سنتز نانو ذرات فلزی و هر آنچه لازم است در این رابطه بدانید!
درباره سنتز نانو ذرات فلزی چه می دانید؟ اصلا می دانید سنتز به چه معناست و نانو ذرات فلزی چه ذراتی هستند؟!
نانو ذره به ذره ای اطلاق می شود که قطر آن کمتر از 100 نانومتر باشد. شاید ابرو بالا و باد در غبغب بیندازید و بگویید دوست عزیز؛ وقتی نمی دانم نانو ذره چیست، چطور انتظار داری از نانومتر سر در بیاورم؟!
از حق نگذریم، حرفتان درست است. پس بگذارید تکلیف نانومتر را هم برایتان روشن کنیم!
بر می گردیم به ریاضی دوم، سوم دبستان؛ آن جا که معلم با صدای بلند می پرسید هر متر چند سانتی متر است و در جوابش یکی به نعل می زدیم و یکی به دیوار. حالا شما بگویید که جواب چیست؟!
نگویید نمی دانید هر متر 100 سانتی متر است که حسابی از دستتان دلخور می شویم! حالا این را جواب بدهید: هر متر چند میلی متر است؟!
بله؛ درست حدس زدید. هر متر 1000 میلی متر است. خُب به نظرتان هر میلی متر چند متر است؟!
اگر ریاضی را دست و پا شکسته بلد باشید، خوب می دانید که هر میلی متر متر است. این روش تبدیل طول را برای تبدیل واحد کوچکتر به واحد بزرگتر نظیر تبدیل میلی متر به متر مورد استفاده قرار می دهیم. با این اوصاف اگر بگوییم هر نانومتر است، می توان نتیجه گرفت که هر متر 000/000/000/10 نانومتر است. این را گفتیم تا به کوچکی واحد نانومتر و ریزی نانو ذرات ایمان بیاورید!
خُب حالا برویم سراغ معارفه نانو ذرات که هرچه از کاربرد گسترده شان در زندگی روزمره برایتان بگوییم، حق مطلب را ادا نکرده ایم.
آشنایی مختصر و مفید با نانو ذرات فلزی
نانو ذرات فلزی که طلا، نقره، مس و آلومینیوم سرشناس ترین انواع آن محسوب می شوند، از یک هسته فلزی ساخته شده اند. این هسته را که از نوع معدنی یا اکسید فلز است، غالبا پوسته ای از مواد آلی یا معدنی یا اکسید فلز می پوشاند. آنچه موجب رواج استفاده از نانو ذرات فلزی در حوزه های گوناگون علی الخصوص فعالیت های تحقیقاتی و صنعتی شده، خواص منحصر به فرد نوری، الکتریکی و مغناطیسی آن هاست. لازم به ذکر است که خواص نوری این ذرات بر اساس پدیده تشدید پلاسمونیک پدید می آیند. این ذرات دست به دست هم داده و روش های اقتصادی نوینی را برای بازار محصولات مصرفی و تولیدی گوناگون نظیر محصولات زیر به وجود آورده اند:
- کرم ها
- شامپوها
- لباس ها
- ظروف پلاستیکی
- …
اکنون که کم و بیش با نانو ذرات فلزی آشنا شدیم، وقت آن فرا رسیده که به بحث درباره سنتز آن ها بپردازیم. برای یادگیری یک مطلب فوق کاربردی آماده اید؟!
این شما و این هم سیر تا پیاز سنتز نانو ذرات فلزی
سنتز در لغت به معنای تجزیه و تحلیل یک ماده برای تولید یک ماده جدید می باشد. در سال های اخیر دانشمندان روش های شیمیایی متعدد و متنوع بسیاری را در راستای تولید نانو ذرات فلزی معرفی نموده و مورد استفاده قرار داده اند. در روش هایِ شیمیاییِ سنتز نانو ذرات رسم بر این است که نانو ذره مورد نظر را از نمک های فلزی به دست می آورند. اگرچه نتیجه حاصل از این روش قابل قبول است، اما از آن جا که معایب چشمگیری دارد؛ چندان مورد تایید نیست. حتما می پرسید چه معایبی؟!
