مقاله شماره 34 : هر روز با یکی از نانو ذرات

[masoud*65]

یکي از شاخه‌هاي مهم فناوري‌نانو شامل طراحي و توليد نانوذرات با ترکيبات شيميايي، اندازه و ابعاد متفاوت مي‌باشد. موارد استفاده از نانوذرات روز به روز در حال گسترش مي‌باشد. اين ذرات با داشتن خواص فيزيکي و شيميايي منحصربه‌فرد خود، قادر خواهند بود نقش بسيار مهمي در علوم مختلف از جمله پزشکي، اپتيک، الکترونيک، مکانيک، مواد، آناليز و انرژي داشته باشند.

به همین دلیل با اجازه همگی دوستان تصمیم دارم در اینجا به معرفی
نانو ذرات ، خواص ، کاربرد و روش ساخت آنها بپردازم.;)

اسم این تاپیک را (( هر روز با یکی از نانو ذرات )) گذشته ام.
ولی این بدان معنی نیست که هر روز بتوانم یک نانو ذره را معرفی کنم.
چون تعداد ذرات پرکاربرد نانو کم و اطلاعات موجود و فارسی در مورد آنها کمتر .:(
ولی سعی می کنم اطلاعاتی را که به دست می آورم هر چه سریعتر در اینجا قرار دهم.

از دوستان هم دعوت می کنم در این کار مرا یاری کنند.
ضمنا چون اطلاعات بسیار پراکنده است، با بدست آوردن اطلاعات تکمیلی تر،
پست مربوط به هر نانو ذره را کامل ( Edit ) می کنم.

[masoud*65]

نانو سیلور:

نانو سیلور یا همان نانو ذرات نقره ، یکی از پر کاربرد ترین ذرات در حوزه نانو پس از نانو لوله های کربن است، که هر روزه بر کاربرد آن در دنیای نانو افزوده می شود.

نانوذرات نقره عمدتاً، به‌دليل خواص فيزيکي و شيميايي ويژه‌اي که از خود نشان مي‌دهند در مصارف الکترونيکي، نوري، دارويي و بهداشتي و کاتاليتيکي کاربرد فراوان دارند.

یکی از دلایل کاربرد گسترده این ذرات ، به دلیل خاصیت آنتی باکتریال این ذرات است و در واقع نانوذرات نقره براي عوامل بيماري‌زا يک سم تلقي مي‌شوند و ‌براي بدن انسان، غذاها و بافت‌ها بي‌ضررند. این در حالیست که نقره به خودی خود فاقد ویا خیلی کمتر این خاصیت است. این خاصیت دوگانه ذرات نانو در مقایسه با ذرات ماکروی نقره به دلیل اثر افزایش سطح در نتیجه افزایش واکنش پذیری ماده و پیروی ماده از فیزیک وشیمی کوانتم در حالت نانو است.


http://www.nanoclub.ir/contents/nanosilver/image002.jpg
نانو ذرات نقره

نقره در ابعاد بزرگتر، فلزی با خاصیت واکنش دهی کم میباشد، ولی زمانیکه به ابعاد کوچک در حد نانومتر تبدیل میشود خاصیت میکروب کشی آن بیش از 99 درصد افزایش می یابد، به حدی که می توان از آن جهت بهبود جراحات و عفونتها استفاده کرد. نقره در ابعاد نانو بر متابولیسم، تنفس و تولید مثل میکروارگانیسم اثر می گذارد. تاکنون بیش از 650 نوع باکتری شناخته شده را از بین برده است.
هر چند این فناوری به تازگی مورد توجه زیادی قرار گرفته و رونق بسیاری پیدا کرده ، اما از آن در طب قدیم استفاده می شده بدون آنکه دلیل تاثیر آن شناخته شود وحتی در جنگ برای کنترل عفونت زخم سربازان از سکه های نقره استفاده می شده است .

دانشمندان مكانيسم هاي متفاوتي را براي تبيين اثرگذاري نقره بر ميكروبها يافته اند. به دليل همين تعدد مكانيسم ها است كه ميكروبها نميتوانند نسبت به نقره سازگار شوند و يا مقاومت پيدا كنند.امروزه به مدد فناوري نانو ساخت ذرات نقره در ابعاد نانو ميسر گشته است ذرات نانو نقره به ما اين امكان را ميدهند كه با كمترين غلظت خاصيت ضد ميكروبي بسيار قوي را از فلز نقره شاهد باشيم.در ميان مكانيسم هاي متعددي كه از فلز نانو نقره شناخته شده است ، دو مكانيسم بصورت بارز در نظر گرفته مي شود كه به شرح زير است.

دو مکانیسم عمده نانو نقره ها عبارتند از :
1- مکانیسم کاتالیستی : تولید اکسیژن فعال توسط نقره، این مکانیسم بیشتر درمورد کامپوزیت های نانو نقره ای صدق میکند که روی پایه های نیمه هادی مانند TiO2 یا SiO2 قرار گرفته می شود. در این وضعیت ذره مانند یک پیل الکتروشیمیایی عمل میکند و با اکسید کردن اتم اکسیژن، یون اکسیژن و با هیدرولیزکردن آب، یون OH- را تولید می کند که هر دو از بنیان های فعال و از قوی ترین عاملین ضد میکربی نیز می باشند.

2- مکانیسم یونی: دگرگون ساختن میکروارگانیسم به وسیله تبدیل پیوند های SH ــ به Sag ــ .
دراین مکانیسم ذرات نانونقره فلزی به مرور زمان یونهای نقره از خود ساطع می کنند. این یونها طی واکنش جانشینی، باندهایSH- را در جداره میکروارگانیسم به باندهای -SAg تبدیل می کنند، که نتیجه ای واکنش تلف شدن میکروارگانیسم است.

