وبلاگ
نانومیله ها
در میان نانوساختارهای یک بعدی، نانومیله ها از این مزیت برخوردارند که میتوانند از اکثر عناصر (فلزات و غیرفلزات) و ترکیبات ساخته شوند. نانومیله ها معمولا طول 10 تا 120 نانومتر دارند و کاربردهای متنوعی دارند. به عنوان مثال، نانومیلههای فلزی، نانومیلههای نیمههادی، نانومیلههای کربنی و نانومیلههای اکسیدی برای توسعه دستگاههای الکترونیکی، نوری، مغناطیسی و میکرومکانیکی مورد استفاده هستند. آنها ممکن است از کربن، طلا، اکسید روی و بسیاری از مواد دیگر تهیه شوند. نقطه عطف تحقیقات نانومواد و ظهور نانومیله ها، کشف نانولولههای کربنی در سال 1991 بود. خواص مکانیکی، الکتریکی و نوری نانومیله ها به اندازه آنها بستگی دارد و امکان کاربردهای متعدد را فراهم میکند. همچنین، نانومیله ها میتوانند برای کاربردهای مختلف عاملدار شوند.
انواع نانومیلهها و روشهای پیشرفته سنتز
نانومیلههای مختلف مانند نانومیلههای کربنی، نانومیلههای ZnO، نانومیلههای طلا و نانومیلههای مغناطیسی به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفتهاند. تکنیکهای مختلفی برای سنتز نانومیلهها وجود دارد. این روشها را میتوان به روشهای فیزیکی یا شیمیایی یا به عنوان تکنیکهای پایین به بالا یا بالا به پایین طبقهبندی کرد. روش های سنتز شامل هیدرولیز حرارتی، مسیر هیدروترمال، سل-ژل، چگالش بخار، پیرولیز اسپری، تجزیه لیزر پالسی، فرسایش لیزری، تبخیر حرارتی، پیرولیز، پلاسمای اسپری شعلهای، پلاسمای مایکروویو، آسیاب گلولهای، رسوب بخار شیمیایی، فرسایش لیزری، کاهش شیمیایی، هم رسوبی، مسیر شیمیایی مرطوب هیبریدی، تبخیر فیزیکی، رسوب الکتروفورتیک، کندوپاش مگنترون فرکانس رادیویی (RF)، رسوب بخار، رشد به کمک فلز، حکاکی شیمیایی ساده می باشد.
نانومیلههای کربنی
نانومیـلههای کربنی به دلیل خواص فیزیکی (اندازه ذرات، شکل، مساحت سطح بزرگ و توزیع اندازه منافذ بیشتر) و شیمیایی خود مورد توجه هستند. نانومیلههای ساخته شده از کربن به عنوان “نانـومـیلههای کربنی” و “نانومیلـههای الماس” نیز شناخته میشوند. نانومیلههای الماس دارای ساختار کریستالی مانند الماس با هیبریداسیون کربن sp3 هستند. بازده و خلوص سنتز نانومیلههای کربنی به شدت به ترکیب جو بیاثر و فشار آن وابسته است. به طور کلی، عملکردهای مختلف در سطوح منافذ نانومیلـههای کربنی، خواص فیزیکوشیمیایی بهتری دارند. این امر کاربردهای زیادی مانند کاتالیزور، تصفیه آب، ابرخازنها و موارد دیگر را ممکن میسازد.
نانومیلههای کربنی کاربردهایی مانند پرکنندهها و مواد الکترود با کارایی بالا در باتریها دارند. تاکنون، روشهای سنتز مختلفی پیشنهاد شده است و میتوان آنها را به صورت پایین به بالا (مانند سنتز از مولکولهای کوچک یا محلولهای کلوئیدی) یا بالا به پایین (مانند شروع با ساختارهای بزرگتر) طبقهبندی کرد. روش بالا به پایین برای سنتز نانومیلههای کربنی شامل حکاکی شیمیایی ساده و حکاکی الکتروشیمیایی است. رویکرد پایین به بالا شامل روشهای الگو محور، فلز محور، هیدروترمال، رسوب بخار (CVD)، سنتز مبتنی بر دانه و سایر روشهای سنتز در محلول است.
