Click to order
Ваш заказ
Total: 
Payment method

Наночастицы вокруг нас: образование наночастиц металлов в природе

Вопрос использования наночастиц металлов в последнее время затрагивает большое количество сфер. Из-за возникшего ажиотажа вокруг наноиндустрии в Российской Федерации создается устойчивое впечатление, что мы имеем дело с чем-то новым, малоизученным и опасным, хотя первые опыты по созданию наноразмерных материалов были проведены более 100 лет назад.[1]
Самое большое количество наночастиц металлов находится в горных породах и магмах. Некоторые горные породы исследовались на наличие наноразмерных форм серебра. Например, в Мексике, в районе добычи серебра был проведен анализ руды. Он показал, что наносеребро встречается на внешних поверхностях минерала тодорокита. [2]
Тодорокит – это редкий комплексный гидроксидный минерал марганца, который встречается в массивных или туберозных формах.
Было обнаружено, что наночастицы серебра находятся в речной воде и иловых отложениях. Образование наночастиц в водной среде происходит с помощью природных восстановителей – гуминовых кислот, которые часто встречаются в почве. Эти кислоты образуются при разложении растений и органических субстанций, и являются смесью веществ, проявляющих восстановительные свойства.[3,4]

Наночастицы различных металлов встречаются не только в горных породах, но и в атмосфере и гидросфере. Российский академик А.О. Богатиков в своей энциклопедии описывает образование наноразмерных форм в окружающей среде.

"Самыми крупными поставщиками наночастиц на большие высоты в атмосфере служат вулканы (вулканическая пыль). Концентрация наночастиц в воздухе различна, и даже в одном конкретном месте она сильно изменяется во времени.

Вспышки формирования наночастиц совпадают со временем высокой солнечной активности. Наиболее поразительной является сохранность металлов (алюминия, серебра, хрома, цинка, титана и др.) в самородном виде в морской воде." [11]

Месторождение наночастиц металлов

Окисление и растворение
серебра с поверхности
Диффузия иона серебра по поверхности
в адсорбированном слое воды
Образование наночастиц путем фоторедукции

Образование наночастиц металлов из макрообъектов

Ученые Джон М. Миллер и Джеймс И. Хатчисон провели исследование, в котором описывали образование наночастиц металлов из макрообъектов, таких как: проволока, ювелирные изделия и столовые приборы, которые находятся в контакте с различными поверхностями. В условиях окружающей среды при влажности более 50% новые наночастицы серебра и меди образуются в непосредственной близости от изделий из них. Предполагается, что образование наночастиц серебра происходит в три стадии:
Эти результаты подразумевают, что производство новых наночастиц является неотъемлемым свойством материала. Тот факт, что наночастицы серебра и меди генерируются спонтанно из искусственных объектов, подразумевает, что люди уже давно находятся в прямом контакте с этими наноматериалами и что объекты макромасштаба представляют собой потенциальный источник случайных наночастиц в окружающей среде. [7]
Показан эксперимент, в котором металл подвергался периодическому воздействию света. Через 3 недели были сгенерированы наночастицы.

Обнаружение наночастиц в грибах и растениях

Ряд исследований на некоторые растения и грибы показал, что они обладают способностью связывать ионы металлов, синтезировать из них наночастицы и накапливать их в различных тканях. К таким растениям относится, например, люцерна, которая способна поглощать ионы золота и серебра как из растворов, так и из твердых субстратов. Исследования проводили и на биомассе [8], и на живых растениях. Ионы металлов поступали в растение через корни вместе с водой и транспортировались в побеги уже в виде наночастиц. [9]


Эти исследования доказывают, что наночастицы металлов не имеют токсического воздействия на растения, ввиду того, что растения сами их синтезируют. То есть наночастицы являются подкормкой для ослабшего растения.
Наночастицы вокруг нас
Благодаря вышеперечисленным исследованиям мы можем утверждать, что люди постоянно находятся в контакте с наночастицами. Взаимодействие живых существ с наночастицами на протяжении тысячелетий доказывает, что наноразмерные формы металлов природного происхождения не имеют патогенного влияния на человека и окружающую среду.

