وبلاگ
نانوکریستال ها
نانوکریستال ها تودههایی از ذرات تک یا چند فازی هستند و اندازه ذرات، ضخامت لایهها یا اندازه دامنههای آنها در محدوده نانومتر (معمولاً کمتر از 100 نانومتر حداقل در یک بعد) می باشد. چنین ویژگیهای ریزساختاری منحصر به فردی منجر به خواص فیزیکی و شیمیایی میشود. , به طور قابل توجهی با خواص مواد دانه درشت مربوطه با ترکیب یکسان متفاوت باشد. خواص فیزیکی و شیمیایی آنها بین جامدات تودهای و ذرات می باشد. نانوکریستالها دارای افزایش حلالیت و فراهمی زیستی می باشند. به طور خاص، بهبود قابل توجهی در خواص مکانیکی، مانند افزایش قابل توجه استحکام و سختی نسبت به مواد دانه درشت معمولی، در آنها مشاهده می شود. آنها در حالت کریستالی ظاهر میشوند و با استفاده از روش بالا به پایین و پایین به بالا، میتوان آنها را به دست آورد.
روش هـای ساخت نانوکریستال ها
دو روش اصلی برای تهیه نانوکریستال ها استفاده می شود.
1- رویکرد پایین به بالا، که شامل ساخت نانوساختار به صورت اتم به اتم یا لایه به لایه است. نمونههایی از رویکرد پایین به بالا عبارتند از چگالش گاز بیاثر، چگالش بخار شیمیایی و رسوب الکترونی پالسی.
2- رویکرد بالا به پایین که شامل تجزیه ریزساختار به یک نانوساختار است. نمونه رویکرد بالا به پایین، سایش مکانیکی می باشد.
انواع نانوکریستال ها
نانوکریستال تک لایه
نانوکریستالهای سلولز (CNC)
مواد نانوساختاری با اشکال و ابعاد میلهای شکل در مقیاس نانومتر هستند. عرض آنها از ۳ نانومتر تا ۵۰ نانومتر متغیر است، در حالی که طول آنها از ۱۰۰ نانومتر تا ۲۰۰۰ نانومتر متغیر می باشد. CNCها خواص فیزیکوشیمیایی منحصر به فردی از جمله رفتار رئولوژیکی که با خواص نازک شدن برشی و ژل شدن مشخص میشود، از خود نشان میدهند. آنها از استحکام مکانیکی بالایی برخوردارند. همچنین پایداری حرارتی عالی از خود نشان میدهند و بین دمای 150 تا 600 درجه سانتیگراد، گذارهای حرارتی تدریجی و تجزیه را تجربه میکنند.
آنها همچنین رفتار کریستال مایع را نشان میدهند و در آب جهتگیری میکنند تا فازهای کریستال مایع را تشکیل دهند. نسبت ابعاد بالا، شاخص بلورینگی بالا (بیش از 70٪) و مساحت سطح بزرگ (حدود 150 متر مربع بر گرم) دارند. آنها همچنین تورم و ظرفیت نگهداری آب را نشان میدهند و میتوانند با هیدرولیز اسیدی و عملیات مکانیکی تولید شوند.
نانوکریستالهای چندلایه
یک نانوکریستال چندلایه از صفحات نانوذره ایجاد میشود. ساختار نانوبلوری چندلایه شامل یک هسته آلیاژی نانوبلوری است که از دو یا چند نانوبلور تشکیل می شود. شامل یک لایه میانی آلیاژی که در سطح مشترک تشکیل شده است و یک یا چند لایه از پوستههای نانوبلوری که به صورت متوالی روی سطح هسته آلیاژ نانوبلوری تشکیل شدهاند، و در آن پوستههای نانوبلوری هر کدام دارای شکافهای باند متفاوتی هستند. ساختار نانوبلوری چندلایه به دلیل مزایای آن از جمله راندمان لومینسانس بالا، پایداری نوری برتر و پایداری شیمیایی برتر، میتواند در دستگاههای الکترونیکی مختلف استفاده شود.
نانوکریستالهای فلزی
به دلیل طیف وسیعی از خواص جالب و منحصر به فرد، نانوکریستالهای فلزی در کاتالیز، حسگری گاز، فوتونیک، الکترونیک و زیستپزشکی و بسیاری از زمینههای دیگر مورد استفاده قرار میگیرند. یک نانوکریستال فلزی را میتوان به عنوان یک ذره فلزی بسیار بلوری با یکی از سه بعد بین 1 تا 100 نانومتر در نظر گرفت. روشهای شیمیایی مرطوب یا فاز محلول، برای دستیابی به بهترین کنترل بر مورفولوژی و بلورینگی نانوکریستال های فلزی مناسبترین هستند. مورفولوژی آنها را میتوان با انتخاب دقیق حلالها، پیشسازهای فلزی، عوامل پوششدهنده، احیاکنندهها، دما، زمان واکنش و غیره به خوبی کنترل کرد.
نانوکریستالهای سریا
نانوذرات سیلیس مزومتخلخل تزئین شده با نانوذرات اکسید سریم نمونه ای از نانو کریستال های فلزی هستند. آنها به دلیل چسبندگی بافتی بادوام در کاربرد پانسمان و زخم کاربرد دارند. و اثرات مضر ناشی از گونههای فعال اکسیژن را نیز به طور قابل توجهی محدود میکنند. در نتیجه، فرآیند بسته شدن زخم به طور موثری تسریع میشود و به طور برجستهتر، ناحیه زخم خواص ترمیمی پیشبینی نشدهای را نشان میدهد. این رویکرد همچنین میتواند برای سایر فرآیندهای ترمیم زخم که در آنها هم فعالیت حذف گونههای فعال اکسیژن و هم ظرفیت چسبندگی بافت مهم هستند، اعمال شود.
نانوکریستال های کلوئیدی
نانوبلورهای کلوئیدی کاربردهای زیادی در زمینههای مختلف از مراقبتهای بهداشتی گرفته تا دستگاههای الکترونیکی و اپتوالکترونیکی دارند. با بهبود سریع مشخصهیابی درجا و تکنیکهای تصویربرداری مستقیم، میتوان به درک جدیدی از رشد تکبلوری، تغییرات شیمیایی و خودآرایی دست یافت. نانوکریستالهای فلزی کلوئیدی که بر پایهی طلا هستند، برجستهترین آنها هستند. طلای کلوئیدی طیفهای نوری گسستهای دارند و در طیف وسیعی از طول موجها قابل تنظیم هستند.