خصوصیات نانو سیلور :
1- تاثیر بسیار زیاد
2- تاثیر سریع
3- غیر سمی
4- غیر محرک برای بدن
5- غیر حساسیت زا
6- قابلیت تحمل شرایط مختلف (پایداری زیاد)
7- آب دوست بودن
8- سازگاری با محیط زیست
9- مقاوم در برابر حرارت
10- عدم ایجاد و افزایش مقاومت و سازگاری در میکروارگانیسم
از دیگر قابلیتهای نانو سیلور، اضافه شدن به الیاف، پلیمر، سرامیک، سنگ، رنگ و... ، بدون تغییر دادن خواص ماده است

موارد استفاده نانو سیلور ها:
1- تجهیزات بهداشتی (مسواک و برسهای بهداشتی حمام ، تیغ جراحی و....)

2- ظروف پلاستیکی ( غذایی ، دارویی ، آرایشی )

3- لوازم خانگی(یخچال، جارو برقی، ماشین های لباس شوئی و ظرف شویی، سیستم تهویه و تصفیه هوا و رطوبت زا)

تاکنون حتما شاهد تبلیغات و یا استفاده ماشین های لباس شوئی با بهره گیری از تکنولوژِی نانو سیلور بوده اید.
در این تجهیزات برای گند زدائی و ضدعفونی کردن لباس ها و ماشین لباس شوئی از نانو سیلور استفاده می شود.


http://www.nanoclub.ir/contents/nanosilver/image006.jpg


4- مواد بسته بندی برای تازه و بهداشتی نگه داشتن مواد غذایی
5- بدنه وسایلی که انسان مداوم با آن تماس دارد( گوشی موبایل ، کیبورد و ...)

بیشتر نانوذرات به صورت پلیمری استفاده می شود.این پلیمرها باید در محیط سرد و خشک و به دور از آفتاب نگهداری شوند که تحت این شرایط تا دو سال قابل نگهداری هستند.
ذرات نانو سیلور را می توان به صورت پودر درآورد و در مواد و وسایل مختلف استفاده کرد ( مسواک ، خمیر دندان ) ، که در آن صورت به محض تماس ماده با آب ، نقره فعال شده و خاصیت آنتی باکتریال پیدا می کند.
طبق اولين بررسي‌هايي كه تاكنون روي نانوذرات فلزي انجام شده، برهم كنش نانوذرات نقره‌ با ابعاد يك تا 10 نانومتر با ويروس HIV-1 و چسبيدن اين ذرات به آن مانع از اتصال اين ويروس به سلول ميزبان مي‌شود.بدین ترتیب دانشمندان امیدوار شده اند که شاید بتوان این ویروس را به طور کامل از بین برد.

روش های تولید:
توليد خارج سلولي نانوذرات نقره به وسيله باکتري Klebsiella pneumoniae در روشنايي بررسي شده‌است. باکتري Klebsiella pneumoniae در محيط‌هاي کشت مختلف، کشت داده شده و بهترين محيط از لحاظ توليد نانوذرات نقره مشخص گرديده‌است. همچنين ميزان توليد نانوذرات نقره در شدت نورهاي مختلف نيز مورد بررسي قرار گرفته‌است. پس از توليد نانوذرات در شرايط مختلف، خصوصيات اين ذرات توسط روش‌هاي مختلفي از جمله؛ UV-Vis ، آناليز عنصري با روش EDX، Flam Atomic Absorption Spectrophotometryو ميکروسکوپ الکتروني SEM و TEM تعيين شدند.
نتايج حاصله نشان داد که يون‌هاي آبي هنگامي که در معرض باکتري Klebsiella pneumoniae قرار گرفتند، احيا شدند و در نتيجه منجر به توليد نانوذرات نقره گرديدند. همچنين بهترين محيط کشت و بهترين شدت نور براي توليد اين ذرات مشخص گرديد.

دیگر روش های معمول تولید نانوذرات نقره به دلیل مشابهت فرآیند ،همراه با نانوذرات طلا قرار داده می شوند .

[masoud*65]

نانو ذرات دی اکسید تیتانیم:

یکی از اکسید های معدنی که در سال های اخیر بیش از پیش در دنیای نانو به ویژه در پوشش دهی منسوجات و تولید کرم های ضد آفتاب و.... قرار گرفته ، دی اکسید تیتانیم ( TiO2) است. دی اکسید کربن در صنعت رنگ سازی کاربرد فراوان دارد و از آن در ساخت رنگ سفید استفاده می کنند ولی نانو ذرات آن به دلیل داشتن خواص فوق العاده و منحصربه فرد موارداستفاده فراوانی در صنایع , آرايشي و پوشش هاي محافظ در مقابل اشعه ماورا و... دارند. که اکثرا به دلیل اثر فوتوکاتالیستی آن است.
.
نانوفتوكاتاليست:

فتوكاتاليست ماده‌اي است كه در اثر تابش نور بتواند منجر به بروز يك واكنش شيميايي شود، در حالي كه خود ماده، دست خوش هيچ تغييري نشود. فتوكاتاليست‌ها مستقيماً در واكنش‌هاي اكسايش و كاهش دخالت ندارند و فقط شرايط موردنياز براي انجام واكنش‌ها را فراهم مي‌كنند.

تيتانيم دي اكسيد TIO2 (با گستره اندازه بين خوشه‌ها تا كلوئيدها – پودرها و تك بلوهاي بزرگ)، نزديك به يك فتوكاتاليست ايده‌آل است و تقريباً تمامي اين خصوصيات رادارد که به دلیل قابلیت جذب اشعه فرابنفش به وسیله این ماده است. فوتون های فرابنفش پر انرژی ترین ذرات هستند و در بیشتر موارد می توانند به سادگی باعث تخریب اجسام گردند که این پدیده معمولا از طریق شکست پیوندهای شیمائی در آنها صورت می گیرد که به آن تجزیه فوتوشیمیائی می گویند ، برخی از نانو مواد مانند دی اکسید تیتانیم ، قادرند با جذب اشعه فرابنفش و به واسطه خاصیت فوتوکاتالیستی خود پوششی ضد باکتری را ایجاد کنند به علاوه مانع از عبور اشعه از ماده گردد. تنها استثناء آن اين است كه نور مرئي را جذب نمي‌كند. نانو ذرات دي اكسيد تيتانيم، بر سطح زيرلايهاي مناسبي از جمله شيشه و يا تركيبات سيليسي، پوشش داده مي‌شوند و در حوضچه‌هاي تحت تابش نور ماوراء بنفش، قرار مي‌گيرند.


