برترین کاربران هفتگی این مقاله

از ۱۳۹۷/۰۸/۱۹ تا ۱۳۹۷/۰۸/۲۵

هیچ کاربری در این بازه زمانی وجود ندارد

آمار مقاله
  • بازدید کل ۵۷,۱۹۹
  • بازدید این ماه ۴۱۱
  • بازدید امروز ۴
آمار آزمون مقاله
  • کل شرکت کنندگان ۳۶۸
  • قبول شدگان ۲۹۷
  • شرکت کنندگان یکتا ۱۷۰
  • میانگین درصد شرکت کنندگان ۷۵
واژه نامه فناوری نانو

نانو

nano

پيشوندي به معناي يک بيليونم يا (000،000،000،1/1). در متون فناوري‌نانو، معمولا براي مشخص کردن يک واحد اندازه‌گيري برابر با 10 به توان منفي 9 متر استفاده مي‌شود.

سطح مقاله

پیشرفته 1

نویسندگان
کلمات کلیدی
امتیاز کاربران

کنترل شکل، خواص و کاربردهای نانوساختارهای فلزی

نانوذرات فلزی نجیب (Nobel Metal Nanomaterials - NMNs) با خواص فیزیکی و شیمیایی ویژه، در کاتالیزورها، تجهیزات پلاسمونیک  (Plasmonic)، حسگرها و اسپکتروسکوپی استفاده می شوند. این کاربردها با کنترل نانوساختارها و افزایش گزینش پذیری امکان پذیر است. روش ‏های ارائه شده برای سنتز NMNs عبارتند از: استفاده از قالب های (Template) سخت مانند اکسایش آلومینیوم آندی، استفاده از قالب های نرم مانند برمید ستیل تری متیل آمونیوم (CTAB) و استفاده از قالب های همراه که هر یک از این روش ها شرح داده شده است. همچنین برخی کاربردهای مهم و مفید NMNs در پیل سوختی و حسگرهای مختلف شامل حسگرهای شیمیایی، رنگ‌سنجی (Colorimetry) و فلورسانس توصیف شده است.
1- مقدمه:
در دهه اخیر نانوبلورهای فلزی به دلیل اندازه بی نهایت کوچک و پتانسیل مفیدشان در گستره وسیعی از صنعت و تکنولوژی توجه زیادی را به سمت خود جلب کرده اند. تغییر شکل نانوبلور های فلزی می تواند خواص و کاربرد آن ها را تغییر دهد. نانوذرات طلا (Au) وابسته به اندازه‌شان تشدید پلاسمون سطح (SPR- Surface Plasmon Resonance) مناسبی دارند و به طور کلی جذب SPR در ناحیه مرئی نشان می دهند. نانومیله های Au، نانوقفس های Au (Nanocage) و نانوکره های تهی Au (Hollow Nanosphere) جذب زیرقرمز نزدیک (Near infrared- NIR) دارند. نانوساختارهای نقره (Ag) با گوشه  و لبه های نوک تیز فعالیت پراکندگی رامان افزایش یافته با سطح (surface-Enhanced Raman Scattering -SERS) مناسب و بیشتری نسبت به نانوذرات کروی (بدون لبه) نقره دارند. به طور معمول نانوذرات در مقیاس 10-1 نانومتر اثرهای الکترونیکی و نوری مناسبی به دلیل مسیر آزاد الکترون خواهند داشت. بنابراین با کنترل پارامترهای اساسی می توان پتانسیل های کاربردی آن ها را در زمینه های کاتالیست، الکترونیک، فوتونیک، حسگرها، علوم پزشکی و زمینه های مرتبط افزایش داد. پیشرفت های زیادی در کنترل شکل نانومواد فلزی صورت گرفته است که در این مقاله چند نمونه از روش های کنترل، خواص و کاربردهای این نانوذرات مطرح شده است.

عنوان : آشنایی با نانوذرات فلزی

توضیحات : در فناوری نانو، بلورهای با ابعاد 1 تا 100 نانومتر به عنوان نانوبلور معرفی می‏ شوند. از انواع جامدهای معدنی، فلزات به این علت که بیشتر از دو سوم عناصر جدول تناوبی را تشکیل داده اند بسیار مورد توجه هستند. با کاهش اندازه ی ذرات از حالت توده ای به سطح مولکولی در خصوصیات نانوذرات تغییراتی ایجاد می شود.

