کاربرد‌های نانو ذرات

کاربرد‌های نانو ذرات 

یکی از خواص نانو ذرات نسبت سطح به حجم بالای این مواد است. با استفاده از این خاصیت می‌توان کاتالیزور‌های قدرتمندی در ابعار نانو متری تولید کرد. این نانو کاتالیزورها راندمان واکنش‌های شیمیایی را به‌شدت افزایش داده و همچنین به میزان چشمگیری از تولید مواد زاید در واکنش‌ها جلوگیری خواهند کرد. به‌کارگیری نانو ذرات در تولید مواد دیگر می‌تواند استحکام آنها را افزایش دهد و یا وزن آنها را کم کند. مقاومت شیمیایی و حرارتی آنها را بالا ببرد و واکنش آنها را در برابر نور و تشعشعات دیگر تغییر دهد. با استفاده از نانو ذرات نسبت استحکام به وزن مواد کامپوزیتی به‌شدت افزایش خواهد یافت. اخیرا در ساخت شیشه ضدآفتاب از نانو ذرات اکسید روی استفاده شده است. استفاده از این ماده علاوه بر افزایش کارایی این نوع شیشه‌ها عمر آنها را نیز چندین برابر کرده است. از نانو ذرات همچنین در ساخت انواع ساینده‌ها رنگ‌ها و لایه‌های محافظتی جدید و بسیار مقاوم برای شیشه‌ها و عینک‌ها (ضدجوش و نشکن) کاشی‌ها و در حفاظ‌های الکترومغناطیسی شیشه‌های اتومبیل و در پنجره استفاده می‌شود. پوشش‌های ضدنوشته برای دیوار‌ها و پوشش‌های سرامیکی برای افزایش استحکام سلول‌های خورشیدی نیز با استفاده از نانو ذرات تولید شده‌اند. وقتی اندازه ذرات به نانومتر می‌رسد یکی از خواصی که تحت تاثیر این کوچک شدن اندازه قرار می‌گیرد تاثیرپذیری از نور و امواج الکترومغناطیسی است. با توجه به این موضوع اخیرا چسب‌هایی از نانو ذرات تولید شده‌اند که کاربرد‌های مهمی در صنایع الکترونیکی دارند. نانو لوله‌ها در موارد الکتریکی مکانیکی اپتیکی بسیار مورد توجه بوده است مثلا کاربرد نانو لوله‌های طلا در الکترونیک و بیوشیمی و تولید آنها بر پایه محلول و فاز بخار که روش رشد نانو لوله‌ها در قالب توسط Martin مطرح شد. 

نانو لایه‌ها در پوشش‌های حفاظتی با افزایش مقاومت در خوردگی و افزایش سختی در سطوح و فوتولیز و کاهش شیمیایی کاربرد دارد. نانو ذرات نیز به‌عنوان پیش ماده یا اصلاح‌ساز در پدیده‌های فیزیکی و شیمیایی مورد توجه قرار گرفته‌اند. 

Haruta وThompson اثبات کردند که نانو ذرات فعالیت کاتالیستی وسیعی دارند مثل تبدیل مونو اکسید کربن به دی اکسید کربن، هیدروژنه کردن استیرن به اتیل بنزن و هیدروژنه کردن ترکیبات اولفیتی در فشار بالاو فعالیت کاتالیستی نانوذرات مورد استفاده در سنسورها که مثل آنتن الکترونی بین الکترود و الکترولیت ارتباط برقرار می‌کنند در پیوست در لیست بعضی از شرکت‌هایی که بر روی نانو کار می‌کنند آمده است. 


نانو طلا و کاربرد‌های آن 

با توجه به مطالب فوق مشخص است که تغییر خواص فیزیکی مواد با آرایش اتمی، اندازه جامد (در یک، دو و سه بعد) و ترکیب شیمیایی آنها ارتباط مستقیمی دارد. از گذشته نیز اثر ذرات کوانتومی روی خواص مواد مورد بررسی قرار گرفته بوده است. درکنار افزایش مطالعات بر روی خواص فیزیکی نانو ذرات به روش‌های مختلف نانوذرات فلزی توجه ویژه‌ای شد به‌ویژه در زمینه هسته‌گذاری، رشد بلور و انباشتگی ذرات. در این پروژه تهیه نانو ذرات فلزی طلا مورد اهمیت بوده است که از محلول حاصل از اسیدشویی که در مرحله نهایی طلا به‌دست آمده است به ذرات نانو تبدیل می‌شود. 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. به‌طور کلی 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، کاربردهای نانو ذرات طلا در شیمی به‌عنوان کاتالیزور در زیر اشاره شده است: 

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. 

