkonini beradi.
Olingan nanozarralar magnetit fazasi bo'ladi, deb taxmin qilinadi. Taxminni
tasdiqlash uchun olingan namunalar rentgen fazasi tahlili bilan tekshiriladi.
28

Nanozarrachalarning shakli va o'lchamlarini taqsimlash sizga elektron mikroskopning
transmissiya usulini va nanozarrachalar traektoriyasini tahlil qilish imkonini beradi.
Nanozarrachalar traektoriyalari NanoSight NS500 asbobida tahlil qilindi.
Videoni yozish vaqti kamida 60 soniyani tashkil etdi, har bir namuna uchun kamida 3
marta takrorlash amalga oshirildi (kamera linzalari ostidagi eritmaning yangi qismini
quyish bilan). Videoni qayta ishlash uchun NTA Analitik dasturiy ta'minot to'plami
(2.3 versiyasi) ishlatilgan, aniqlash chegarasi 5 ga o'rnatildi.
Mikroto'lqinli nurlanish
Mikroto'lqinli nurlanish Anton Paar "Monowave 300" bitta rejimli
mikroto'lqinli reaktorda muhrlangan 10 ml idishlarda amalga oshirildi.
IV. OLINGAN NATIJALAR VA ULARNING MUHOKAMASI
Ushbu ish jarayonida temir oksidi asosida "cho'zilgan tayoqchalar"
ko'rinishidagi magnit nanozarrachalar olindi.
29

Magnit nanozarrachalar ikki bosqichli mikroto'lqinli sintez orqali olingan.
Sintezning birinchi bosqichida biz dopamin bilan o'zgartirilgan magnit bo'lmagan
akagenit nanorodlarini oldik. Ikkinchi bosqichda akagenit zarralari qaytaruvchi vosita
- gidrazin ishtirokida mikroto'lqinli nurlanishga duchor bo'ldi, bu magnit temir oksidi
nanozarrachalarini olish imkonini berdi (IV.1-rasm).
1-bosqich:Fe Cl 3+2H 2O HCl ,DOPA ,t° → β− FeOOH +3HCl
2-bosqich:
12 β − FeOOH + N
2 H
4 ∙ H
2 O Mikrot o '
lqinlinurlanish
→ 4 Fe
3 O
4 + N
2 ↑ + 3 HCl
IV.1-rasm. A. Suvli suspenziyali zarralar. B. O'ngdan chapga: asl prekursor β-
FeOOH; Nurlanishdan keyin olingan namuna
Sintezning birinchi va ikkinchi bosqichlarida olingan nanozarralar
Nanozarrachalar trayektoriyasining tahlili (NTT), Transmession elektron mikroskop
(TEM) va Rentgen fazali tahlil (RFA) bilan tavsiflangan. Olingan
nanozarrachalarning tayoqcha shakli va ularning o'lchamlari TEM yordamida
aniqlandi. NTT yordamida zarrachalarning o'rtacha gidrodinamik radiusi va ularning
dispersiyasi baholandi.
30

TEM va NTT ma'lumotlariga ko'ra, sintezning birinchi bosqichida deyarli
monodispers magnit bo'lmagan tayoqcha shaklidagi akagenit nanozarrachalarini olish
mumkin edi (II.13-, II.14-rasmlar).
IV.2-rasm. Akagenit nanozarralari uchun TEM ma'lumotlari
IV.3-rasm. Akagenit nanozarralari uchun NTT ma'lumotlari
31