نمونه ایی از کاربرد های نانوذرات دی اکسید تیتانیم:

پژوهشگران موفق به تولید غشای تصفیه‌کننده ای شدند که به دلیل وجود نانو ذرات دی‌اکسید تیتانیم (TiO2) از گرفتگی حفره ها توسط ذرات چربی و پروتئین جلوگیری می‌کند و در نتیجه طول عمر بالاتری دارند.
در این تحقیق از خواص فتوکاتالیستی و فوق آب دوستی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم برای اصلاح سطح غشاهای پلی‌اترسولفونی و ایجاد سطحی با خاصیت ضد گرفتگی بالا استفاده شده است.
استفاده در صنایعی چون لبنی و آب و فاضلاب را از جمله کاربردهای این غشاها ذکرشده است و از جمله مشکلات عدیده ای که کارخانجات سازنده غشاها و همچنین صنایع مصرف کننده آنها با آن درگیر هستند، گرفتگی سطح و حفرهئهای غشاها توسط پروتئین ها، چربیها، باکتریها، ویروسها و سایر عوامل ایجاد کننده گرفتگی است که این امر موجب کاهش کارایی و عمر غشاها می شود.
برای ساخت این غشا از دو روش استفاده شد، در حالت اول نانوذرات TiO2 به صورت محلول ساخته شده و به غشاء افزوده می‌شوند اما در حالت دوم نانوذرات 2TiO با استفاده از روش غوطه وری بر روی غشا اولیه پلی اترسولفون پوشش داده می‌شوند سپس غشاها تحت تابش نور UV در مدت زمان معین قرار می‌گیرند.
پوشش سطح غشا با استفاده از نانوذرات TiO2 از میزان گرفتگی سطح آنها توسط عوامل مختلف مثل چربیها و پروتئین ها به مقدار قابل توجهی می‌کاهد. این امر به دلیل خواص همزمان فتوکاتالیستی و فوق‌آب دوستی نانوذرات 2TiO است.
نانوذرات 2TiO که تحت تابش نورUV قرار گرفتند، می‌توانند بیشتر ترکیبات آلی را تجزیه کنند ضمن آنکه آب دوستی سطح غشاها نیز با استفاده از نانوذرات 2TiO زیاد می‌‌شود که میزان گرفتگی بر روی چنین سطوحی کمتر است.

روش های تولید:

دراینجا به دو روش جدید که برگرفته از دو مقاله است اشاره می شود:
1-نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم به روش میکروامولسیون آب در فاز آلی تهیه شدند. سپس اکسید سریم و پلاتین به روش القاح به ساختار نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم وارد شدند. نانو ذرات تهیه شده جهت ساخت سنسور اکسیژن برای وسایل نقلیه درونسوز، مورد استفاده قرار گرگفتند. نوع فازهای کریستالی، اندازه دانه ها و سطح مخصوص آنها توسط روش های BET , XRD مشخص شده اند. مشخص شده است که نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم در محدوده دماهای کلسیناسیون 500-800 درجه سانتی گراد دارای فاز آناتایز خالص می باشند و در دماهای بالاتر از 900 درجه سانتی گراد تبدیل فاز آفاتایز به روتایل آغاز می شود.
نتایج نشان می دهد که نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم تجاری (P25) دارای تغییرات مقاومت کمتری با لاندا و بنابراین دارای حساسیت کمتری نسبت به نمونه های دی اکسید تیانیوم سنتز شده در این کار، می باشند. وارد شدن پلاتین به ساختار دی اکسید تیتانیوم مقاومت سنسور را فقط در لاندا بزرگتر از یک بطور قابل توجهی افزایش داده است. در ناحیه گذر (لاندا برابر یک) در مورد دو سنسور پلاتین – دی اکسید تیتانیوم و سریا – دی – اکسید تیتانیوم شیب تیزی مشاهده شده است.

2- شیوه جدیدی برای تولید نانو پودر اكسید تیتانیوم كه در كرم‌های ضد آفتاب ، جاذب‌های اشعه فرابنفش و كاتالیست‌های حذف‌كننده مواد آلی كاربرد دارد، در دانشگاه امیركبیر ارائه شد.

به گزارش به نقل از خبرنامه مهرماه امیركبیر، مریم سالاری مجری این طرح موفق شد با استفاده از روش مكانوشیمیایی، پودر اكسید تیتانیوم را با اندازه كمتر از ‪۵۰‬نانومتر تولید كند.

وی كه دانش آموخته دانشكده مهندسی معدن و متالورژی دانشگاه امیركبیر است روش مكانوشیمیایی را از راههای جدید و بهینه تولید اكسید تیتانیوم ذكر كرد و گفت این شیوه در مقایسه با روش متداول شیمیایی از نظر زمان و مراحل تولید، اقتصادی تر است
این روش قابلیت تولید نانوذرات كروی با توزیع اندازه یكنواخت را نیز دارد.

وی افزود نانو پودر اكسیدتیتانیوم در كرم‌های ضد آفتاب به عنوان جذب كننده اشعه فرابنفش و در ساخت كاتالیست‌های نوری كه مواد آلی موجود در پساب را تصفیه می‌كند كاربرد دارد.

مجری این طرح روش كار خود را تركیب نمك كلرید سدیم با سولفات تیتال ذكر كرد و گفت این دو ماده ابتدا در آسیاب گلوله‌ای قرار گرفته و سولفات تیتال به اكسید تیتانیوم آمورف تبدیل می‌شود، ولی برای بلوری شدن آن نیاز به قرار دادن تركیب در كوره‌ای با دمای بالاتر از ‪۶۰۰‬درجه سانتی گراد دارد.

