Spectroscopic characteristics of colloidal solutions of metal nanoparticles | Cпектроскопические характеристики коллоидных растворов наночастиц металлов

Английский. Nanoparticles are progressively finding practical applications in various fields of human activity, including veterinary and medicine. Due to the fact that the effectiveness of activity of colloidal solutions of nanoparticles is directly related to the state of aggregation of nanosized particles, it is urgent to use fast and convenient methods for assessing the physicochemical characteristics of such preparations. Nanoparticles have unique optical properties that depend on their size and shape. They can be determined by the refractive index of the light on the surface of the nanoparticles in a phenomenon known as plasmon resonance, which makes UV-VL spectroscopy a valuable tool for studying and evaluating the characteristics of nanomaterials. The goal of the study is to study the optical characteristics of several samples of colloids of nanoparticles of noble metals (silver) and bioelements (copper, silicon dioxide) to determine the possibility of further application of UV-VL (ultraviolet/visible light) spectroscopy for evaluation of activity and stability of colloidal solutions of nanoparticles. Commercial preparations based on nanoparticles of noble metals (silver) or bioelements (copper, silicon dioxide) in working dilutions recommended by manufacturers were used to study optical characteristics of the colloidal solutions. Optical density and absorption spectra were determined at the wavelengths (nm): 300-800 nm. The plasmon surface resonance has been found in all test preparations, while all of them exhibited obvious nonlinear optical properties. The most pronounced plasma resonance peak is found in the colloidal solution of silver nanoparticles within a wavelength of 420 nm. In the case of a colloidal solution of copper nanoparticles, the peak of Plasmon resonance was less pronounced and had a red shift (peak at 560 nm). In the colloidal solution of silicon silica, the plasmon resonance was less pronounced than other test preparations, being shifted to the blue side of the spectrum (360 nm).

Русский. Наночастицы находят все большее практическое применение в различных областях человеческой деятельности, в том числе в ветеринарии и медицине. В связи с тем, что эффективность активности коллоидных растворов наночастиц напрямую связана с состоянием агрегации наноразмерных частиц, актуальным является использование быстрых и удобных методов оценки физико-химических характеристик таких препаратов. Наночастицы обладают уникальными оптическими свойствами, которые зависят от их размера и формы. Они могут быть определены по показателю преломления света на поверхности наночастиц в явлении, известном как плазмонный резонанс, что делает УФ-спектроскопию ценным инструментом для изучения и оценки характеристик наноматериалов. Цель работы - изучение оптические характеристики нескольких образцов коллоидов наночастиц благородных металлов (серебра) и биоэлементов (медь, кремния диоксид) для определения возможности дальнейшего применения УФ-ВС (ультрафиолет/видимый свет) спектроскопии для оценки активности и стабильности коллоидных растворов наночастиц. Для исследования оптических характеристик коллоидных растворов использовали коммерческие препараты на основе наночастиц благородных металлов (серебра) или биоэлементов (меди, диоксида кремния) в рабочих разведениях, рекомендованных производителями. Оптическая плотность и спектры поглощения определялись на длинах волн (Нм): 300–800 Нм. Установлено, что поверхностный плазмонный резонанс был обнаружен во всех тестовых препаратах, в то время как все они демонстрировали очевидные нелинейно–оптические свойства. Наиболее выраженный пик плазменного резонанса обнаружен в коллоидном растворе наночастиц серебра в пределах длины волны 420 Нм. В случае коллоидного раствора наночастиц меди пик плазмонного резонанса был менее выражен и имел красное смещение (пик при 560 Нм). В коллоидном растворе кремнезема плазмонный резонанс был менее выражен, чем в других тест-препаратах, смещаясь в синюю сторону спектра (360 Нм).