Olingan fazaning tarkibi rentgen nurlari difraksion tahlili bilan tasdiqlangan
(II.15-rasm). Olingan nanozarrachalar kukunining spektri %PHAN ma'lumotlar bazasi
(NUST MISiS asosida ishlab chiqilgan dastur) spektrlari bilan solishtirildi.
Taqqoslash natijasida ma’lum bo‘ldiki, cho‘qqilarning joylashuvi va ularning
intensivliklarining difraksion naqshdagi nisbati ß-FeOOH akagenitning sof fazasi
hosil bo‘lishini tasdiqlaydi. Bundan tashqari, panjara davrlarining qiymatlari ham
hosil bo'lgan nanorodlar akagenit ekanligini ko'rsatadi (II.2-jadval). Cho'qqilarning
shakli (tor taqsimot, yuqori intensivlik) asosida olingan nanozarralarning yuqori
kristalliligi haqida gapirish mumkin.
Difraksiya burchagi (2 θ )
IV.4-rasm. Dofamin bilan qoplangan tayoqchalar ko'rinishidagi akagenit
nanozarrachalari uchun rentgen nurlari diffraktsiyasi. β − FeOOH
12-jadval
Magnit bo'lmagan nanozarralar uchun panjara davrlarining qiymatlari.
Bosqich Panjara davri, nm
32

ß-FeOOH ( 100%) 0,1053(7)
0,1053(7)
0,3037(3)
Mikroto'lqinli nurlanish ta'sirida akagenitning kamayishi nanozarrachalarning
xususiyatlarida sezilarli o'zgarishlarga olib keldi. Birinchidan, zarrachalarning rangi
och jigarrangdan qora rangga o'zgardi ( II .12-rasmga qarang), ikkinchidan, zarralar
magnit xususiyatga ega bo'ldi. TEM yordamida olingan natijalarga ko'ra ,
nanozarrachalar uzunligi 60 nm va kengligi 14 nm bo'lgan tayoqchalardir (16-rasm).
Magnit nanozarrachalarning o'rtacha gidrodinamik radiusi NTT yordamida aniqlandi
(II.17-rasm).
33

IV.5-rasm. Dofamin bilan qoplangan magnit novda shaklidagi
nanozarrachalarning TEM ma'lumotlari
IV.6-rasm. Dofamin bilan qoplangan novda shaklidagi magnit
nanozarralarning NTT ma'lumotlari
Olingan ma'lumotlarga asoslanib, magnit nanozarrachalarning o'lchami
akagenit holatiga qaraganda kattaroq bo'lib chiqdi (II.3-jadval), bu hodisa
34

akagenitning mikroto'lqinli nurlanish bilan qisqarishi qayta kristallanish mexanizmi
orqali sodir bo'lishi bilan izohlanadi [10].
IV.1-jadval
Sintezning 1 va 2 bosqichlarida sintez qilingan nanozarralar uchun
TEM va NTT yordamida olingan natijalarni solishtirish
M agnit nanozarracha tarkibi TEM NTT
b-FeOOH 6±3×50±4 nm 96±10 nm
g-Fe
2 O
3 , Fe
3 O
4 14±4x60±10 nm 138 ± 20 nm
Shuningdek , akagenit kamaytirilgandan so ' ng , hosil bo ' lgan nanorodlarning
kukuni Rentgen fazali tahlil ( RFT ) tomonidan tahlil qilindi . RFT ma'lumotlariga ko'ra,
olingan nanozarrachalarning aks etishi PDF ma'lumotlar bazasidan magnetit va
maggemitning aks etishi bilan mos keladi (II.18-rasm).
35

IV.7-rasm. Dofamin bilan qoplangan novda shaklidagi magnit
nanozarralar uchun RFT diffraktsiya namunasi
[10]dan ma'lum bo'lishicha, nanozarrachalarning kichik o'lchamlarida magnetit
va maggemit spektrlarini farqlash juda qiyin. Bunday holda, zarrachalarning fazaviy
tarkibini ularning hujayralarining o'lchamlarini aniqlash orqali ajratish mumkin,
chunki ular magnetit va maggemitda farqlanadi. Olingan nanozarrachalarning hujayra
hajmini hisoblash sintez qilingan magnit nanozarrachalar maggemitning kichik
aralashmasi ( γ - Fe
2 O
3 ) bo'lgan magnetit degan xulosaga kelishimizga imkon berdi
(IV.2-jadval).
IV. 2-jadval
Sintezning 2-bosqichida olingan magnit nanozarralar uchun panjara davri
Bosqich Panjara davri
(ekspert), Ả Panjara davri (ma'lumotlar
bazasi), Ả
36