7. همچنین از خصوصیات نوری و دمایی پروب‌های نانو ذرات طلای جدا از هم و مجتمع، به‌عنوان یک روش تشخیص پزشکی استفاده می‌شود. 


نانو نقره و کاربردهای آن 

همان‌طور که گفته شد، خواص فیزیکی ماده ارتباط مستقیم با ترکیب شیمیایی، آرایش اتمی و اندازه جامد دارد. در ارتباط با نانو ذرات گزارشات متعددی در خصوص تغییرات خواص فیزیکی در اثر کاهش اندازه ذرات ارائه شده است. 

علم ذرات فلز با آزمایش فاراده آغاز شد. بعد از فاراده ذرات فلزی متفاوت در اندازه مختلف سنتز شد. در زمینه نانو ذرات فلزی، هسته‌گذاری و رشد بلور و انباشتگی ذرات مورد توجه قرار گرفت. 

در این‌جا برای ما ساخت نانو ذرات نقره از بین بقیه فلزات بیشتر اهمیت پیدا می‌کند زیرا در محلول حاصل از اسیدشویی مقدار قابل ملاحظه نقره دور ریخته می‌شود. در حال حاضر تلاش خواهد شد تا ضمن معرفی مواد نانوپودر نقره، به بررسی روش‌های مختلف برای تهیه نانوپودر نقره پرداخته شود. در تولید نانو ذرات نقره روش‌های مختلفی از جمله سنتز فلزی، فوتولیز، الکتروشیمیایی، کاهش شیمیایی وجود دارد. 

روش‌های متعددی برای ساختن ذرات فلزی در ماتریس‌های سرامیک و پلیمرها نیز ارائه شده است. 

نانوذرات نقره یکی از پرمصرفترین مواد در مهندسی موادند. چون خاصیت چکش‌خواری، ضد میکروبی و هدایت الکتریکی و گرمایی بالایی دارند. 

استفاده از نانو پودرهای نقره توسط سر لوله‌های میکرو الکترود و سیم‌های‌ هادی در الکترونیک و همچنین استفاده از نانو نقره در سنسورهای بیولوژیکی و فوتو شیمی هم بررسی شده است. 

به‌دلیل بالا بودن سطح مقطع نقره در این مقیاس، در برخورد با سلول‌ها خاصیت جالب‌توجهی از خود بروز می‌دهند که به ممانعت با متابولیسم سلولی از آن یاد می‌شود و جلوی تنفس و رشد و تکثیر هرگونه باکتری یا قارچ را می‌گیرد و اثرات موثری در بهبود زخم ، تاول، خارش یا بیماری دارد. 

محصولاتی که امروزه از نانو نقره در آنها استفاده می‌شود فراوانند همچون دام و طیور، کشاورزی، باندهای زخم، ضدتاول، لوازم جراحی، ژل‌های مرطوب‌کننده، ضدجوش‌ها، در بهداشت زنان، زایمان، شلوارهای طبی، دستمال کاغذی و نیز کولرها، یخچال‌ها و غیره. نقره در ابعاد نانو بر متابولیسم، تنفس و تولید مثل میکرو اورگانیزم اثر می‌گذارد. 

ذرات نقره ریز استفاده زیادی در الکترونیک، صنایع شیمیایی و دندانپزشکی، به‌خاطر مقاومت بالای اکسایش و مقاومت در برابر فعالیت‌های باکتریایی دارد. 

مکانیزم اثرگذاری نقره را به سه دسته زیر می‌توان تقسیم کرد: 

الف: تولید اکسیژن فعال توسط نقره 

ب: دگرگون ساختن میکرو ارگانیزم 

ج: افزایش بار مثبت نقره در ابعاد نانو که موجب تخریب غشاء سلولی میکرو اورگانیزم می‌شود. 

استفاده از نانو سیلور همراه با مواد مختلف از جمله الیاف، رنگ، پلیمر، سرامیک ما را قادر می‌سازد محصولاتی تولید کنیم که محیط‌زیست ما را عاری از میکروب سازد و این در حالی است که ضرری را متوجه محیط‌زیست نمی‌کند.