Silikon nanoparçacıklarının uygun maliyetli bir yöntemle sentezi ve karakterizasyonu

Abstract

Silikon nanoparçacıklar (Si NP) ihmal edilebilir sitotoksisite ve mükemmel biyouyumluluk nedeniyle hücre görüntüleme için potansiyel uygulama alanlarına sahiptirler. Bu çalışmada, Si NP’ler, yüksek sıcaklık ve karmaşık modifikasyon gerektirmeyen basit bir adımda sentezlenmiştir. Sentezde silikon kaynağı olarak (3-aminopropil)trietoksisilan(APTES) indirgeyici olarak ise askorbik asit (AA) kullanılmıştır. Sentez sıcaklığı ve süresi, APTES miktarı ve AA miktarı değiştirilerek bir seri sentez yapılmıştır. Sentezlenen Si NP’ler, ultraviyole-görünür bölge spektrometresi (UV-Visible), fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR), geçirimli elektron mikroskobu (TEM) ve fotolüminesans spektroskopisi (PL) cihazları ile karakterize edilmiştir. FT-IR sonuçları, ortaya çıkan Si NP'lerin büyük miktarda amino grubuna sahip olduğunu göstermiştir. Örneklerin McLeans analizi sonucu elde edilen band gap değerleri 3.20 eV ile 5.10 eV arasında değişmektedir. AA indirgeni çok kullanıldığında band gap azalmış, APTES moleküllerinin miktarı arttırıldığında ise birden fazla band gap elde edilmiş ve büyümüştür. 520 nm’de örnekler emisyon göstermiş ve literatürden farklı olarak örneklerin emisyon yoğunluğu zamanla daha çok artmıştır ve 480 nm dalga boyuna kaymıştır. TEM fotoğrafı alınabilen örneklerde ortalama parçacık boyutları 8.508 nm ile 11.884 nm arasında değişmektedir ve parçacık boyutu AA indirgeni çok kullanıldığında azalmış, APTES çok kullanıldığında ise büyümüştür. Yaklaşık 3 ay bekletilmiş olan örneklerin UV lambası altında daha iyi ışıldama gösterdiği görülmüştür. İndirgenmemiş APTES moleküllerinin zamanla kendi arasında reaksiyona girerek silikon parçacıklarının boyutunu büyüttüğü ve ışıldamayı arttırdığı düşünülmektedir. Sentezlenen Si NP’lerin yüzeylerinde amin gruplarının bulunması ve kolloidal kararlılığa sahip olması nedeniyle biyomoleküller ile olan etkileşimleri önemlidir.

Silicon nanoparticles (Si NPs) have potential applications for cell imaging due to negligible cytotoxicity and excellent biocompatibility. In this study, Si NPs were synthesized in a simple step that does not require high temperatures and complex modifications. In the synthesis, (3-aminopropyl)triethoxysilane (APTES) was used as the silicon source and ascorbic acid (AA) was used as the reductant. A series of synthesis was carried out by changing the synthesis temperature and time, APTES amount and AA amount.Synthesized Si NPs were characterized by ultraviolet-visible spectrometry (UV Visible), fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), transmission electron microscopy (TEM) and photoluminescence spectroscopy (PL) devices.FT-IR results showed that the resulting Si NPs had a large amount of amino groups. The band gap values obtained as a result of McLeans analysis of the samples vary between 3.20 eV and 5.10 eV. When more AA reducing agent was used, the band gap decreased, and when the amount of APTES molecules was increased, more than one band gap was obtained and enlarged. The samples showed emission at 520 nm, and unlike the literature, the emission intensity of the samples increased over time and shifted to the 480 nm wavelength. In the samples for which TEM photographs could be taken, the average particle sizes varied between 8,508 nm and 11,884 nm, and the particle size decreased when AA reducer was used extensively and increased when APTES was used frequently. It was observed that the samples kept for approximately 3 months showed better luminescence under the UV lamp. It is thought that unreduced APTES molecules react among themselves over time, increasing the size of silicon particles and increasing luminescence. Since the synthesized Si NPs have amine groups on their surfaces and have colloidal stability, their interactions with biomolecules are important.