وی افزود پس از تشكیل بلورهای اكسید تیتانیوم نمك كلرید سدیم شسته شده و نمك آن با استفاده از سانتریفیوژ جدا می‌شود.

به گفته سالاری تشكیل بلورهای نانو پودر اكسید تیتانیوم با استفاده از دستگاههای پراش پرتو ایكس (‪ ( XRD‬و تعیین اندازه ذرات به كمك میكروسكوپ الكترونی روبشی (‪ ( SEM‬و میكروسكوپ الكترونی عبوری (‪(TEM‬انجام شده است.

[masoud*65]

نانوذرات طلا

نانو ذرات طلا به دلیل خواص رنگی متفاوتی که از خود نشان می دهد در بین ذرات نانو کاربرد های خاص خود را دارد، و عمده کاربرد آن در مبحث پزشکی و در کاربرد های تشخیصی است.
نانو ذرات طلا در وسایل نوری و الکترونیک و بیوشیمی، بیوتکنولوژی کاربرد فراوان دارد. از نانو ذرات طلا برای تولید الکترود با حساسیت و قابلیت انتخابی بالا برپایه خودآرایی نانو ذرات طلا و همچنین نشاندن ذرات طلا روی الکترود از طریق پیوندهای کووالانسی یا الکتروستاتیکی یا الکتروشیمیایی بررسی شده‌اند.


http://www.esrf.eu/news/spotlight/spotlight68/spotlight68-fig1.jpg
Scanning electron micrograph of a cluster of gold nanoparticles on a Si3N4 membrane

کاربرد نانو ذرات طلا :

- بدیهی ترین کاربرد نانو ذرات طلا، در زمینه پزشکی است.نانو ذرات طلا توسط نور گرم می شوند و با استفاده از این گرما می توانیم درون سلول تغیراتی ایجاد کنیم و جذب نور در نانو ذرات طلا ، چندین برابر بیشتر از جذب نور در بافت های اطراف است.
به کمک نانوذرات طلا مي‌توان سلول‌هاي سرطاني را نابود کرد. اين ذرات مي‌توانند از طريق يک پوشش مولکولي سازگارِ زيستي، خود را به سلول‌هاي سرطاني متصل کنند. به کمک ليزر مي‌توان به اين ذرات حرارت داد و اين کار را تا آنجا ادامه داد که سلول‌هاي سرطاني مذکور بميرند، همچنين در هنگام مشاهده مولکول‌هاي زيستي با يک ميکروسکوپ الکتروني، اين ذرات مي‌توانند به‌ عنوان يک ردياب عمل کنند

در نانوالکترونيک نيز مي‌توان از نانوذرات طلا به‌عنوان اجزاي مدارهاي الکتريکي استفاده کرد.

از این نانو ذرات در بدنه ی اتومبیل ها هم استفاده می شود و هدف اصلی این تکنولوژی کاهش آلودگی محیط زیست و جلوگیری از اتلاف انرژی و افزایش مقاومت در برابر خوردگی است.و با پوشش دادن بدنه ی اتومبیل با این نانو ذرات میتوانیم براقیت بدنه ی اتومبیل را افزایش دهیم با نانو تکنولوژی بدون آنکه جنس بدنه ی اتومبیل و قالب های آن را تغییر دهیم تنها با nanolaminat با هزینه ی بسیار اندک جلوه و دوام رنگ اتومبیل را افزایش می دهیم.

- حذف منواكسيدكربن به‌كمك نانوذرات طلا:
یکیي از كاتاليست‌هايي كه با توجه به خاصيت انتخاب‌پذيري مناسب و فعاليت مطلوب براي حذف گاز منواكسيدكربن بتازگي مطرح شده ، نانوذرات طلاست. مهم‌ترين ويژگي نانو ذرات، بالا بودن نسبت سطح به حجم در اين گروه از مواد و ذرات است.

با استفاده از اين خاصيت مي‌‌توان كاتاليزورهاي قدرتمندي در ابعاد نانو توليد كرد كه مي‌توانند عملكرد واكنش‌هاي شيميايي را به ميزان قابل‌ توجهي افزايش دهند و از توليد مواد زائد در واكنش‌ها جلوگيري كنند.

- توليد نخستين لباس رنگي ابريشمي با استفاده از نانوذرات طلا:

محققاني از زلاندنو نشان داده‌اند که افزودن نانوذراتي از طلا خالص به پارچه‌هاي ابريشمي، ترکيب متنوعي از رنگ‌هاي مختلف در آنها ايجاد مي‌كند که به‌ويژه مي‌تواند براي خياطان لباس‌هاي گران‌قيمت زنانه و مطابق مد روز، جالب توجه باشد؛ در واقع کسي که چنين لباسي را بپوشد مانند آن است که لباسي از طلا خالص به تن کرده‌است.
آنها موفق شده‌اند براي نخستين بار يک شال زنانه از اين نوع بسازند.

رنگ کردن پارچه با نانوذرات طلا، هر رنگي از بنفش گرفته تا زرد و يا رنگ‌هاي ديگري در اين بين را به پارچه مي‌دهد هم. به باور اين محققان مي‌توان به اين شکل از تركيب اين رنگ‌هاي مختلف با هم، رنگ جديدي را به‌ دست آورد و در اين بين تغيير مقدار نانوذرات طلا تعيين‌کنندة شدت تيرگي رنگ خواهد بود.

به نظر آنها اين رنگ به نوع فلز گران‌قيمت به کاررفته، اندازة نانوذرات و در برخي موارد به شکل آنها هم بستگي دارد؛ مثلاً نانوذرات طلاي کروي به قطر ده نانومتر، رنگ قرمز شرابي توليد مي‌کند که با افزايش اين اندازه تا مرز صد نانومتر اين رنگ به قرمز، ارغواني، آبي تغيير رنگ مي‌دهد و يا مقداري خاکستري مي‌شود.