نانومیلههای مغناطیسی
اکسید آهن مگنتیت (Fe3O4) رفتار فوق مغناطیسی دارد و به طور گسترده در زمینه زیستپزشکی و همچنین در دستگاهها مورد استفاده قرار میگیرد. به طور کلی، نانوذرات مغناطیسی میتوانند به عنوان نانوجاذب، تشخیص و درمان سرطان، عامل کنتراست در تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI) و غیره مورد استفاده قرار گیرند. در همین حال، مگنتیت تکبعدی در ساخت بلوکهای نانودستگاهها بسیار مهم است. نانوذرات مگنتیت را میتوان از طریق هم رسوبی آبی، القای میدان مغناطیسی، CVD، واسطه قالب و غیره سنتز کرد. هم رسوبی آبی Fe2+ و Fe3+ توسط یک باز، معمولاً هیدروکسید سدیم یا آمونیاک آبی، روش شناخته شدهای است که معمولاً برای سنتز نانوذرات مگنتیت انجام میشود. این روش مقیاسپذیرترین مسیرهای سنتز شیمیایی است و منجر به کریستال نانوکرهای اکسید آهن میشود.
نانومیلههای ZnO
ZnO پایداری شیمیایی و حرارتی و خواص الکتریکی بسیار خوبی از خود نشان میدهد. از آنجایی که ZnO تقارن مرکزی ندارد، منجر به اثر پیزوالکتریک میشود که در آن تنش/کرنش مکانیکی میتواند به ولتاژ الکتریکی و برعکس تبدیل شود. و این به دلیل جابجایی نسبی کاتیونها و آنیونها در کریستال است. تک بلور ZnO انتقال الکترون بسیار سریعتر و تحرک بیشتری را نشان میدهد. انتقال سریعتر الکترون نتیجه ضرایب انتشار الکترون بالا است. از آنجایی که ZnO میتواند در نزدیکی فرابنفش ساطع شود، رسانایی شفاف و خواص پیزوالکتریک دارد، بنابراین، ZnO مادهای جالب برای دستگاههای نیمههادی و لیزری، مبدلهای پیزوالکتریک، الکترونیک شفاف، دستگاههای موج صوتی سطحی، دستگاههای تابعی اسپین و حسگرهای گاز است.
به طور کلی، ZnO به دلیل نسبت سطح به حجم بالای خود که منجر به افزایش حساسیت، ایمنی زیستی و سازگاری زیستی آن میشود، مادهای عالی برای کاربرد حسگر است. مساحت سطح بزرگ نانومیلهها، ZnO را برای حسگرهای گاز و شیمیایی جذاب میکند. ZnO را میتوان از طریق تکنیکهای مختلف رسوبگذاری شیمیایی، الکتروشیمیایی و فیزیکی مانند رسوبگذاری شیمیایی بخار (CVD) یا آلی فلزی (MOCVD)، رشد بخار-مایع-جامد (VLS)، رسوبگذاری الکتروشیمیایی (ED) و روشهای هیدروترمال تولید کرد.
نانومیلههای طلا
اخیراً توجه زیادی به نانومیلههای طلا (نانومیلههای طلا) شده است، که عمدتاً به دلیل کاربردهای آنها در زیستپزشکی است. نانومیلههای طلا دو باند جذبی، معروف به باندهای رزونانس پلاسمون سطحی (SPR)، به نامهای TSPR (عرضی) در ناحیه مرئی و LSPR (طولی) در ناحیه نزدیک مادون قرمز (NIR) نشان میدهند. به همین دلیل برای کاربردهای پزشکی مفید است زیرا تابش NIR تابشی است که بیشترین نفوذ را در بافتهای زنده دارد. تابش جذب شده به گرما تبدیل میشود، بنابراین میتواند به درمان سرطان کمک کند. همچنین، این نانومیلهها دارای رزونانس پلاسمون سطحی (LSPR) موضعی هستند که امکان کاربردهای علمی و فنی منحصر به فردی را فراهم میکنند.