جالب است بدانید که جداسازی نمک های فلزی به شکل کاتیون از این نمک ها تنها از طریق افزودن ترکیباتی عمدتا سمی ممکن است. علاوه بر این، نانو ذرات ایجاد شده در سوسپانسیون پایداری چندانی ندارند. پس جای تعجب نیست که محققان این روش را بوسیده و کنار بگذارند.
روش تخلیه الکتریکی یکی دیگر از روش های سنتز نانو ذرات فلزی است که جزء ارزان ترین روش های فیزیکی تکرار پذیر موجود در این زمینه محسوب می شود. در این روش برای این که سایز نانو ذرات کنده شده یکنواخت باشد، از فرکانس بالا استفاده می کنند.
یکی دیگر از روش های سنتز نانو ذرات فلزی اثر حرارتی است که در طی آن الکترودها توسط ذرات باردار بمباران شده و بدین ترتیب نانو ذرات فلزی را به وجود می آورند. بنابر آنچه تا بدین جا گفته شد، می توان نتیجه گرفت که سنتز نانو ذرات فلزی از روش های مختلفی امکان پذیر می باشد. هر یک از این روش ها ضمن برخورداری از مزایای گوناگون، معایبی نیز دارند که بحث و بررسی آن ها از حوصله بحث کنونی خارج است.
آشنایی با سنتز نانو ذرات نقره
سنتز نانو ذرات نقره یکی از معروف ترین انواع سنتز نانو ذرات فلزی است که به احتمال زیاد نامش به گوشتان خورده است. نقره از آن جهت که خواص ضد باکتریایی شگفت انگیزی دارد، بسیار شناخته شده و معروف است. نانو ذرات نقره یون نقره را آزاد نموده، غشا را تحت تاثیر قرار داده و در نهایت موجب تغییر مورفولوژی ساختاری در باکتری می شوند. این موارد دست به دست هم داده و باکتری ها را به سوی مرگ سوق می دهند. این گونه است که خاصیت ضد باکتریایی نقره بر علیه باکتری های هوازی و بی هوازی نمایانگر می شود. این خاصیت فوق العاده نانو ذرات نقره آن ها را به گزینه ای ایده آل برای موارد زیر تبدیل نموده است:
- پانسمان
- زخم پوش
- پمادهای زخمی
- ضدعفونی کننده های پوستی
- …
اگر بخواهیم از سایر کاربردهای نانو ذرات نقره برایتان صحبت کنیم، چنین می گوییم:
این ذرات نقش حامل دارو و ژن را ایفا می نمایند، در بیوسنسورها برای تشخیص سرطان مورد استفاده قرار گرفته و به وفور در تصویربرداری‌های پزشکی به کار گرفته می‌شوند. تمام موارد مذکور تنها نمونه هایی از کاربردهای بسیار وسیع نانو ذرات نقره محسوب می شوند. کاربردهایی که دست به دست هم داده و این نانو ذرات را به یکی از کاربردی ترین انواع نانو ذرات موجود تبدیل نموده اند. پس اگر جایی بحث سنتز نانو ذرات فلزی به میان آمد، می توانید با خیال راحت از نانو ذرات نقره سخن گفته و بدین ترتیب اظهار نظر کنید!
شاید بگویید چرا سنتز نانو ذرات فلزی حائز اهمیت است؟
چون نانو ذرات فلزی کاربردهای فوق العاده مهم و گسترده ای در صنایع ریز و درشت و امور روزمره دارند. اکنون که با مفهوم سنتز نانو ذرات فلزی و روش های انجام آن آشنا شدیم و سنتز نانو ذرات نقره را به عنوان یکی از معروف ترین انواع سنتز نانو ذرات فلزی شناختیم، وقت آن فرا رسیده که به بحث درباره کاربردهای نانو ذرات فلزی بپردازیم.
