SURFACE ROUGHNESS ANALYSIS OF SILVER NANOPARTICLES USING ATOMIC FORCE MICROSCOPY
Date
2025-05-24
Authors
Ranim Mansour Abd Al Qader Mohamad
رنيم منصور عبد القادر محمد
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Al-Quds University
Abstract
Since its discovery, nanoscience has revolutionized science. NMs have increasing interest in various scientific and industrial fields, such as electronics, medicine, and the environment, due to their unique properties, which are radically different from bulk materials. Among these properties, surface roughness is one of the most important factors affecting the performance of nanoparticles (NPs), as it plays a crucial role in various types of chemical reactions and surface properties. Therefore, understanding and studying this property is essential to developing NPs applications.
In this context, the surface roughness of nanoparticles is affected by several factors, which may occur during or after the synthesis process, or during the scanning process. The most prominent of these factors are the size of the NPs, their concentration during the synthesis process, the type of tip used for measurement, and the synthesizing method used, which is a fundamental and powerful differentiating factor.
This study aims to find the relationship between these factors and the surface roughness values measured using an AFM, by comparing between the surface roughness of samples of AgNPs prepared using different methods of synthesis and concentrations, to provide a deep understanding of the factors that control the surface roughness of nanoparticles.
هدفت هذه الدراسة إلى تحليل تأثير مجموعة من العوامل الفيزيائية على خشونة سطح جسيمات الفضة النانوية، باستخدام مجهر القوة الذرية كأداة تحليلية رئيسية، إلى جانب برنامج حاسوبي. ركز البحث على أربعة متغيرات لفهم تأثيرها على خشونة السطح: حجم جسيمات الفضة النانوية، وتركيز الجسيمات أثناء عملية التصنيع، ونوع رأس المجس المستخدم (حاد، قياسي)، وطريقة تصنيع الجسيمات (الطريقة الفيزيائية والطريقة الخضراء). أظهرت النتائج وجود علاقة مباشرة بين حجم الجسيمات وخشونة السطح، فكلما زاد حجم الجسيمات، ارتفعت قيم خشونة السطح، مما يعكس تأثير الجسيمات الأكبر على بنية السطح بشكل كبير عند بناء المواد النانوية. في المقابل، لوحظت علاقة عكسية بين تركيز جسيمات الفضة النانوية أثناء عملية التصنيع وخشونة السطح، حيث انخفضت قيم الخشونة بشكل ملحوظ مع زيادة تركيز الجسيمات، وتم تفسير ذلك بأن وجود عدد أكبر من الجسيمات يساعد في تغطية أكثر اتساقًا لسطح العينة. كما وُجد أن استخدام طرف حاد أدى إلى الحصول على قيم خشونة سطح أعلى مقارنةً بالطرف القياسي، وذلك بسبب زيادة حساسية الطرف الحاد لبنية سطح العينة، مما أدى إلى قياسات أكثر دقة. وأخيرًا، كشفت المقارنة بين طريقتي التصنيع الفيزيائي والخضراء لتحضير جسيمات النانو الفضية عن تباين واضح في قيم الخشونة، فقد وقعت قيم الخشونة التي تم الحصول عليها من الطريقة الفيزيائية بين القيم التي تم الحصول عليها من تركيزين مختلفين (30 و70 ملغ/ مل) في طريقة التصنيع الأخضر، وكانت أقرب إلى التركيز الأعلى (70 ملغ/ مل)، مما يشير إلى تأثر خشونة سطح الجسيمات النانوية بطرق التخليق المختلفة. وتدعم هذه النتائج أهمية ضبط ظروف تخليق وتحليل الجسيمات النانوية لاستخدامها بفعالية في تطبيقات النانو، نظرًا لتأثيرها المباشر على خصائص السطح، والتي تلعب دورًا حاسمًا في أداء المواد في مختلف مجالات التطبيق مثل الطب والاستشعار والتحفيز.
هدفت هذه الدراسة إلى تحليل تأثير مجموعة من العوامل الفيزيائية على خشونة سطح جسيمات الفضة النانوية، باستخدام مجهر القوة الذرية كأداة تحليلية رئيسية، إلى جانب برنامج حاسوبي. ركز البحث على أربعة متغيرات لفهم تأثيرها على خشونة السطح: حجم جسيمات الفضة النانوية، وتركيز الجسيمات أثناء عملية التصنيع، ونوع رأس المجس المستخدم (حاد، قياسي)، وطريقة تصنيع الجسيمات (الطريقة الفيزيائية والطريقة الخضراء). أظهرت النتائج وجود علاقة مباشرة بين حجم الجسيمات وخشونة السطح، فكلما زاد حجم الجسيمات، ارتفعت قيم خشونة السطح، مما يعكس تأثير الجسيمات الأكبر على بنية السطح بشكل كبير عند بناء المواد النانوية. في المقابل، لوحظت علاقة عكسية بين تركيز جسيمات الفضة النانوية أثناء عملية التصنيع وخشونة السطح، حيث انخفضت قيم الخشونة بشكل ملحوظ مع زيادة تركيز الجسيمات، وتم تفسير ذلك بأن وجود عدد أكبر من الجسيمات يساعد في تغطية أكثر اتساقًا لسطح العينة. كما وُجد أن استخدام طرف حاد أدى إلى الحصول على قيم خشونة سطح أعلى مقارنةً بالطرف القياسي، وذلك بسبب زيادة حساسية الطرف الحاد لبنية سطح العينة، مما أدى إلى قياسات أكثر دقة. وأخيرًا، كشفت المقارنة بين طريقتي التصنيع الفيزيائي والخضراء لتحضير جسيمات النانو الفضية عن تباين واضح في قيم الخشونة، فقد وقعت قيم الخشونة التي تم الحصول عليها من الطريقة الفيزيائية بين القيم التي تم الحصول عليها من تركيزين مختلفين (30 و70 ملغ/ مل) في طريقة التصنيع الأخضر، وكانت أقرب إلى التركيز الأعلى (70 ملغ/ مل)، مما يشير إلى تأثر خشونة سطح الجسيمات النانوية بطرق التخليق المختلفة. وتدعم هذه النتائج أهمية ضبط ظروف تخليق وتحليل الجسيمات النانوية لاستخدامها بفعالية في تطبيقات النانو، نظرًا لتأثيرها المباشر على خصائص السطح، والتي تلعب دورًا حاسمًا في أداء المواد في مختلف مجالات التطبيق مثل الطب والاستشعار والتحفيز.
Description
Keywords
Citation
Mohamad، Ranim Mansour. (2025). SURFACE ROUGHNESS ANALYSIS OF SILVER NANOPARTICLES USING ATOMIC FORCE MICROSCOPY