نمایش توضیحات فیلم


چندرسانه ای1 : آشنایی با نانوذرات فلزی
2- کنترل شکل
2-1- قالب سخت (Hard Template):

قالب سخت به تولید نانوسیم های فلزی کمک می کند و شامل مواد متخلخل معدنی مانند غشای پلیمری، اکسید آلومینیوم آندی (Anodic Alumina Oxide-AAO) و نانولوله های کربن است. ساخت نانوسیم های فلزی به دلیل خواص مغناطیسی در فن‏آوری‏ مورد توجه هستند. در فن‏آوری‏ اکسایش آندی، ابعاد و توزیع منافذ در فیلم کنترل می شود. غشاهای AAO به عنوان قالب در ساختارهای منفذدار هگزاگونال منظم استفاده شده اند و پایداری شیمیایی و گرمایی بالاتری دارند و این یک مزیت به شمار می ‏رود.
به منظور حرکت مواد به غشاهای منفذدار، روش  نشست الکتروشیمیایی (Electrodeposition) برای سنتز نانوساختار تک بعدی مناسب است. به طور کلی سنتز نانومواد در داخل منافذ قالبی سه مرحله ای است:

الف)  نشست الکتروشیمیایی یک طرف غشا با فیلم فلزی انجام می شود که به عنوان الکترود استفاده می شود.
ب) یون های مواد به صورت کاتد در سطح فلز ته نشین می شوند.
ج) نهایتا قالب های AAO در اسید و باز حل می شوند.

(شکل 1- الف) مثال قالبی را که شامل غشاهای اکسید آلومینیوم آندی است نشان می دهد. هنگامی که کانال ها با مواد مناسب پر شدند و AAO حل شد نانوسیم های یک بعدی به دست می آیند. (شکل 1- ب) میکروگراف هایی از قالب های AAO را نشان می دهد. آرایه های هگزاگونالی در (شکل 1- ج) منافذی با قطر یکسان 60 نانومتر و انحراف استاندارد 5 نانومتر دارند. (شکل1- ج) نمای بزرگ شده نانوسیم های فلزی را که با استفاده از روش الکتروشیمیایی در قالب AAO به دست آمده نشان می دهد. نانوسیم ها سنتز شده دارای جهت های موازی و شکل یکسان با قطر تقریباً 50 نانومتر هستند که قطری اندکی کمتر از قطر منافذ در قالب دارند. همچنین قالب های منفذدار آلومینا به عنوان قالب محافظ استفاده می شوند زیرا از نظر فیزیکی و شیمیایی پایدار هستند و AAO می تواند محیطی پایدار در هر نانوسیم مجزا ایجاد کرده و ساختار یک بعدی آن را حفظ کند.

filereader.php?p1=main_c4ca4238a0b923820
شکل1- نمای از قالب سخت [2]

عنوان : روش های تهیه ی نانو سیم ها

توضیحات : قالب سخت و نرم به تولید نانوسیم های فلزی کمک می کند قالب سخت شامل مواد متخلخل معدنی مانند غشای پلیمری، اکسید آلومینیوم آندی و نانولوله های کربن است. قالب نرم به اجتماع سورفاکتانت مانند بلورهای مایع و میسل ها اشاره می کند. قالب های نرم برخلاف قالب های سخت منشأ آلی دارند وشامل لیگاندها، سورفاکتانت ها و پلیمرها هستند.