آشنایی با کاربردها
نانو ذرات فلزی دارای خواص نوری، الکتریکی و مغناطیسی ویژه ای هستند که به موجب آن کاربردهای قابل توجهی در حوزه های گوناگون علی الخصوص امور تحقیقاتی و صنعتی پیدا کرده اند. جالب است بدانید که اکثر قریب به اتفاق کاربردهای نانو ذرات فلزی از خواص نوری آن ها نشأت می گیرد. مهم ترین کاربردهای نانو ذرات مذکور به قرار زیرند:
- استفاده در آشکارسازها و سنسورها
- تغییر رنگ شیشه بناهای گوناگون نظیر کلیساها و مساجد
- خواص آنتی باکتریالی
- نانوکاتالیزورها
- …
جمع بندی
نانو ذره به دسته ای از ذرات گفته می شود که قطر آن ها بین یک تا 100 نانومتر می باشد. سنتز نانو ذرات فلزی فرایندی است که در آن از یک ماده فلزی، ماده فلزی جدیدی ایجاد می کنند. این کار از طرق گوناگون قابل انجام است. برخی محققان روش های شیمیایی را در راستای سنتز نانو ذرات فلزی مورد استفاده قرار می دهند. این در حالی است که برخی دیگر به دلیل اطلاع از معایب این روش، به سایر روش های موجود در این زمینه روی می آورند. روش هایی نظیر تخلیه الکتریکی یا اثر حرارتی.
از آن جا که کاربرد نانو ذرات در زندگی روزانه ما و نیز در فعالیت های تحقیقاتی و صنعتی به طور روزافزونی در حال گسترش است، سنتز نانو ذرات اهمیت قابل توجهی پیدا کرده است. استفاده در آشکارسازها و سنسورها، خواص آنتی باکتریالی، نانوکاتالیزورها و… همه و همه تنها نمونه هایی از مهم ترین کاربردهای این ذرات بسیار ریز فلزی هستند.
نانو ذرات فلزی
خواص فیزیکی و شیمیایی، کاربردها در بخش‌های زیستی و زیست پزشکی
خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد نانوذرات فلزي موجب شده این ترکیبات در سال هاي اخیر مورد توجه زیادي قرار گیرند و کاربرد گسترده اي در بخش هاي زیستی و زیست پزشکی داشته باشد. نانوذرات فلزي نه تنها داراي کاربرد در بخش زیستی مانند تشخیص باکتري ها و خالص سازي پروتئین ها می باشند بلکه پتانسیل بالایی در درمان سرطان، هدف گیري تومور در بافت ها، انتقال هدفمند دارو، تصویر برداري زیستی، ژن درمانی و سایر بخش هاي تشخیصی و درمانی دارند.
از میان نانوذرات اکسید فلزی، نانوذرات فلزی اکسید روی، به دلیل داشتن ویژگی هایی چون خاصیت ضدباکتری، ضدقارچی، فتوکاتالیستی و جاذب UV بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. با توجه به خاصیت ضدباکتری این نانوذرات اکسید فلزی می توان از آن ها در صنعت غذا و بسته بندی فعال مواد غذایی استفاده نمود.
در بین نانوذرات فلزی مغناطیسی، نانوذرات فلزی آهن به طور بالقوه در هایپرترمی، تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (ام.آر.آی)، تشخیص و درمان بیماری های تومور یا سرطان، نشان دار کردن زیستی، جداسازی زیستی، بیوتکنولوژی و از بین بردن آلاینده های مهم آلی، معدنی و رادیواکتیو به دلیل زیست سازگاری بسیار بالا، کاربرد دارند.
نانوذرات پلاتینیوم در بخش های مختلفی مانند سلول های سوختی (هیدروژن، متانول)، تشخیص گلوکز، تحویل دارو، سم شناسی، برهمکنش های زیستی کاربردهای فراوانی دارند.
نانوذرات سلنیوم به عنوان یک آنتی اکسیدان قوی سمیت بسیار کمتری در مقایسه با عنصر سلنیوم دارد و همچنین این نانوذره قدرت بالایی در پاکسازی رادیکال های آزاد دارد و بنابراین می تواند به عنوان یک آنتی اکسیدان طبیعی مورد استفاده قرار گیرد.
نانوذرات فلزاتی مانند مس، نقره و تیتانیوم دارای خاصیت بسیار بالای ضدمیکروبی هستند که در بخش های مختلف صنعتی و زیست پزشکی قابلیت بکارگیری را دارند. نانوذرات همچنین می توانند به صورت پوشش بر روی مولکول ها برای اتصال یا برهمکنش با اهداف بیولوژیک استفاده شوند.