Однако, человечество переходит на новый уровень технологий – нанотехнологий, из-за чего встает вопрос о необходимости дальнейшего изучения влияния наночастиц промышленного происхождения на живые существа. Конечно, необходимы дальнейшие исследования безопасности наночастиц для окружающей среды. Уже сейчас можно сказать, что стоит пересмотреть экологические нормы, по крайней мере для драгоценных металлов, ведь они написаны для ионов, тогда как, по-видимому, большинство из них встречается в природе в виде небольших кластеров или наночастиц.
Список использованных материалов:
  1. Nowack, B., Krug, H. F., & Height, M. (2011). 120 Years of Nanosilver History: Implications for Policy Makers. Environmental Science & Technology, 45(4), 1177–1183. DOI: 10.1039/C2EM30595J
  2. Gomez-Caballero, J. A., Villasenor-Cabral, M. G., Santiago-Jacinto, P., & Ponce-Abad, F. (2010). The Canadian Mineralogist, 48(5), 1237–1253. doi:10.3749/canmin.48.5.1237 DOI:10.3749/canmin.48.5.1237
  3. Wen, L.-S., Santschi, P. H., Gill, G. A., Paternostro, C. L., & Lehman, R. D. (1997). Colloidal and Particulate Silver in River and Estuarine Waters of Texas. Environmental Science & Technology, 31(3), 723–731. doi:10.1021/es9603057
  4. Akaighe, N., MacCuspie, R. I., Navarro, D. A., Aga, D. S., Banerjee, S., Sohn, M., & Sharma, V. K. (2011). Humic Acid-Induced Silver Nanoparticle Formation Under Environmentally Relevant Conditions. Environmental Science & Technology, 45(9), 3895–3901. doi:10.1021/es103946g
  5. Yin, Y., Liu, J., & Jiang, G. (2012). Sunlight-Induced Reduction of Ionic Ag and Au to Metallic Nanoparticles by Dissolved Organic Matter. ACS Nano, 6(9), 7910–7919. doi:10.1021/nn302293r
  6. Adegboyega, N. F., Sharma, V. K., Siskova, K., Zbořil, R., Sohn, M., Schultz, B. J., & Banerjee, S. (2012). Interactions of Aqueous Ag+ with Fulvic Acids: Mechanisms of Silver Nanoparticle Formation and Investigation of Stability. Environmental Science & Technology, 47(2), 757–764. doi:10.1021/es302305f
  7. Glover, R. D., Miller, J. M., & Hutchison, J. E. (2011). Generation of Metal Nanoparticles from Silver and Copper Objects: Nanoparticle Dynamics on Surfaces and Potential Sources of Nanoparticles in the Environment. ACS Nano, 5(11), 8950–8957. doi:10.1021/nn2031319
  8. Gardea-Torresdey, J. L., Tiemann, K. J., Gamez, G., Dokken, K., Tehuacanero, S., & José-Yacamán, M. (1999). Gold Nanoparticles Obtained by Bio-precipitation from Gold(III). Solutions Journal of Nanoparticle Research, 1(3), 397–404. doi:10.1023/a:1010008915465
  9. Gardea-Torresdey, J. L., Gomez, E., Peralta-Videa, J. R., Parsons, J. G., Troiani, H., & Jose-Yacaman, M. (2003). Alfalfa Sprouts: A Natural Source for the Synthesis of Silver Nanoparticles. Langmuir, 19(4), 1357–1361. doi:10.1021/la020835i
  10. Mukherjee, P., Ahmad, A., Mandal, D., Senapati, S., Sainkar, S. R., Khan, M. I., … Sastry, M. (2001). Fungus-Mediated Synthesis of Silver Nanoparticles and Their Immobilization in the Mycelial Matrix: A Novel Biological Approach to Nanoparticle Synthesis. Nano Letters, 1(10), 515–519. doi:10.1021/nl0155274
  11. О.А. Богатиков "Неорганические наночастицы в природе".
Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы быть в курсе последних новостей нашей компании
Close
Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать больше полезных материалов