نمایش توضیحات فیلم


چند رسانه ای 2 : روش های تهیه ی نانو سیم ها

سنتز نانوسیم های CoPt3 روی فیلم طلای غیرمتبلور (بی شکل) در پشت AAO رمزگذاری می شوند (شکل 2) اشاره نمود. در مرحله ی اول رشد CoPt3، هسته به طور اتفاقی جهت گیری می-کند. رمزگذاری کبالت (Co) و پلاتین (Pt) باعث می شود که نانوسیم های CoPt3 نقص های چگالی و سختی کمتری را نشان دهند. سپس دما تا 400 درجه سانتیگراد افزایش داده می‏شود. در این مرحله نانوسیم های CoPt3 ساختار خوشه در خوشه همراه با نانوخوشه‌های فرومغناطیس کبالت داشتند. Pt نقش ویژه ای در تعیین رفتار دیامغناطیس دارد. با افزایش دما تا 500 درجه سانتیگراد نانوسیم های CoPt3 ساختار خوشه در خوشه را حفظ می کنند و اتم های Co و Pt با نفوذ شروع به مهاجرت می کنند و ساختار منظم شیمیایی تشکیل می شود. این باعث کوپل فرومغناطیس قوی اتم های Co و Pt به وسیله هیبرید شدن اوربیتال های 3d Co و 5d Pt و پلاریزاسیون اتم های Pt می شود. خوشه افزایش سطح های Co (پیکان های آبی) و ساختار منظم CoPt3 (پیکان های زرد) هر دو به خواص مغناطیسی نانو سیم ها کمک می کنند. در این مسیر با افزایش دما تا 700 درجه سانتیگراد بیشتر نانوسیم های CoPt3 ساختار منظم طویلی را ایجاد می‏ کنند و تعداد دانه های CoPt3 رشد می‏ کنند. این فرآیند برای نانوسیم های آهن، کبالت، نیکل و آلیاژ نیز به کار رفته است.

filereader.php?p1=main_c81e728d9d4c2f636
شکل2- انتقال فاز نانوسیم های CoPt3  از [2].


2-2- قالب نرم (Soft Template):
قالب نرم به اجتماع سورفاکتانت (Surfactants) مانند بلورهای مایع (Liquid Crystals) و میسل ها اشاره می کند. قالب های نرم برخلاف قالب های سخت منشأ آلی دارند وشامل لیگاندها، سورفاکتانت ها و پلیمرها است. نانومیله ها و نانوسیم های نقره و طلا، قطرها و نسبت های کنترل شده‏ ای دارند و می توانند با قالب های نرم سنتز شوند. مانند خودآرایی میسل هایی به شکل میله که از ستیل‏ تر ی‏ متیل‏ آمونیوم‏ برمید (CTAB-Cetyltrimethylammonium Bromide)، سدیم بیس‏(2-اتیل هگزیل) سولفونات (sodium bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinate-AOT)، پارا-زایلن و آب یا فازهای بلور مایع تهیه شده است. همچنین آب/ اکتیل‏ آمین قالب نرم دیگری برای تولید نانوصفحه های نقره می باشد که عملکرد مناسبی دارد.

2-3- قالب همراه یا فناشونده (Sacrificial Template):
در دهه اخیر سنتز و خواص نانومواد درون تهی توجه زیادی در علم نانو و نانوتکنولوژی داشته اند. روش هایی برای سنتز نانومواد درون تهی توسعه یافته اند. روش قالب همراه روشی مؤثر برای تهیه نانوساختارهای متالیک تهی است. مهم ترین واکنش در این روش، واکنش بین قالب همراه و یک واکنش دهنده (جزء خنثی) است. واکنش بین این دو ترکیب در سطح قالب رخ می دهد. جزء خنثی در سطح قالب ته نشین می شود و خارج از منافذ منتشر می شود. نانوساختارهای تهی وابستگی زیادی به شکل قالب همراه دارند. طلا و نقره به دلیل خواص نوری ویژه به عنوان قالب همراه استفاده می شوند. هنگامی که قالب همراه Ag وتتراکلرید طلا (AuCl4) در محلول آبی مخلوط می شوند به دلیل این که پتانسیل استاندارد Au/ AuCl4 (99/0 ولت در برابر الکترود استاندارد هیدروژن (Standard hydrogen electrode-SHE) و Ag/Ag+ (80/0 ولت در برابر SHE) است، Ag به +Ag اکسید می شود. به عنوان نمونه در شکل 3 فرآیند جانشینی گالوانیک برای ساخت نانوکره توضیح داده می شود. مرحله اول ته نشینی لایه نقره خالص در سطح نانوذرات Au است. با ته نشینی مستقیم اتم های Ag در سطح نانوذرات Au با استفاده از عامل کاهنده آسکوربیک اسید، نانوذرات پوسته Ag هسته Au  تهیه می شوند. نزدیک بودن شعاع های اتمی نقره و طلا (آنگستروم 1/45=Ag و آنگستروم 1/44=Au) و پارامترهای شبکه ای (ثابت شبکه برای Ag 4/079=α آنگستروم و ثابت شبکه برای Au 4/069=α آنگستروم) باعث هسته زایی و رشد اتم های نقره در سطح نانوذرات طلا می شود. (شکل 3- الف)
مرحله دوم واکنش جانشینی گالوانیک بین کلوئیدهای پوسته Ag هسته Au با محلول آبی کمپلکس هیدریدی تتراکلرید طلا HAuCl4 در دمای اتاق است. واکنش شیمیایی بصورت زیر است:

3Ag + AuCl4-→3Ag + 4Cl- + Au

(شکل3- ب) نانوذرات پوسته  Ag هسته Au و (شکل3-ج) نانوکره های طلا را نشان می دهند. هنگامی که نانوذرات نقره به وسیله محلول یون های طلا پوشیده می شود لایه های خالص نقره به نانوپوسته های طلا تبدیل می شود (شکل3-د). تشکیل جامد نقره کلرید (AgCl)، یون های Ag+ را از بین برده و از آلودگی نانوپوسته های طلا به وسیله نقره جلوگیری می کند.

filereader.php?p1=main_eccbc87e4b5ce2fe2
شکل3- سنتز نانوکره های Au  از منبع [2]

3- خواص و کاربرد نانوذرات فلزی
3-1- خواص و کاربردهای نوری:

الکترون های آزاد در فلز به وسیله نور تحریک شده و همگی به نوسان در می آیند فرآیند تشدید پلاسمون سطحی SPR). این نوسان دسته جمعی می تواند در پراکندگی و جذب نور در شرایط تشدید و رنگ های درخشان فلز (مخصوصاً Agو Au) مؤثر باشد. وقتی تحریک به وسیله نور در سطح فلز انجام شود، نوسان الکترون باعث پلاریزاسیون بارهای سطح می شود. برخلاف توده فلزی، بارهای نانوذرات تحریک شده نمی توانند پخش شوند (طول موج کوتاه) و روی سطح ذره محدود می شوند که در این صورت تشدید پلاسمای سطحی موضعی (Localized Surface Plasmon Resonance-LSPR) نامیده می شود. LSPR، میدان های الکتریکی موضعی قوی در گستره نانومتر به وجود می آورد. LSPR در پراکندگی رامان مولکول ها و طیف اثر انگشت قوی (Fingerprint Spectra) با اطلاعات شیمیایی کاربرد دارد. به دلیل توانایی پلاسمونیک، نانوبلور های Ag و Au برای SERS و حسگرهای مولکولی به کار می روند. با وجود این که هر مولکول آلی یک طیف رامان مشخص دارد، اما افزایش سیگنال برای کشف آنالیت های با غلظت کم بسیار قابل اهمیت می باشد. به همین منظور میدان های الکتریکی موضعی قوی به وسیله LSPR و نانوبلور فلز می تواند سیگنال رامان جذب مولکول ها را افزایش دهد.

عنوان : خواص نوری نانوذرات فلزی

توضیحات : الکترون های آزاد در فلز به وسیله نور تحریک شده و همگی به نوسان در می آیند. این نوسان دسته جمعی میتواند در پراکندگی و جذب نور در شرایط تشدید و رنگ های درخشان فلز (مخصوصاً Agو Au) مؤثر باشد. وقتی تحریک به وسیله نور در سطح فلز انجام شود، نوسان الکترون باعث پلاریزاسیون بارهای سطح می شود. برخلاف توده فلزی، بارهای نانوذرات تحریک شده نمی توانند پخش شوند و روی سطح ذره محدود می شوند که در این صورت تشدید پلاسمای سطحی موضعی نامیده می شود.