Fe
3 O
4
g - Fe
2 O
3 8,382(7) 8.3941
8.3515
V. Xulosalar
37

1. Magnitli nanomateriallar sintezi va ularni tahlil etish usullariga
bag’ishlangan materiallar o’rganildi va umumlashtirildi.
2. Fe
3 O
4 nanozarrachalari sintez qilindi. Uning strukturasi rentgen
defraktometriya usulida tasdiqlandi.
3. Fe
3 O
4 ning magnit xossalari o’rganildi. Uning magnit qabulqiluvchanligi
aniqlandi.
VI. ADABIYOTLAR
1. Torres-Lugo M, Rinaldi C. // Nanomedicine (L.). 2013. V.8. № 10. P. 1689.
38

2. Kleinauskas A., Kim J., Choi G. // Reviews in Nanoscience and
Nanotechnology. 2012. V.1. № 4. P. 271.
3. Golovin Yu I., Klyachko N.L., Gribanovskii S.L. // Technical Physics Letters. V.
41. № 5 P. 455.
4. Zhang Y., Chen M., Venugopal S., Zhou Y., Xiang W., Li Y. // Cell death &
disease. 2011. V.2. № 5. P. 153.
5. Gubin, S.P., Koksharov Y.A., Khomutov G.B., Yurkov G.Y. // Russ. Chem.
Rev. 2005. V.74. № 6. Р . 489.
6. Smolkova I. S., Kazantseva N. E., Parmar H., Babayan V., Smolka P., Saha P. //
Mater. Chem. and Phys. 2015. V. 155. P. 178.
7. Sun S., Zeng H., Robinson D. B., Raoux S., Rice P. M., Wang S. X., G. Li. // J.
Am. Chem. Soc. 2004. V. 126. № 1. P. 273.
8. Woo K., Lee H., Ahn J.-P., Park Y. S. // Adv. Mater. 2003. V. 15. № 20. P.
1761.
9. Teja A. S., Koh P.-Y. // Progr. in Cryst. Gr. and Char. of Mater. 2009. V. 55. P.
22.
10. Milosevic I., Jouni H., David C., Warmont F., Bonnin D., Motte L. // J. of Phys.
Chem. C. 2011. V. 115. № 39. P. 18999.
11. Lu A.-H., Salabas E. L., Schueth F. // Angew. Chem. Int. Ed. 2007. V. 46. № 8.
P. 1222.
12. Sahoo Y., Goodarzi A., Swihart M. T., Ohulchanskyy T. Y., Kaur N., Furlani E.
P., Prasad P. N. // J. Phys. Chem. B. 2005. V. 109. № 9. P. 3879.
13. Cho S.-J., Idrobo J.-C., Olamit J., Liu K., Browning N.D., Kauzlarich S.M. //
Chem. Mater. 2005. V. 17. № 12. P. 3181.
14. Gupta A. K., Gupta M. // Biomater. 2005. V. 26. № 18. P. 3995.
15. СиндоД.,ОикаваТ. // М.: Техносфера. 2006. Гл. 1.
16. КовбаЛ. М., ТруновВ. К. // M.: Рентгенофазовыйанализ. 1976. Гл . 3. 232 с .
39