- بادوام كردن دندان‌هاي حساس بااستفاده از نانو ذرات طلا:
بر اساس تحقیقات دانشمندان تایوانی، قراردادن نانو ذرات طلا بر روی سطح یک دندان حساس و سپس تثبیت آنها با استفاده از یک لیزر، می‌تواند دوام دندان حساس را برای مدت طولانی افزایش دهد.

- نانو ذرات در الکتروشیمی به علت خواص فیزیکی و شیمیایی خود مورد استفاده قرار گرفته‌اند همچنین استفاده از الکتروشیمی در نانو تکنولوژی بسیار مورد توجه بوده است،

کاربرد نانو ذرات طلا در شیمی به‌عنوان کاتالیزور :

1. پلیمر همراه ذرات طلا در تبدیل اپوکسید به کربامات همراه دی اکسید کربن.

2. استفاده از نانو ذرات طلا به‌عنوان کاتالیزور در تهیه پلی وینیل پیرولیدین در آب. در اینجا اندازه ذرات طلا بسیار مهم است زیرا هرچه اندازه ذرات کوچکتر باشد فعالیت کاتالیتی بیشتری دارد و اکسیژن بیشتری جذب می‌کند.

3. استفاده از نانو ذرات طلا به‌عنوان کاتالیزور برای بستن زنجیرهای اولفینی به‌صورت حلقه و نشانه‌گذاری کردن DNA.

4. استفاده از نانو ذرات طلای پوشش داده شده اِن اکتان تیولات به همراه Rh ـ دی فسفین (کایرال) به‌عنوان کاتالیزور.

5. تهیه نانو کلاسترهای آنانتیومری طلا توسط گروه فعال تیول و پنیسیلین آمین که برای تشخیص کایرالیته به‌کار برده می‌شوند.

6. افزایش قابلیت اکسیداسیون فوتو کاتالیتی AgCl به وسیله ذرات طلا در اکسیداسیون آب.



http://www.esrf.eu/news/spotlight/spotlight68/spotlight68-fig3.jpg
Reconstruction of the gold nanoparticle from the diffraction pattern with a spatial resolution of about 5 nm.

همانطور که گفته شده بود، به دلیل یکسان بودن روش های تولید طلا ونقره ، با یکدیگر بیان می شود.

روش‌های تولید نانو طلاو نقره :

1. سنتز فازبخار

سنتز فازبخار ذرات، برای تولید نانو ذرات فلزی مناسب است به این صورت که مخلوط فاز بخار به‌طور دینامیکی ناپایدار است تا مواد در حد نانو تهیه شود ، ذرات به صورت همگن هسته‌گذاری می‌کنند و بعد از یکبار مرحله هسته‌گذاری، بخار فوق اشباع باقی مانده به وسیله متراکم شدن و واکنش با ذرات باعث رشد ذره‌ها می‌شود، در این جا رشد ذره بیش از مرحله هسته‌گذاری اتفاق می‌افتد (در ابتدا باید بخار فوق اشباع تشکیل داد به این صورت که یک جامد را حرارت می‌دهیم تا به‌صورت بخار در یک گاز پایه درآید، سپس با یک گاز سرد آن را مخلوط می‌کنیم تا دمای آن کاهش یابد بعد از این مرحله باید سیستم را خاموش کرد که با برداشتن منبع بخار فوق اشباع یا کاهش سینتیکی واکنش انجام می‌شود و از رشد ذرات جلوگیری می‌شود).

2. الکتروشیمیایی

برای تهیه نانو ذرات طلا و نقره از طریق روش‌های الکتروشیمیایی نیز اقداماتی شده است که سایز ذرات با تنظیم شدت جریان تغییر می‌کند. در روش‌های الکتروشیمیایی در تولید نانو ذرات اثرات پارامترهای گوناگون مثل دما، جنس کاتد، اورولتاژ، دانسیته جریان، زمان، نوع الکترولیت بر روی اندازه و ساختار ذات بررسی شده است یکی از روش‌های سنتز نانو ذرات فلزی طی روش الکتروشیمی الکترو پالس است این روش بر پایه استفاده از الکتروشیمی پالسی و شیمی صوت است و به تجهیزات بالا احتیاج دارد. روشی برای جانشینی الکتروستاتیکی طلا روی سطح الکترود در الکتروشیمی و ایجاد باند بین طلا با تیول‌ها و دی‌سولفیدها گزارش شده است.

رسوبگذاری الکتروشیمیایی بر پایه، سولفات، کلرید، برمید و یدید نقره انجام می‌شود. در تمام موارد لایه‌ای از نقره تشکیل می‌شود. از جمله فواید روش‌های الکتروشیمیایی برای تهیه نانو پودرها این است که به راحتی ایزوله و جدا می‌شوند و محصول فرعی حاصل از ماده کاهنده را هم تولید نمی‌کنند و بسیار انتخابی عمل می‌کنند. برای جلوگیری از جانشینی خودبخودی Ag+ روی سطح پتانسیل را باید کنترل کرد.


3. فوتولیز

سنتز نانو ذرات به روش پرتو کافت گاما نیز میسر است طی این کاهنده قوی به‌وجود می‌آید که باعث کاهش یون فلز شده و عدد اکسایش فلز را به صفر می‌رسانند.

[masoud*65]

نانو ذرات سیلیس

سيليس در ايران به‌وفور يافت مي‌شود. اين ماده از دو عنصر سيليسيوم و اکسيژن تشکيل شده و از لحاظ ساختاري شبيه ساختار مولکول آب است.
ذرات سيليس در صنايعي چون الکترونيک، کاتاليزورها، پوششها و رنگدانهها کاربرد وسيعي دارند. اما استفادة بسيار از اين ماده خطرناک است و براي کساني که در معرض آن قرار مي‌گيرند مشکلات تنفسي به وجود مي‌آورد.

