Синтез, характеристика и влияние энергии облучения на оптические свойства наноструктур ZnO

Nov 21, 2023

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 20016 (2022) Цитировать эту статью

1159 Доступов

1 Цитаты

8 Альтметрика

Подробности о метриках

Наночастицы оксида цинка (НЧ) синтезируются золь-гель-методом для оптоэлектроники, фотоники и медицины. Только что синтезированные НЧ облучаются лазерами с длинами волн 1064 нм и 532 нм в попытке улучшить структурные и функциональные свойства частиц. НЧ охарактеризованы методами рентгеновской дифракции, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, атомно-силовой микроскопии и ультрафиолето-видимой спектроскопии. Структурный анализ показывает, что частицы имеют поликристаллическую гексагональную структуру пространственной группы (P63mc). Средний размер кристаллитов наночастиц варьируется в диапазоне 13–15 нм после и до облучения лазерным лучом. Морфологическая характеристика выявила образование агломератов НЧ в диапазоне 42–46 нм. Наблюдается сдвиг спектров поглощения после облучения лазерным лучом. Этот сдвиг обусловлен влиянием облучения на электронную структуру образца. Этот эффект подтверждается уменьшением энергии запрещенной зоны. Оптические параметры также выводятся и обсуждаются. Облучение наночастиц ZnO лазерными лучами с длиной волны 1064 нм и 532 нм уменьшает размер кристаллитов, что повышает их антибактериальную активность. Биологическая активность НПВ и повышение эффективности антибиотиков тестируются и анализируются. Результаты подчеркнули положительную роль ZnO-NP в вышеупомянутом применении.

Наночастицы и нанопорошки привлекли внимание ученых, инженеров и врачей благодаря их универсальному применению и многообещающим преимуществам для будущих применений и требований1,2,3,4,5,6,7. ZnO-NP могут сильно стимулировать выработку форм кислорода и высвобождать ионы цинка. Это, в свою очередь, может вызвать апоптоз клеток. Кроме того, известно, что ZnO-NP поддерживают целостность инсулина. Благодаря сильным свойствам поглощения в УФ-диапазоне наночастицы ZnO используются в качестве антивозрастного элемента и в косметике. Тем не менее, ZnO-NP привлекают все большее внимание научного сообщества из-за их использования в качестве противораковых и антибактериальных средств. По сравнению с другими наночастицами, ZnO-NP менее дороги и менее токсичны при использовании в биомедицинских целях8. Антибактериальные агенты можно разделить на органические и неорганические агенты. Соответственно, ZnO как неорганический материал оказался превосходным антибактериальным средством. Тем не менее, антибактериальная активность НЧ ZnO в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий уже выявлена9. Кроме того, было обнаружено, что НЧ ZnO обладают антибактериальным действием против спор10. В настоящее время хорошо известно, что активность ZnO во многом зависит от размера его частиц, а значит, от площади поверхности и концентрации. С другой стороны, качество его кристаллической структуры и формы мало на что влияет11. Умайр Манзур и др. исследовали влияние параметров синтеза (а именно, температуры, времени зародышеобразования и постсинтетической термообработки) на чувствительные свойства НЧ ZnO12. Было обнаружено, что эти параметры существенно влияют на размеры частиц и их кристалличность. НЧ ZnO синтезировали методом соосаждения с использованием ацетата цинка, гидроксида калия и метанола в качестве растворителя. Однако размеры частиц порошков ZnO находились в диапазоне от \(100 нм\) до \(458 нм\) в зависимости от температуры синтеза. В нескольких работах в литературе сообщается об успешном сохранении присущей ZnO-НЧ селективности в отношении раковых клеток путем синтеза этих материалов с использованием метода осаждения13,14. Золь-гель метод – новый метод синтеза ZnO-НЧ15,16. Инь Чжан и др. сообщили в 2013 году о биомедицинских применениях наноматериалов ZnO, таких как биомедицинская визуализация, доставка лекарств и генов, а также биосенсорство17,18,19.