17. Berne B. J., Pecora R. // Dynamic Light Scattering With Applications to
Chemistry, Biology and Physics. 2000. Ch. 3. 376 p.
18. Шелехов Е. В., Свиридова Т. А. // МиТОМ. 2000. № 8. С.16.
19. Bin H., Song I., Hyeon T. Inorganic Nanoparticles for MRI Contrast Agents //
Adv. Mater. - 2009. - V. 21. - P. 2133–2148.
20. Li Y., Liu J., Zhong J. Biocompatibility of Fe3O4@Au composite magnetic
nanoparticles in vitro and in vivo // International Journal of Nanomedicine. -
2011. - № 6. - P. 2805-2819.
21. Hergt R., Dutz S., Müller R. et al. Magnetic particle hyperthermia: nanoparticle
magnetism and materials development for cancer therapy // J. Phys.: Condens.
Matter.. - 2006. - V. 18. - P. 2919-2934.
22. De Titta G.T., et al. Molecular structure of biotin. Results of two independent
crystal structure investigations // J. Am. Chem. Soc.. – 1976. – V. 98. – Р . 1920-
1926.
23. Hasany F., Abdurahman H., Sunarti R., Jose R. Magnetic Iron Oxide
Nanoparticles: Chemical Synthesis and Applications Review // Current
nanoscience. - 2013. - V. 9. - P.561-575.
24. Rudakovskaya P., Beloglazkina E., Majouga A., Zyk N. Synthesis and
characterization of terpyridine-type ligand-protected gold-coated Fe3O4
nanoparticles // Mendeleev Commun. - 2010. - № 20. - P. 158-160.
25. Mitrano D. M., Wick P., Nowack B. Placing nanoplastics in the context of
global plastic pollution //Nature nanotechnology. – 2021. – Т. 16. – №. 5. – С.
491-500.
26. Hennig J. et al. Locking effects in plowing-induced nanorippling of polystyrene
surfaces //Applied Surface Science. – 2022. – Т . 594. – С . 153467.
40

27. Anik M. I. et al. Recent progress of magnetic nanoparticles in biomedical
applications: A review //Nano Select. – 2021. – Т . 2. – №. 6. – С. 1146-1186.
28. Z., Hou, Y., and Sun, S. (2007). Magnetic Core/shell Fe3O4/Au and
Fe3O4/Au/Ag Nanoparticles with Tunable Plasmonic Properties. J. Am. Chem.
Soc. 129, 8698–8699. doi:10.1021/ja073057v
29. B., Chen, Y., and Shi, J. (2019). Reactive Oxygen Species (ROS)-based
Nanomedicine. Chem. Rev. 119, 4881–4985. doi:10.1021/acs.chemrev.8b00626
30. Gul S. et al. A comprehensive review of magnetic nanomaterials modern day
theranostics //Frontiers in Materials. – 2019. – P. 179.
31. Mokhosi S. R. et al. Advances in the Synthesis and Application of Magnetic
Ferrite Nanoparticles for Cancer Therapy //Pharmaceutics. – 2022. – V. 14. – №.
5. – P. 937.
32. Chen Y., Hou S. Application of magnetic nanoparticles in cell therapy //Stem
Cell Research & Therapy. – 2022. – Т . 13. – №. 1. – С . 1-9.
41

F 3 O 4 SINTEZI VA UNING XOSSALARINI TADQIQ ETISH MUNDARIJA I. Kirish II. ADABIYOTLAR TAHLILI. MAGNITLI NANOZARRACHALARNI OLISH VA XOSSALARINI TEKSHIRISH USULLARI II.1 Magnit nanozarrachalar haqida II.2 Magnetit: Tarkibi va tuzilishi II.2.1 Magnetit nanozarrachalarini olish usullari II.2.2 Cho`ktirish usuli II.2.3 Termi k parchalash usuli II.2.4 Teskari metsellalarda sintez II.2.5 Gedrotermik usul II.2.6 Mikroto`lqinli sintez usuli II.3 Temir oksidi asosidagi nanozarrachalarni barqarorlashtirish usuli II.4 Nanozarrachalar va ularning komplekislarini o`rganish usullari II.4.1 Transmission elektron mikroskopiyasi (TEM) II.4.2 Rentgen fazali tahlil (RFT) II.4.3 Messbauer spektroskopiyasi usuli II.4.4 Yorug`likning dinamik sochilish usuli (YDS) III. TAJRIBAVIY QISM III.1 Materiallar va reaktivlar III.2 Magnit nanozarrachalar sintezi III.3 Nanozarrachalar trayektoriyasi tahlili III.4 Transmission elektron mikroskop va rentgen fazali tahlil IV. OLINGAN NATIJALAR VA ULARNING MUHOKAMASI V. XULOSALAR