سيستم کلوئيدي پراکنده‌ها، يعني محلول حاوي ذرات پراکندة سيليس، در صنايع مختلف از جمله در رنگدانهها و کاتاليزورها کاربرد دارد. همچنين از نانوذرات سيليس مي‌توان براي سختي و استحکام پوششهاي صنعتي استفاده کرد.


http://www.nanoclub.ir/contents/Silica_01/01.jpg
نانوذرات سیلیس

کاربردهای نانو ذرات سیلیس:

1-یکی از کاربرد های این ذرات در عايقهاي حرارتي و عايقهاي الکتريکي است. با اعمال شرايط خاص، ميتوان از اين ذرات که به صورت پودر هستند، ساختارهاي متخلخل به دست آورد. ساختار متخلخل کاربردهاي جالبي دارد و از جمله ميتوان از آنها به عنوان تصفيه‌کننده استفاده کرد.


http://www.nanoclub.ir/contents/Silica_01/02.jpg

http://www.nanoclub.ir/contents/Silica_01/03.jpg
سيليس با ساختار متخلخل

2-استفاده از نانو ذرات سیلیس در ساخت لوازم آرایشی و بهداشتی
یک شرکت ژاپني با استفاده از اين نانوذرات در محصولات مرطوب‌کنندة خود، مشاهده کرد که کرمهاي جديد خشکي پوستِ مشتريان را درمان مي‌کند. بنابراين، يکي ديگر از زمينه‌هاي کاربرد اين نانوذرات ميتواند داروها و لوازم آرايشي و بهداشتي باشد.

3-نانو ذرات سیلیس قادر به درمان آسیبهای نخاعی هستند:
محققان دریافتند که ترکیبی از نانو ذرات سیلیس و پلیمرها می تواند آسیبهای نخاعی و مغزی را کنترل و درمان کند. محققان آمریکایی دریافتند نانوذرات می توانند در درمان سلولهای آسیب دیده نخاع و مغز نقش بسیار موثری را ایفا کنند.

محققان مرکز تحقیقاتی SVMC اعلام کردند با ترکیب نانوذرات سیلیس و نوعی خاصی از پلیمر می توان آسیب های مغزی و نخاعی را کنترل و درمان کرد.

نانو ذرات استفاده شده در تحقیقات اخیر به اندازه ای ریز هستند که با میکروسکوپ های معمولی نیز قابل مشاهده نیستند و همین خصوصیت باعث می شود محققان بتوانند میزان زیادی از آن را بدون بروز مشکلات بعدی وارد بدن انسان کنند.

در طی این تحقیقات، دانشمندان نانو ذرات متخلخل سیلیس را با پلیمر PEG و ماده Hydralazine برای جلوگیری از صدمات متعاقب به سلولها ترکیب کرده و به قسمت آسیب دیده بدن وارد کردند.

به گفته ریچارد بورگنز یکی از دانشمندان حاضر در این تحقیقات زمانی که سلولهای نخاعی آسیب می بینند ماده زهرآگینی به نام آکرولین از خود تولید می کنند که پاد زهر آن Hydralazine است. با رساندن به موقع این ماده به سلولهای آسیب دیده می توان از بروز صدمات جدی و خطرساز جلوگیری کرده و سلولها را درمان کرد.

بر اساس گزارش نانو مدیسن نیوز، محققان مرکز SVMC امیدوارند با موفقیت در آزمایشهایی که در حال حاضر بر روی سلولهای آسیب دیده مغزی در موشها در حال انجام است، بتوانند شیوه درمانی موثری را برای درمان آسیبهای مغزی نخاعی به جهان پزشکی ارائه کنند.

روش های تولید:

1-سنتز نانوذراتِ سيليس به روش سُل ـ ژل
فرآيند سُل ـ ژل روش جديدي نيست. در سال 1800 «ابل‌من» به طور اتفاقي مشاهده کرد که تتراکلريد سيليکون - که در ظرف رها شده بود- ابتدا هيدروليز و سپس به ژل تبديل شد. در سال 1950 باب مطالعات گسترده‌اي در سنتز سراميکها و ساختارهاي شيشه‌اي با استفاده از اين روش آغاز شد. شايان ذکر است که با اين روش، بسياري از اکسيدهاي غيرآلي مانند SiO2 ZrO2 , TiO2 , …. سنتز شدند.

مادة اوليه‌اي که در اين روش مورد استفاده قرار ميگيرد، الکوکسي سيلان نام دارد. اين ماده از تأثير شبه فلزات بر الکل تهيه ميشود. تهية اين ماده بسيار مشکل است و در دنيا دو کمپاني صنايع شيميايي قادر به تهية آن هستند. الکوکسي سيلان ماده‌اي گران‌قيمت به شمار مي‌رود، در عوض، با استفاده از اين مادة اوليه ميتوان به محصولاتي با خلوص بالا در مدت زمان کوتاه دست يافت. از سيليسيلت سديم نيز ميتوان براي تهية ذرات نانومتري سيليس استفاده کرد. مشکل اين‌ است که خلوص محصولاتِ حاصل از اين مادة اوليه بالا نيست و نياز به شست‌وشوي طولاني‌مدت دارد تا ناخالصيها از محصول نهايي خارج شود.

براي سنتز نانوذرات سيليس، به الکوکسي سيلان، آب و الکل نياز است. از آن‌جا که الکوکسي سيلان در آب حل نميشود، بنابراين، بايد از ماده‌اي استفاده کرد که هم الکوکسي سيلان در آن حل شود و هم خود اين ماده محلول در آب باشد. به اين منظور، از الکل استفاده ميکنيم. از طرف ديگر، واکنش دو مادة آب و الکوکسي سيلان بسيار کُند است و با افزودن الکل، سيستم رقيق‌تر هم ميشود. در نتيجه سرعت واکنش باز هم کاهش مي‌يابد. براي افزايش سرعت واکنش، ميتوان از کاتاليزور استفاده کرد. کاتاليزوري را که براي انجام سريع اين واکنش مورد استفاده قرار ميدهيم بايد به گونه‌اي باشد که بعد از انجام واکنش بتوان آن را به‌راحتي از سيستم خارج کرد. در گزارش محققان، هم از اسيدها و هم از بازها به عنوان کاتاليزور در سنتز ذرات سيليس استفاده شده است که هر کدام مزايا و معايب خود را دارند.

