Charakterizácia a modifikácia ílových minerálov pomocou spektroskopie v THz oblasti

Authors: Samuel Furka 1    Daniel Furka 1    Marián Janek 1,2   
1 Univerzita Komenského v Bratislave - Prírodovedecká fakulta - Katedra fyzikálnej a teoretickej chémie, Bratislava, Slovenská republika    2 Slovenská technická univerzita v Bratislave, Radlinského 9, 81237 Bratislava, Slovenská republika   
Year: 2017
Section: Open section
Abstract No.: 1689
ISBN: 978-80-972360-1-4

Ílové minerály zo skupiny smektity patria medzi prírodné nanočasticové materiály. Záujem budia hlavne vďaka svojim fyzikálnym, absorpčným a katión - výmenným vlastnostiam. Patria medzi ne nami študované smektity – Hektorit, Laponit a Montmorillionit, ktoré vzhľadom k rozdielnej štruktúre vykazujú odlišné katión - výmenné kapacity. V priemysle sa materiály na báze smektitov využívajú hlavne na výrobu nanokompozitných materiálov pre rôzne cieľové aplikácie, pričom je dôležitá kvalita prírodnej frakcie. Samotné alebo špecificky modifikované nájdu využitie ako jónomeniče v analytickej chémii a biochémii, prípade môžu byť využité ako nosiče liečiv. V oblastiach keramiky je možné tieto častice využiť pre relatívne lacnú prípravu termicky, mechanicky a chemicky odolných nanokompozitov na prírodnej báze. Rozdielny obsah katiónov v medzivrství týchto ílových minerálov umožňuje analýzu ich zloženia prostredníctvom terahertzovej oblasti elektromagnetického žiarenia. Vlnové dĺžky Thz spektra (1-300 μm) príslúchajú veľmi nízkym energiám a v prípade smektitov je v tejto oblasti elektromagnetického žiarenia možné sledovať vibračno-rotačné pásy ich vymeniteľných katiónov. Generovanie širokého terahertzového spektra zabezpečuje femtosekundový laser. Rôzne modifikované nanočastice Montmorillionitu vykazujú takisto odlišnú spektrálnu odozvu a fázový posun medzi vysielaným terahertzom a meraným terahertzovým signálom na základe čoho je takisto možné prostredníctvom katión výmennej kapacity sledovať kvalitu prírodnej frakcie. Cieľom tejto práce je získať závislosť terahertzového spektra vzhľadom ku katión výmennej kapacite organicky modifikovanýh smektitov –  Hektoritu, Montmorillionitu a Laponitu a súčastne stanoviť kalibračnú závislosť terahertzového spektra od katión - výmennej kapacity montmorillionitu pre jednoduché vyhodnotenie čistoty prírodnej frakcie. Výsledky práce sa dajú použiť pri návrhu nosičov liečiv, prípadne pri dizajnovaní nosičov uvoľňujúcich liečivo v konkrétnom tkanive.

The authors acknowledge financial support of NATO's Emerging Security Challenges Division in the framework of the Science for Peace and Security Programme (SPS984698 "NOTES").
[1] M. Janek, I. Bugár, D. Lorenc, V. Szöcs, D. Velič, D. Chorvát, Clays Clay Miner., 57, 416-424 (2009).
[2] I. Wilke, V. Ramanathan, J. LaChance, A. Tamalonis, M. Aldersley, P.C. Joshi, J. Ferris, Appl. Clay Sci., 87, 61-65 (2014).