VI. ADABIYOTLAR I. Kirish Nanozarrachalar va ular asosidagi kompozitlar biotibbiyotda foydalanish uchun materiallar sifatida olimlarning diqqatini tortadi. Magnit nanozarrachalar kimyo, fizika, biologiya, tibbiyot, nanotexnologiya, biotexnologiya va boshqalar kabi fan va texnikaning turli sohalarida qo llaniladi [1-32]. Yuqori o'ziga xos magnitlanish vaʻ sirtni funksionallashtirish imkoniyati tufayli temir oksidi asosidagi magnit nanozarrachalar selektiv MRT (Magnit rezonans tamografiya) kontrast agentlarini ishlab chiqish uchun istiqbolli materialdir. Biokimyoviy muammolarni hal qilish uchun magnit xususiyatlarning kombinatsiyasi va nanozarrachalarda funktsional sirt mavjudligi (sirtni funksionallashtirish uzoq vaqt davomida sirt faol moddasini qo`llamasdan nanosuyuqlikdagi nanozarrachalarni barqarorlashtirishning samarali usuli hisoblanadi) talab qilinadi. Biologik tizimlarni nishonga olish yoki biologik tizimlarni tanib olish uchun biomolekulalar (antikorlar, fermentlar, nukleotidlar va boshqalar) bilan funksionallashtirilgan magnetit nanozarrachalari dori vositalarini maqsadli yetkazib berish uchun material sifatida ishlatilishi mumkin. Magnit nanozarrachalarini qo'llash sohasi o'simta hujayralarini yo'q qilish uchun samarali vosita bo’lib hisoblanadi [2-24]. Ushbu ilmiy ish novda shaklidagi magnit nanozarrachalar sinteziga bag'ishlangan. [3] ga ko'ra, vesikulalar va tirik hujayralar bilan bog'langan magnit nanozarrachalar f<1 kHz chastotali isitilmaydigan o'zgaruvchan magnit maydon ta'sirida ularning membranalarining tuzilishiga sezilarli ta'sir ko'rsatishi, ularning o'tkazuvchanligini oshirishi, morfologik va funktsional o'zgarishlarni rag'batlantirishi mumkin. Yuqorida qayd etilgan barcha ta'sirlar katta qiziqish uyg'otadi, xususan, dori-darmonlarni maqsadli yetkazib berish, ularni transport nanotashuvchilardan 2

nazorat ostida chiqarish, ularning faoliyatini masofadan boshqarish, hujayra darajasida terapiya, saraton hujayralarining selektiv apoptozi va boshqalar. Ishning dolzarbligi va maqsadi: Magnit nanozarrachalar kimyo, fizika, biologiya, tibbiyot, nanotexnologiya, biotexnologiya va boshqalar kabi fan va texnikaning turli sohalarida qo llaniladi.ʻ Yuqori o'ziga xos magnitlanish va sirtni funksionallashtirish imkoniyati tufayli temir oksidi asosidagi magnit nanozarrachalar selektiv MRT (Magnit rezonans tamografiya) uchun istiqbolli materialdir. Biologik tizimlarni nishonga olish yoki biologik tizimlarni tanib olish uchun biomolekulalar (antikorlar, fermentlar, nukleotidlar va boshqalar) bilan funksionallashtirilgan magnetit nanozarrachalari dori vositalarini maqsadli yetkazib berish uchun material sifatida ishlatilishi mumkin. Magnit nanozarrachalarini qo'llash sohasi o'simta hujayralarini yo'q qilish uchun samarali vosita bo’lib hisoblanadi. Ishning maqsadi - magnetit nanozarrachalari sintezi va ularni magnit xossalarini o’rganish. 3