در محيطي با خاصيت بازي، ذرات تا اندازة 100 تا 200 نانومتر به‌سرعت رشد ميکنند و نيروي دافعة جرمي باعث ميشود که ذرات جدا از هم باقي بمانند. در محيط اسيدي ذرات در اندازة 2 تا 4 نانومتر متوقف ميشوند، ولي در ادامة فرآيند به‌سرعت به هم ميپيوندند و ذرات بزرگتر را تشکيل مي‌دهند.

براي سنتز نانوذرات سيليس، از کاتاليزور آمونياک استفاده ميشود. از مزاياي آمونياک اين است که نقطة جوش پايين دارد و به‌سرعت از سيستم بيرون مي‌رود. ولي از اسيدهايي چون اسيد کلريدريک، نيتريک و استيک نيز مي‌توان استفاده کرد که نقطة جوش بالايي دارند. بنابراين، خارج کردن آنها از سيستم کار راحتي نيست. از معايب ديگرِ اين کاتاليزورها اين است که باعث ايجاد ليگاندهايي با محصولات ميشوند که ديگر نميتوان محصول را با همان پيوندهاي شيميايي مورد نظر تهيه کرد.

2-روشهاي شيميايي سنتزِ نانوذراتِ سيليس پرهزينه‌اند، زيرا مواد مورد نياز در اين روش‌ها گران‌قيمت‌اند. بنابراين، دانشمندان تلاش مي‌کنند تا روش‌ها و منابع مقرون به‌صرفه بيابند.در سال 2004 زونگ هرنگ ليو (Tzong Horng Liou)، پژوهشگر تايواني، براي اولين‌بار اين ذرات را از شلتوک برنج سنتز کرد که از روش‌هاي بسيار ارزان‌قيمت به شمار مي‌رود.

همان‌طور که گفته شد، در ايران معادن متعددي وجود دارند که کلوخههاي سيليس را مي‌توان از آنها استخراج کرد. براي تبديل اين کلوخه‌ها به ذرات ريز چه مي‌توان کرد؟ شايد تصور کنيد که با آسيابهاي پرقدرت مي‌شود اين کلوخهها را آن‌قدر ريز کرد تا به اندازة نانومتري برسند.گرچه اين روش به نظر معقول و مقبول مي‌آيد، ولي تا به حال آسيابي ساخته نشده است که بتواند پيوندهاي کووالانسي بسيار قوي سيليس را بشکند. بنابراين، براي ريز کردن کلوخة سيليس بايد چارة ديگري کرد. اعضاي گروه شيمي دانشگاه تربيت مدرس موفق شده‌اند با استفاده از پراکندههاي شيميايي به ذرات نانومتري سيليس دست يابند. پراکندهها موادي هستند که مانندِ پلي ميان اتمها و مولکولها قرار ميگيرند و از ايجاد پيوندهاي قوي بين آنها جلوگيري ميکنند.

[comet0]

مسعودجان خیلی ممنون از کار خوشگلت
فقط چون مطالب کاملاً علمیه، اگه منبع یا مرجعش رو هم ذکر کنی قشنگ تر میشه
بازم ممنون:gol:

[*setareh66*]

سلام.با تشکر از مطالب بسیار جالب و آموزنده شما.اما حیف که ادامه ندادین!!!:(منتظر پستای بعدیتون هستم.:)

[m4material]

خطرات نانو ذرات

سماحه السادات سجادي

مقدمه
نانوذرات همانند يک شمشیر دولبه دارای اثرات مفید و مضر می باشند در مقالات قبلی سايت مطالبی درباب برخی کاربردهای اين دسته از مواد نوشته شد و این نوشتار قصد دارد به برخی از اثرات مضر و خطرناک نانو ذرات اشاره کند. بی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شک اگر به روشهای صحيح کار با نانوذرات توجه شود از خطرات آن کاسته خواهد شد.

اثرات مضر بر سلامتی
نانوذرات به دوليل می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌توانند برای سلامتی مضر باشند؛ اول اينکه میتوانند خيلی سریع از طریق پوست و سلولهای مخاطی جذب بدن شوند و دوم اينکه به دليل جدید اين مواد مسموميتهای جدید و ناشناخته‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای را به وجود بياورند.

منابع نانو ذرات
نانو ذرات به لحاظ منشا می توانند به سه دسته تقسیم بندی شوند.
الف) نانوذرات طبیعی ب) نانوذرات انسانی ج) نانو ذرات مصنوعی ( ساخته دست بشر)
دسته اول ( نانو ذرات طبیعی) از طرق مختلف مانند آتش سوزی جنگلها و یا فوران آتشفشانها ساخته می شوند.
دسته دوم (نانوذرات انسانی) اغلب به عنوان محصول جانبی فعالیتهای انسانی در صنعت توليد می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شوند مانند نانو ذراتی که درحين جوشکاری بوجود می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌آيد و يا از اگزوز ماشين‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها خارج می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود
دسته سوم ( نانو ذرات مصنوعی یا ساخته دست بشر) شامل نانوذرات مهندسی شده می باشد. این نانوذرات عمدتاً به علت ویژگیهای مطلوبشان مانند خواص جدید فیزیکی و شیمیایی ، واکنش پذیری بالاترو... تهیه می شوند. این ویژگیهای جدید مواد معمولی که فقط در مقیاس نانو مشاهده می شود دارای کاربردهای تجاری می باشد. مثلأ نانو ذرات می توانند در کرمهای ضد آفتاب ، یا خمیر دندانها و یا پوششهای بهداشتی استفاده شوند.