نمایش توضیحات فیلم


چندرسانه ای3: خواص نوری نانوذرات فلزی

3-2- خواص و کاربردهای کاتالیتیکی:
نانو ذرات فلزات جدید برای تسهیل واکنش شیمیایی بسیار سودمند می‏ باشد. این دسته از نانو ذرات به دلیل نسبت سطح به حجم  بالا، عملکردکاتالیستی مناسبی دارند. چنین نانوبلورهایی به عنوان کاتالیست واکنش ‏های اکسایش، جفت شدن کربن-کربن، انتقال الکترون، هیدروژناسیون و ... کاربرد دارند. حتی در کاربردهای کاتالیتیکی در مقیاس صنعتی فلزاتی ویژه به کار گرفته شده اند. شایان ذکر است واکنش پذیری و گزینش پذیری این نوع از کاتالیست می تواند با شکل نانوبلور کنترل شود. شکل بلور، سطح بلور را شامل می شود. همچنین شکل، تعداد اتم های مستقر شده در لبه ها و گوشه ها را تعیین می کند و در کارایی کاتالیتیکی موثر است. بهینه سازی سطح، لبه و گوشه باید معیاری برای کاتالیست های ممتاز باشد. در این قسمت از نانوکاتالیست ها به پایداری نانوذرات و عامل های پوشش سطح آنها توجه می شود. در موارد زیادی، سطح اتم های نانوکاتالیست ها خیلی فعال هستند که شکل، اندازه و عمر آنها را طی واکنش کالیتیکی تغییر می دهد. همچنین عامل های پوششی ممکن است جایگاه های کاتالیتیکی (Active Sites) را بی اثر کنند.

3-3- خواص و کاربردهای الکترونیکی:
بعضی نانوبلورهای فلزی مانند Ag (نانوسیم ها و نانومیله ها) به دلیل هدایت گرمایی و الکتریکی بالا کاربردهای الکترونیکی دارند. مقاومت و هدایت جریان برای مجموعه ای از نانومیله ها با طول و پهنای مختلف اندازه گیری شده و این نتیجه به دست آمده است که هدایت نانومیله ای با قطر 20 نانومتر، 2 برابر توده نقره است و نانومیله های نقره علی رغم اندازه کوچک، هدایت الکتریکی بی نظیری را نسبت به توده محلول دارند. با توجه به این خواص الکترونیکی می توان از نانوبلور ها در الکترودها استفاده نمود.

عنوان : هدایت الکتریکی در نانوسیم ها

توضیحات : بعضی نانوبلورهای فلزی مانند Ag (نانوسیم ها و نانومیله ها) به دلیل هدایت گرمایی و الکتریکی بالا کاربردهای الکترونیکی دارند. مقاومت و هدایت جریان برای مجموعه ای از نانومیله ها با طول و پهنای مختلف اندازه گیری شده و این نتیجه به دست آمده است که مقاومت نانومیله ای با قطر 20 نانومتر، دو برابر توده نقره است و نانومیله های نقره علیرغم اندازه کوچک، هدایت الکتریکی بی نظیری را نسبت به توده محلول دارند.

نمایش توضیحات فیلم


چند رسانه ای 4: هدایت الکتریکی در نانوسیم ها

3-4- خواص و کاربردهای مغناطیسی:
تغییر اندازه و شکل نانوبلور فلزی اثر زیادی روی خواص مغناطیسی بنیادی آن دارد. با کوچک شدن اندازه نانوبلور ها خواص جدید بسیاری کشف شده اند. در یک بلور سوپرمغناطیس، انرژی گرمایی (KT) برای تغییر جهت اسپین مغناطیسی کافی است (مثلاً از اسپین بالا به اسپین پایین). بر اساس معادله 1 ،تغییر دما برای تبدیل فرومغناطیس به سوپرمغناطیس وابسته به اندازه نانوبلور است. Ku ثابت آنیزوتروپی مغناطیسی، V حجم نانوبلور، k دما برحسب کلوین و Tb دمای بحرانی برای تبدیل فرومغناطیس به سوپرمغناطیس است.
filereader.php?p1=main_1fc3e5c19c13c474b
کاهش در اندازه ذرات منجر به کاهش در انرژی آنیزوتروپی می‌شود. بنابراین گشتاور مغناطیسی می‌تواند با انرژی حرارتی کمتر از یک جهت به جهت‌های دیگر تغییر کند.