II. ADABIYOTLAR TAHLILI: MAGNITLI MATERIALLARNI OLISH VA XOSSALARINI TEKSHIRISH USULLARI Ushbu ilmiy ish magnetit nanozarralarini olishning asosiy usullari, ularni qo'llash, shuningdek ularni tahlil qilishning asosiy usullariga bag'ishlangan. Magnit nanozarrachalar sintezi tadqiqotning istiqbolli yo'nalishi bo'lganligi sababli magnit nanozarrachalarni sintez qilishning turli usullariga bag'ishlangan ko'plab ishlar mavjud. Bugungi kunga kelib turli xil tarkib va shakldagi magnit nanozarrachalar, jumladan, temir oksidlari (magnetit (Fe 3 O 4 ) va maggemit (γ-Fe 2 O 3 )), sof metallar yoki qotishmalar sintez qilingan. Magnit nanozarrachalarni sintez qilishda amaliy qo'llaniladigan usullardan bir qancha asosiylarini ajratib ko'rsatish kerak: kodlash, termal parchalanish, mikroemulsiya, gidrotermik va mikroto'lqinli usullar. 2.1. Magnit nanozarrachalar haqida Nanotexnologiya so'nggi o'n yilliklarda juda mashhur bo'ldi. Buning sababi, mikroskopik materiallarga nisbatan nano o'lchamdagi zarralar yangi fizik, kimyoviy va mexanik xususiyatlarga ega. Bu o'lchamning kamayishi va nanoshkala holatiga o'tishi bilan sirtning hajmga nisbati va natijada sirt atomlarining hajm birliklariga nisbatan ulushi ortib borishi bilan izohlanadi. Fizik xususiyatlar optik, elektr va magnit xususiyatlarni o'z ichiga oladi.Bu xususiyatlar eng xarakterli magnit xususiyatlar bo'lib, ularning tadqiqotlari mikro o'lchamdagi materiallarga nisbatan nanomateriallarda boshqacha namoyon bo'lishini ko'rsatdi. Bundan tashqari, 4

nanozarrachalarning magnit momenti (atom uchun) va magnit anizotropiyasi (tashqi magnit maydon bilan mos kelmasligi mumkin bo’lgan tizim spinida afzal yo`nalishini ta`minlaydigan xususiyatdir) mikromaterialnikidan ancha katta bo'lishi mumkinligi ko'rsatildi. Bu shuningdek, Kyuri harorati (T C ) yoki Neel harorati (T N ) va koersitiv kuchi (H C ) kabi boshqa magnit xususiyatlar uchun ham amal qiladi [4-29]. Umuman olganda, nanozarrachalarning magnit harakati zarracha hajmi, kristall panjara turi va zarracha morfologiyasi kabi muhim jismoniy xususiyatlar bilan belgilanadi. Magnit nanozarralar orasida ferromagnit va superparamagnit nanozarralar asosan biotibbiyotda qo'llaniladi. Temir, nikel, kobalt kabi materiallarga asoslangan ferromagnit nanozarrachalarda atom nolga teng bo'lmagan natijada magnit momentga ega bo'lib, bu juftlashtirilmagan elektronlar mavjudligi bilan bog'liq.Nanozarracha magnit momentlari domen magnit momentlarining umumiy tarmog'ini tashkil etuvchi ko'p sonli atomlarni o'z ichiga olgan domenlardan iborat.Shakllangan tarmoqning hosil bo'lgan magnit momenti ma'lum bir yo'nalishga ega.Domenlarning tasodifiy taqsimlangan magnit momentlari zarrachaning nolga teng natijaviy magnit momentini beradi (II.1-rasm). II.1-rasm. Magnit maydon bo'lmaganda namunaning hajmi bo'yicha magnit momentlarning taqsimlanishi Ferromagnit nanozarrachalar magnit maydonga joylashtirilganda, domenlarning magnit momentlari qo'llaniladigan magnit maydon yo 'nalishi bo'ylab tekislanadi va 5

F3O4 SINTEZI VA UNING XOSSALARINI TADQIQ ETISH

12.08.2023

0

1566.6982421875 KB

Похожие