چرا نانو ذرات می توانند خطرناک باشند؟
وقتی مواد در مقیاس نانو تبدیل شوند در خواص شیمیایی ، بیولوژیکی و فعالیت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کاتالیتکی آنها تغییراتی ایجاد می شود . بنابراین موادی که در حالت بالک (توده ای) بی خطر هستند وقتی به حالت نانو تبدیل شوند می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌توانند سمی و خطرناک باشند. به علاوه اندازه کوچک نانوذرات باعث می شود تا این مواد بتوانند بر سد های دفاعی بدن فائق آیند. (برای یادآوری تفاوت خواص در حالت توده ای و نانو روی این لينک (http://www.nanoclub.ir/index.php/articles/show/12)کليک کنید)
مهمترین خواص بحث بر انگیز نانو ذرات:
الف) فضای سطحی بزرگ ( باعث افزایش فعالیت های شیمیایی و بیولوژیکی می شود.)
ب) ویژگیهای جدید مانند انحلال پذیری و فعالیت بیشتر، شیمی شکل و سطح
ج) تحرک بسیار زیاد در بدن انسان
د) توانایی نفوذ به غشا سلولی
در چه شرایطی نانو ذرات خطرناک هستند؟
بعضی بر این باورند که انسانها آنقدر در معرض نانو ذرات نمی باشند که برای آنها ایجاد خطراتی از جنبه سلامتی کند. برای مثال گزارش شده است که بلعیدن TiO2 توسط انسان بی ضرر است. اما اگردر معرض نانو ذرات بودن بیشتر از حد معمولی گردد احتمال ایجاد خطر بر سلامتی وجود دارد.
عامل دیگری که باعث نگرانی در مورد نانو ذرات می باشد این است که که نانوذرات می توانند به دیگر آلاینده های خطرناک در آب یا هوا متصل شوند یا با آنها واکنش دهند و در نتیجه ورود آنها را در بدن آسانتر سازند.
در ارزیابی خطرات نانو ذرات نکاتی مانند { الف) اندازه و توزیع اندازه ب) شکل ج) خواص د) بار سطحی ه) جرم ، غلظت و تعداد } قابل توجه می باشند
اندازه ذرات در توزیع آنها در بدن موثر است . ذرات بزرگتر از nm١٠٠ به مغز استخوان نمی رسند و ذرات بزرگتر از nm ٣٠٠ در خون وجود ندارند. بار سطحی ذرات در توزیع آنها در بدن نقش دارد.

مراحل اثر گذاری نانوذرات بر سلامتی:
مفاهیم کلی فرایندها از مرحله در معرض نانو ذرات قرار گرفتن تا ایجاد بیماری در شکل زیرنشان داده شده است.

http://www.nanoclub.ir/contents/news/toxi.JPG
همانطور که در شکل نشان داده شده است اولین مرحله در ایجاد خطر بر سلامتی در معرض نانو ذرات قرار گرفتن می باشد. نکته قابل ذکراین است که نانوذرات باید توانایی ورود به بدن و سپس پخش شدن در بافتهای هدف را داشته باشند. سپس نانوذرات وارد شده به بدن باعث اخلال در عملکرد دستگاههای بدن می شوند. این اثرات ابتدا کم وجزئی هستند ولی چنانچه ورود نانو ذرات به بدن ادامه یابد به اثرات غیر قابل برگشت تبدیل می شوند.

برخی راههای کنترل اثرات مضر نانوذرات:
الف) از تماس پوست با نانوذرات و یا محلولهای حاوی نانوذرات جلوگیری شود. ( دستکش ، عینک ایمنی و لباس آزمایشگاه استفاده گردد)
ب) شستشوی دستها ورعایت بهداشت فردی در محیط کار با نانوذرات انجام گیرد.
ج) دفع و انتقال زباله های نانو ذرات طبق اصول زباله های شیمیایی خطرناک صورت پذیرد.
د) وسایل مورد استفاده در کار کردن با نانو ذرات باید قبل از استفاده مجدد ، تعمیر یا مصرف از نظر آلودگی بررسی شوند.



منابع و توضیحات:
- Nanomaterials Toxicity, Health and Environmental Issues. Edited by Challa S. S. Kumar

[m4material]

روش سل-ژل در رشد نانوذرات اكسيد آهن

1384/06/19


نویسنده :

مهدي رنجبر


کلمات کلیدی :
روش سل-ژل , نانوذرات اكسيد , آهن. خواص , مغناطیسی

چکیده مقاله
در اين گزارش مروري خواهيم داشت برنتايج تحقيقات چند گروه بر روي ساخت و مطالعه خواص نانوذرات اكسيد آهن به روش سل-ژل. در مجموع سه فرايند با عناوين pechini type sol-gel , روش متداول و ايروسل-سل-ژل را بررسي خواهيم كرد. در روش اول مي‌توان با تغيير تركيب شيميايي محلول اوليه برخي از اتمهاي آهن را با كبالت جابجا كرد و خواص مغناطيسي را بهبود بخشيد. روش متداول امكان وارد كردن نانوذرات آهن در سيليكا را فراهم مي‌آورد و در روش سوم مكانيزم سل-ژل در يك رآكتور با كنترل بيشتري انجام شده, امكان تعيين لحظه‌اي توزيع اندازه ذرات وجود دارد. دماي سل و غلظت و نوع عناصر محلول‌ اوليه از پارامترهاي بسيار مهم در فرايند ساخت هستند. تعيين ابعاد حوزه‌هاي مغناطيسي با در نظر گرفتن مغناطش نانوذره كروي به جاي مغناطش اتم واستفاده از منحني‌هاي مغناطش فراهم است. ابعاد حوزه‌هاي مغناطيسي در روش دوم در حدود nm10 تخمين زده مي‌شود. بررسي‌هاي NMR نشان مي‌دهد كه زمان تجزيه تركيبات اصلي محلول زمان ژل‌شدن است و افزايش دماي ايروسل و غلظت تركيبات زمان ژل‌شدن را كاهش مي‌دهند

متن مقاله
متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت است.(http://www.nanolab.ir/images/Iconsarms/pdf.jpg (http://nanolab.nano.ir/papers/attach/r1193_ironoxide.pdf)