4- نانومواد فلزی نجیب (Nobel Metal Nanomaterials)
4-1- نانو مواد فلزی نجیب براساس نانوالکتروکاتالیست ها برای کاربرد پیل سوختی:
توسعه مهم اخیر در سنتز نانومواد باعث تشکیل انواع مختلف نانومواد با اندازه، شکل، ترکیب، برهمکنش درون ذره ای و کنترل هیبرید شده است. این نانومواد فرصت مناسبی را برای توسعه بلور های فعال در واکنش های پیل سوختی ایجاد کرده است. Pt و نانومواد براساس Pt هنوز مؤثرترین الکتروکاتالیست ها برای کاربردهای پیل سوختی هستند. نانوذرات کروی با اندازه کوچک به عنوان الکتروکاتالیست اکسایش مولکولی کوچک به کار گرفته می شود زیرا آنها نسبت سطح به حجم بالایی دارند. با کوچک تر شدن اندازه نانوذرات، سطح فعال آنها افزایش می یابد بنابراین الکتروکاتالیست های تجاری اندازه های کوچک Pt و Pd را به کار می برند (3 نانومتر). همچنین اخیراً معلوم شده که اندازه کوچک نقش مهمی روی افزایش فعالیت کاتالیتیکی نانومواد Pt دارد. مثلاً چن (Chen) نشان داد که نانولوله های Pt که با استفاده از نانوذرات Ag به عنوان قالب همراه تهیه شدند فعالیت الکتروشیمیایی و دوام بالاتری را نسبت به کاتالیست های تجاری دارند.

4-2- نانومواد فلزی نجیب برای حسگرهای آنالیتیکی:
4-2-1-نانومواد فلزی نجیب برای حسگرهای الکتروشیمیایی:
پیشرفت علم نانو فرصت مناسبی را برای شیمیدانان الکتروشیمی به وجود آورده است. نانومواد، پتانسیل های مفیدی برای ساخت حسگر الکتروشیمیایی با حساسیت و گزینش پذیری بالا دارند و می توانند مولکول های هدف را براساس استراتژی های آنالیتیکی مختلف تشخیص دهند. به منظور افزایش حساسیت الکتروشیمیایی باید مواد الکترودی بهتری برای کاربردهای الکتروآنالیتیکی پیدا کنیم. مثلاً نانوذرات Au و نانومواد معدنی می توانند به عنوان مواد الکترودی مفید در حسگر الکتروشیمیایی استفاده شوند. زیرا نانومواد می توانند سطح فعال الکتروشیمیایی برای جذب مولکول های هدف و انتقال الکترون بین الکترود و مولکول ها را افزایش دهند به همین دلیل باعث پاسخ سریع و حساسیت بالا می شوند.

4-2-2- نانومواد فلزی نجیب برای حسگرهای رنگ‌سنجی (Colorimetry):
حسگرهای رنگ‌سنجی به علت سادگی، حساسیت بالا، قیمت ارزان جذاب هستند و می توانند با اسپکتروسکوپی مرئی/ فرابنفش (vis/uv) کوپل شده و به جای وسایل پیچیده به کار روند. محلول نانوذرات طلا قرمز رنگ است ولی در حسگر رنگ‌سنجی از تغییر رنگ محلول نانوذرات طلا به ارغوانی یا آبی می شود. بنابراین در حال حاضر پژوهش نانوذرات طلا براساس سنجش رنگ‌سنجی DNA، فعالیت آنزیم، مولکول های کوچک، یون های فلزی و پروتئین ها انجام می شود. نانوذرات طلا با مولکول های دیگر می توانند حسگر خوبی را برای تشخیص مولکول های هدف ایجاد کنند. در حسگرهای نوری نانوذرات Ag سودمند هستند زیرا نانوذرات Ag ضریب خاموشی (Extinction Coefficient) بالاتری نسبت به نانوذرات Au با همان اندازه دارند. بنابراین طراحی نانوذرات Ag با مولکول های DNA و مولکول های دیگر، زیست حسگر رنگ‌سنجی گزینش پذیری را به وجود می آورد و اخیراً برای تشخیص بعضی آنالیت های مهم استفاده می شود. برخلاف نانوذرات Au و Ag نانوذرات Pt و Pd درگستره مرئی جذب تشدید پلاسمون سطح (SPR) ندارند و بنابراین برای حسگر رنگ‌سنجی استفاده نمی شوند. در (شکل4) حسگر رنگ‌سنجی حساس و ساده ای را براساس Aptamer (آپتامرها بیشتر RNA یا DNA و یا ترکیبی از این دو با مولکولهای دیگر است) برای تشخیص Thrombin (ترومبین پروتئینی است که برای انعقاد خون لازم است) با استفاده از نانوذرات طلای اصلاح شده نشان می دهد. هنگامی که Thrombin به محلول نانوذرات طلای اصلاح شده اضافه می شود Thrombin با Aptamer در سطح نانوذرات طلا برهمکنش می کند و پس از این که غلظت بالای نمک سدیم کلرید (NaCl) اضافه شد تغییرات رنگ نانوذرات طلا می تواند حضور کمی thrombin را تشخیص دهد.

