دسته بندی نشده

سنتز نانو ذرات

20 اکتبر

سنتز نانو ذرات چیست؟

نانوذرات اجزای جدایی ناپذیر در کاربردهای متنوعی از جمله پزشکی، نیمه هادی ها، کاتالیزور و انرژی هستند. آنها به عنوان ذرات با اندازه بین 1-1000 نانومتر تعریف می شوند. در مقیاس های کوچکتر، ذرات می توانند رفتار متفاوتی نسبت به همتایان عمده خود داشته باشند. به عنوان مثال، با کوچکتر شدن ذرات، مساحت سطح آنها بسیار افزایش می یابد.

این اجازه می دهد تا خواصی مانند افزایش رسانایی الکتریکی و حرارتی، کاهش نقطه ذوب، مغناطیس قوی تر یا خواص نوری منحصر به فرد ایجاد شود. برای توسعه مواد پیشرفته، توانایی استفاده مداوم از مواد در این اندازه فرصت‌های فراوانی را در زمینه‌هایی مانند انرژی پاک، کاتالیزور و حسگرها فراهم می‌کند.

نانو ذرات چگونه ساخته می شوند؟

نانوذرات معمولاً از روش بالا به پایین یا پایین به بالا سنتز می شوند. یک رویکرد پایین به بالا بر هسته‌بندی مواد با اندازه اتمی در نانوذرات نهایی متکی است. در حالی که روش سنتز دقیق به ماده تولید شده بستگی دارد، برخی از روش‌های رایج عبارتند از روش ترکویچ (احیای سیترات)، سنتز فاز گاز، سنتز بلوک کوپلیمر، و اخیراً سنتز میکروبی.

روش‌های از بالا به پایین، که در آن یک ماده فله به صورت فیزیکی برای ساخت مولکول‌های کوچک‌تر تجزیه می‌شود، شامل آسیاب، فرسایش لیزری و فرسایش جرقه‌ای است. روش‌های سنتز از پایین به بالا معمولاً روش‌های «تر» نامیده می‌شوند زیرا شامل دسته‌هایی از حلال‌ها و سایر مواد شیمیایی است.

بعلاوه، ذرات اغلب باید تثبیت شوند یا در محلول پوشانده شوند تا اطمینان حاصل شود که رشد آنها از محدوده نانومقیاس ادامه نمی یابد. سپس ذرات معمولاً برای کاربرد یا مشخصه‌یابی باید از محلول‌هایشان جابه‌جا یا منتقل شوند. این را می توان با ریختن محلول بر روی بستر مورد نظر انجام داد.

با این حال، در برخی از کاربردها، مانند کاتالیز، همچنین ممکن است لازم باشد که پایدارکننده‌ها از سطح نانوذرات پس از تثبیت شدن روی تکیه‌گاه نهایی مورد نظر، حذف شوند. فرآیند حذف می تواند دشوار یا حتی غیرممکن باشد، که باعث می شود این ذرات برای هدف مورد نظر خود غیرقابل استفاده باشند.

روش سنتز نانو ذرات

روش های مختلفی برای سنتز نانو ذرات وجود دارد که به بعضی از آنها اشاره می کنیم:

  • سنتز نانو ذرات به روشCoprecipitation

واکنش‌های coprecipitation، شامل وقوع همزمان فرآیندهای هسته‌زایی، رشد، درشت شدن و/یا تجمع می‌باشد.

  • سنتز نانو ذرات به روشHydrothermal Technique

سنتز هیدروترمال برای تهیه جامدات مهم مانند کریستال های ریز متخلخل، هادی های فوق یونی، اکسیدهای حسگر شیمیایی، جامدات رسانای الکترونیکی، سرامیک اکسیدهای پیچیده و فلوراید، مواد مغناطیسی و فسفرهای لومینسانس موفقیت آمیز بوده است. همچنین مسیری به سوی مواد متراکم منحصربه‌فرد می باشد، از جمله ذرات نانومتری، ژل‌ها، لایه‌های نازک، ساختارهای مارپیچ و کایرال متمایز، و به‌ویژه مواد توالی انباشته.

  • سنتز نانو ذرات به روشInert Gas Condensation (IGC)

IGC پرکاربردترین روش برای سنتز نانوذرات فلزی است. در IGC، فلزات در یک محفظه خلاء فوق العاده بالا پر از گاز هلیوم یا آرگون با فشار بسیار بالا تبخیر می شوند. اتم های فلز تبخیر شده انرژی جنبشی خود را در اثر برخورد با گاز از دست می دهند و به ذرات کوچک متراکم می شوند. سپس این ذرات با انعقاد و ادغام براونی رشد کرده و در نهایت نانوبلورها را تشکیل می دهند.

  • سنتز نانو ذرات به روشSputtering

به بیرون ریختن اتم ها از سطح یک ماده (هدف) با بمباران با ذرات پرانرژی، کندوپاش نامیده می شود. کندوپاش یک فرآیند انتقال حرکت است که در آن اتم‌های یک کاتد/هدف توسط یون‌های بمباران خارج می‌شوند. اتم های پراکنده تا زمانی که به یک بستر برخورد کنند حرکت می کنند و در آنجا رسوب می کنند تا لایه مورد نظر را تشکیل دهند.