filereader.php?p1=main_a87ff679a2f3e71d9
شکل4- استراتژی کولوریمتری نانوذرات Au برای تشخیص  thrombin که از منبع [3] آورده شده است.

4-2-3- نانومواد فلزی نجیب برای حسگرهای فلورسانس:
حسگرهای فلورسانس به علت مزایایی نظیر حساسیت بالا و عملکرد آسان نسبت به روش های نوری دیگر جذاب هستند. پیشرفت های اخیر در خواص نانومواد فلزی جدید زمینه مناسبی را برای طراحی حسگرهای فلورسانس بیولوژیکی و شیمیایی ایجاد می کنند. به طور کلی نانومواد فلزی براساس حسگرهای فلورسانس به 4 طرح زیر دسته بندی می شوند:
الف) فلورسانسی که براساس مکانیسم خاموشی (Quenching) نانوذرات فلزی القا شده به وسیله هدف بیان می‏ شود. به طور مثال نانوذرات Ag برای تعیین یون های جیوه (Hg+2) با حدتشخیص پایین و گزینش پذیری بالا بکار گرفته می‏ شود (شکل 5).

filereader.php?p1=main_e4da3b7fbbce2345d
شکل5- مکانیسم فلورسانس خاموشی برای تعیین+Hg2 با حساسیت بالا [3]

ب) فلورسانسی که براساس توانایی خاموشی مؤثر نانوذرات فلزی به واسطه انتقال الکترون/انرژی غیر تابشی (Nonirradiative) است. مانند نانوپروب طلای ژانگ (Zang) که چند رنگ را برای اندازه گیری همزمان 3 آنالیت آدنوزین (A)، یون پتاسیم (+K) و کوکایین (Cocaine) که با هم ترکیب شده اند، به کارگرفته می‏ شود (شکل6).

filereader.php?p1=main_1679091c5a880faf6
شکل6- نانوپروب طلای چند رنگ برای تشخیص آدنوزین، پتاسیم و کوکایین [3]

ج) فلورسانسی که براساس اثر فیلتر داخلی (Inner filter Effect- IFE) نانوذرات فلزی است که نانوذرات فلزی به عنوان جاذب برای مدوله نشر فلوروفور (عامل ایجاد فلوروسانس) هستند. در همین راستا شانگ و دونگ (Shang و Dong) نشان دادند که نانوذرات طلا می توانند به عنوان جاذب قوی در فلورسانس IFE برای تشخیص سیانید (CN-) و پراکسید هیدروژن (H2O2) به کار گرفته شوند (شکل7).

filereader.php?p1=main_8f14e45fceea167a5
شکل7- شماتیکی از سنجش فلورسانس براساس IFE از [3]

د) فلورسانس افزایش یافته با فلز (Metal-enhanced fluorescence-MEF) (یعنی نشر فلوروفور در فاصله مشخصی (10-5 نانومتر) از نانوساختارهای فلزی می تواند افزایش داده شود). این حسگر جالبی برای افزایش حد تشخیص (Limit of Detection-LOD) مولکول های هدف است.

عنوان : آشنایی با نانوسیم ها

توضیحات : نانوسیم ها ساختاری تک بعدی هستند و نسبت صفحه ای بالایی دارند. نانوسیم ها اغلب از ترکیبات، بیسموت، اکسید های تیتانیم، روی و ایندیم، کربیدهای تیتانیم و سیلیسم و نیترید گالیم، و دیگر مواد بوجود می آیند.

نمایش توضیحات فیلم



عنوان : آشنایی با نانوسیم ها

توضیحات : نانوسیم ها ساختاری تک بعدی هستند و نسبت صفحه ای بالایی دارند. نانوسیم ها اغلب از ترکیبات، بیسموت، اکسید های تیتانیم، روی و ایندیم، کربیدهای تیتانیم و سیلیسم و نیترید گالیم، و دیگر مواد بوجود می آیند.

نمایش توضیحات فیلم


چندرسانه ای : آشنایی با نانوسیم ها

5- نتیجه گیری:
نانوذرات فلزی نجیب (NMNs) با خواص نوری، الکتریکی، مغناطیسی و شیمیایی نه تنها از نظر علمی بلکه از نظر کاربردهای تکنیکی توجه زیادی از تحقیقات را به خود جلب نموده است. همچنین شیمیدانان الکتروشیمی توانسته ‏اند با طراحی الکترودهایی براساس نانوذرات فلزی جدید به تهیه حسگرهای الکتروشیمیایی و دیگر حسگرها با کارایی، حساسیت و گزینش پذیری بالا دست پیدا کنند که منجر به موفقیت در روش‏ های الکتروشیمی شده است. از جمله کاربردهای مهم نانوذرات فلزی جدید می توان به نقش آن‏ها در پیل های سوختی و حسگرهای مختلف در سال های اخیر اشاره کرد. همچنین نقش کاتالیستی آن‏ها در واکنش‏ های شیمی و کاربرد آنها از نکات حائز اهمیت آن‏ها بوده است. در این بررسی ‏ها علاوه بر مشخص شدن دامنه ‏ی وسیع کاربرد بر دور نمای روشن آن‏ها اشاره دارد.

منابـــع و مراجــــع

1. Xia, Y.,. Xiong, Y., Lim, B., Skrabalak, S. E., Angew. Chem. Int. Ed. Vol. 48, pp. 60-103, (2009).

2. Ming, H., Liu, Ru-Sh., Phys. Chem. C. Vol. 115, pp. 3513–3527, (2011).

3. Guo, Sh., Wang, E., Nano Today, Vol. 6, pp. 240—264, (2011).

نظرات و سوالات

نظرات

1 0

مروارید تعبدی - ‏۱۳۹۴/۱۲/۱۱

ضمن عرض سلام و تشکر از مطالب مفید سایت.

در بخش کنترل شکل، توضیحات قالب ها خیلی نا مفهوم و غیر قابل درک است، در صورت امکان اصلاح شود و یا منبع دیگر پیشنهاد شود.

در بخش خواص و کاربردهای الکترونیکی، خط سوم به جای واژه مقاومت باید از وازه هدایت یا رسانایی استفاده شود تا ادامه جمله صحیح باشد. چون اگر انتظار داریم نانو نقره هدایت بالاتری نسبت به حالت توده داشته باشد، پس مقاوت کمتری باید داشته باشد.

0 0

نعیمه ماه حیدری - ‏۱۳۹۴/۱۲/۱۰

سلام من نانوساختار بر اساس فیلتر داخلی رو به خوبی متوجه نشدم ممنون میشم توضیح دهید شکل مثالش و تفاوت ان دو برام سال بود ممنون

2 0

ارسلان فائق فرید - ‏۱۳۹۳/۰۴/۰۹

سلام و خسته نباشید و تشکر بابت مقالات آموزشی و زحمات شما

میخواستم تقاضا کنم در صورت امکان این مقاله با نظر یک ویراستار مجدد بررسی و اصلاح شود چون واقعا بعضی از پاراگراف ها به دلیل ترجمه مستقیم از انگلیسی قابل فهم نیست.

با تشکر

پاسخ مسئول سایت :
با سلام و تشکر
ان شاالله این موضوع به زودی پیگیری و رفع خواهد شد.
0 0

افروز دلاور کسمائی

استفاده کردم باتشکر

2 0

محمد میر

با سلام
چرا در مطالب فوق نامی از سیستم های گاز الکترونی دو بعدی که ساختاری در حد نانو و آنگستروم دارد آورده نشده است؟