  • سنتز نانو ذرات به روشMicroemulsion

روش میکروامولسیون یکی از تکنیک های ایده آل برای تهیه نانوذرات معدنی است، اما مکانیسم تشکیل نانوذرات در میکروامولسیون هنوز به خوبی شناخته نشده است. با این حال، برخی از محققان مکانیسمی را برای سنتز نانوذرات در میکروامولسیون ها پیشنهاد کرده اند.

هنگامی که مواد میکروامولسیون، از جمله واکنش دهنده ها، با یکدیگر مخلوط می شوند، تبادل واکنش دهنده در طی برخورد قطرات آب در میکروامولسیون صورت می گیرد. تبادل واکنش دهنده بسیار سریع است و یک واکنش رسوبی در نانو قطرات رخ می دهد که به دنبال آن رشد هسته و انعقاد ذرات اولیه، در نتیجه نانوذرات نهایی توسط آب احاطه شده و/یا توسط سورفکتانت ها تثبیت می شود.

  • سنتز نانو ذرات به روشSol-Gel

سل-ژل روشی برای تولید مواد جامد از مولکول های کوچک است. در این روش شیمیایی، سل (یا محلول) به تدریج به سمت تشکیل یک سیستم دو فازی ژل مانند که شامل فاز مایع و فاز جامد است، تکامل می‌یابد که مورفولوژی آن از ذرات گسسته تا شبکه‌های پلیمری پیوسته متغیر است. پودرهای فوق ریز و یکنواخت سرامیکی را می توان از طریق رسوب تشکیل داد. این پودرها از ترکیب تک جزئی و چند جزئی را می توان در اندازه ذرات در مقیاس نانو برای کاربردهای دندانپزشکی و زیست پزشکی تولید کرد.

  • سنتز نانو ذرات به روشUltrasound

التراسوند به ابزار مهمی برای سنتز نانوذرات تبدیل شده است. هنگامی که مایعات با تابش اولتراسونیک تحت تابش قرار می گیرند، حفره اولتراسونیک تشکیل می شود. کاویتاسیون اولتراسونیک انواع مختلفی از اثرات فیزیکی و شیمیایی مانند دما، فشار و سرعت خنک کننده بالا را ایجاد می کند که محیط منحصر به فردی را برای واکنش های شیمیایی در شرایط شدید فراهم می کند. اولتراسوند یک روش خوب برای تهیه نانوذرات با مورفولوژی قابل کنترل است.

انواع سنتز نانو ذرات

  1. سنتز نانو ذرات نقره
  2. سنتز نانو ذرات طلا
  3. سنتز نانو ذرات مس
  4. سنتز نانو ذرات مس
  5. سنتز نانو ذرات روی
  6. سنتز نانو ذرات آهن
  7. سنتز نانو ذرات سیلیکا
  8. سنتز نانوذرات پلیمری
  9. سنتز نانوذرات آلژینات
  10. سنتز نانوذرات لیپوزوم
  11. سنتز نانو کیتوزان
  12. سنتز نانومیسل
  13. سنتز نانوامولسیون

چند کاربرد نانوذرات

نانوذرات در حال حاضر در طیف وسیعی از محصولات مصرفی وجود دارند. آنها را می توان به عنوان پرکننده یا پوشش برای محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش استفاده کرد که در پنجره ها، لنزها و ضد آفتاب ها مهم هستند. خواص ضد میکروبی شناخته شده موادی مانند نقره و مس را می توان به عنوان نانوذرات برای تازه نگه داشتن غذاهای بسته بندی شده یا کاهش بوی بد جوراب گنجاند.

در پزشکی، نانوذرات طلا به‌عنوان یک عامل بالقوه برای دارورسانی هدفمند و تشخیص سرطان مورد مطالعه قرار گرفته‌اند . برای کاتالیز واکنش، اثربخشی نانوذرات در مقایسه با مواد حجیم در درجه اول ناشی از افزایش عظیم سطح در هنگام کاهش اندازه ذرات است. این منجر به کاربرد بسیار کارآمدتر مواد کاتالیزور می شود.

در زمینه پلاسمونیک، نانوذرات به طور معمول برای خواص نوری منحصربه‌فرد خود به نام پلاسمون‌های سطحی مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند که می‌توانند برای تشخیص پیشرفته در طیف‌سنجی رامان که معمولاً طیف‌سنجی رامان پیشرفته سطحی (SERS) نامیده می‌شود، استفاده شود.

کاربرد نانوذرات در مهندسی بافت

نانومواد به طور کلی با استفاده از عوامل مختلفی مانند فلزات، پلیمرها و سرامیک ها و غیره تهیه و سنتز می شوند. و روش های مختلف سنتز، از جمله فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی، که همه دارای تخصص های فردی هستند. به منظور دستیابی به کارکردهای مورد نظر، یک سری از رویکردهای اصلاحی همیشه انجام می شود تا به ویژه نانومواد را عاملی کند. علاوه بر این، با پیشرفت علم و فناوری، این روش ها به طور مداوم به روز می شوند که درک دقیق تری از نانومواد را برای کاربران نشان می دهد.

علاوه بر این، بسیاری از عوامل دیگر مانند آنتی ژنی بودن محصول، زیست سازگاری و سمیت، زیست تخریب پذیری، رفتار آزادسازی دارو، خواص فیزیکی و شیمیایی دارو، اندازه NP و توزیع بار سطحی باید مورد توجه بیشتری قرار گیرند.

جدیدتر کاربرد سلولز در مهندسی بافت
بازگشت به لیست
قدیمی تر آنالیز نانو ذرات

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *