نانورس ها نانو ذرات حاوی سیلیکات های معدنی لایه ای هستند و در بخش رسی خاک وجود دارند. به طور کلی، نانورس ها  خاصیت پلاستیک مانند و اندازه معمولاً کوچکتر از 100 نانومتر دارند. آنها عمدتاً به دو دسته  با آرایش ورقه های چهار وجهی و هشت وجهی در ساختار لایه ای توصیف می شوند. و از سیلیکات های لایه آبدار آلومینیوم (فیلوسیلیکات)، تشکیل میشوند. ورق های چهار وجهی حاوی یک اتم سیلیکون مرکزی است که  توسط 4 اتم اکسیژن احاطه شده است. در حالی که ورقه های هشت وجهی، سیلیکون با آلومینیوم یا منیزیم که توسط 8 اتم اکسیژن احاطه شده است جایگزین می شود. اگرچه گاهی اوقات حاوی آب و مقادیر قابل توجهی از برخی کاتیون ها مانند منیزیم،سدیم، کلسیم و پتاسیم هستند.

 ویژگی اصلی نانورس ها خلوص آنها است. بنابراین مهم است که منشا نانورس را بررسی کنیم. نانورس های طبیعی را می توان به دو نوع تقسیم کرد، نانورس باقیمانده و نانورس رسوبی. نانورس های باقیمانده عمدتاً از یک سنگ رسوبی حاوی دانه های ریز از نانورس فشرده تشکیل شده است. و در محل مبدا یافت می شوند. و در نتیجه هوازدگی سنگ یا شیل تولید می شوند. محیط هوازدگی اغلب به صورت تجزیه شیمیایی گرانیت حاوی سیلیس و آلومینا یا محلول سنگ آهک  ظاهر می شود.  نانورس رسوبی یا نانورس های انتقال یافته  از طریق فرسایش کانی های سیلیکات در سطح زمین خارج میشوند و به مکان های دور سپرده می شوند. نانورس معمولاً با ناخالصی‌های مختلفی مانند کوارتز، آناتاز، روتیل، پیریت، سیدریت، فلدسپات و سنگ‌های آهن  بسته به منشاء نانورس (سنگ مادر) و محیط رسوبی همراه است.

روش های سنتز نانو رس ها

روش مکانیکی

سنتز از محلول های رقیق

روش سولوترمال

روش هیدروترمال

انواع نانو رس ها

بسته به ترکیب شیمیایی و مورفولوژی، نانورس‌ها به گروه‌های مختلفی مانند مونت موریلونیت، بنتونیت،هکتوریت، کائولینیت و هالویزیت تقسیم می‌شوند.

مونت موریلونیت

 یک کانی نانورس است که از گروه اسمکتیت ها و دارای ساختار لایه ای است. مونت موریلـونیت (MMT) یک فیلوسیلیکات کریستالی آبدار (سیلیکات لایه ای) است. خواص استثنائی مونت موریلونـیت، آن را به یک ماده معدنی بسیار پرطرفدار در صنایع مختلف مانند پلاستیک، لاستیک، پوشش، سیالات حفاری و لوازم آرایشی تبدیل میکند. مـونت موریلونیت همچنین  یک ضد شعله قوی است. مونت موریلونیت‌های اصلاح‌شده ارگانیک یا ارگانوکرس‌ها  از ترکیب کاتیون‌های آمونیوم چهارتایی تشکیل میشود. و به‌عنوان اصلاح‌کننده‌های رئولوژیکی و جاذب گاز. افزودنی‌ در رنگ‌ها، جوهرها، گریس‌ها و لوازم آرایشی و به‌عنوان حامل و سیستم‌های تحویل کنترل‌ شده داروها استفاده می‌شوند.

هالـویزیت

 هالویزیت، یک کانی رسی طبیعی است. به دلیل ساختار لوله‌ای منحصربه‌فرد به عنوان یک نانورس استفاده میشود. به‌خاطر مساحت سطح بالا، و زیست سازگاری، در صنایع مختلفی مانند پرکننده‌ها، جاذب‌ها و حامل‌های دارو استفاده می‌شود. نانورس های هالویزیت پتانسیل زیادی در افزایش خواص مکانیکی، حرارتی و سدی کامپوزیت های پلیمری به عنوان نانوپرکننده نشان میدهند. مواد مبتنی بر هالویزیت در زمینه هایی مانند دارورسانی، کاتالیز، ذخیره انرژی و تصفیه آب استفاده میشوند.

نانورس های هالویزیت به راحتی در پلیمرهای مختلف بدون نیاز به لایه برداری پراکنده می شوند. این به دلیل وجود گروه های هیدروکسیل کمتر بر روی سطوح نانورس در مقایسه با MMT ها است. علاوه بر این، نانورس های هالوزیت لوله ای، نانو ظروف عالی برای مولکول های شیمیایی مختلف هستند. بنابراین، نانورس های هالویزیت عامل دار به عنوان پرکننده های کارآمد برای پلیمرها برای افزایش خواص مکانیکی و حرارتی آنها استفاده می شود. همچنین به عنوان حامل برای دستیابی به رهاسازی پایدار مولکول های فعال مانند بازدارنده های شعله، آنتی اکسیدان ها، ضد خوردگی و عوامل ضد میکروبی استفاده می شوند.

هکتوریت

هکتوریت نوعی کانی سیلیکات لایه‌ای است که به گروه اسمکتیت کانی‌های رسی تعلق دارد. ساختار آن از دو ورقه چهار وجهی تشکیل میشود. که یک صفحه هشت وجهی مرکزی، شبیه به سایر کانی‌های اسمکتیت مانند مونتموریلونیت، دارد. هکتوریت دارای مساحت سطح بالا، تخلخل و ظرفیت تبادل کاتیونی است. خواص مکانیکی، پایداری حرارتی و بازدارندگی شعله را افزایش می دهد. هکتوریت کاربردهای متنوعی در لوازم آرایشی، دارویی و حفاری نفت دارد. در لوازم آرایشی، به عنوان یک قوام دهنده و تثبیت کننده، در داروسازی به عنوان حامل دارو، و در حفاری نفت به عنوان روان کننده و عامل فیلتراسیون استفاده می شود.

کائولینیت

کائولینیت یکی از پرمصرف ترین کانی های رسی است که دارای خواص منحصر به فردی است. این کانی متعلق به گروه کانی های کائولن است. یک صفحه چهار وجهی و یک صفحه هشت وجهی، با اتم‌های اکسیژن اشتراکی بین لایه‌ها، در نهایت به یک تشکیل سه لایه ختم می‌شود. گنجاندن کائولینیت در کامپوزیت ها  خواص مکانیکی آنها را افزایش میدهد. سفتی، استحکام  و پایداری حرارتی و بازدارندگی شعله خصوصیات دیگر آن میباشد.

کاربردهای نانو رس ها

 بیشترین مورد استفاده از نانورس ها در سال های اخیر در ساخت نانوکامپوزیت های پلیمری_رسی میباشد. این مواد  آلی _غیرآلی خواص مکانیکی، حرارتی خوبی را نشان می‌دهند. در کامپوزیت ها، نانورس به عنوان یک عامل تقویت کننده عمل می کنند. این مواد هیبرید از فازپیوسته (پلیمر) و فاز پراکنده (رس) تشکیل میشوند. همراه با پلیمرهای جامدات ریزدانه (میکروپرکننده ها)، مانند سلولز، کربنات کلسیم، زغال سنگ، متالاکسیدها و سیلیس به عنوان عوامل تقویت کننده استفاده میشوند. همچنین برای کنترل آلودگی و تصفیه آب مفید هستند. آلوفان یک آلومینوسیلیکات غیر کریستالی است که از هوازدگی خاکستر آتشفشانی به دست می آید. آلوفان از کروی های توخالی با اندازه نانومتری تشکیل میشود. یک ماده پشتیبان مناسب برای تثبیت آنزیم است. آلوفان  در جذب ترکیبات فنلی و رنگ از پساب کارخانه  و فسفات از آب و فاضلاب موثر است.

نانورس  یک پرکننده مهم برای حمایت از پلیمرهای مبتنی بر زیست تلقی می شود. زیرا می تواند خواص را بهبود بخشد. پرکننده‌ها می‌توانند خاک رس طبیعی یا مصنوعی و همچنین فسفات‌های فلزات واسطه باشند. نانوکامپوزیت های مبتنی بر خاک رس عملکرد فیزیکی را افزایش میدهند. پرکاربردترین آنها فیلوسیلیکات ها هستند. آنها ساختار کریستالی پوسته ای با ضخامت در سطح نانومتری دارند.  کامپوزیت‌های پلیمری_ نانورس در سال‌های اخیر به دلیل خواص  برتر آنها مانند چگالی کم،  استحکام و سختی ویژه بالا و رفتار حرارتی بکاربردهای متنوعی ارائه میدهند. تقریباً 75 تا 80 درصد از کامپوزیت های پلیمری _ نانورس در صنایع خودروسازی، هوانوردی و بسته بندی استفاده می شود.

دارورسانی

سیستم های تحویل دارو و تصویربرداری زیستی، دنیای جدیدی از امکانات را برای پیشبرد سلامت و رفاه انسان گشوده است. تحقیقات فعلی در این زمینه در حال بررسی استفاده از نانو رس ها در سیستم های دارورسانی است.  نانورس توانایی محصور کردن و رهاسازی عوامل درمانی به شیوه‌ کنترل‌شده دارد. علاوه بر این، مطالعات در حال بررسی پتانسیل آن در مهندسی بافت، ترمیم زخم، و به عنوان عوامل ضد میکروبی هستند.

 بسته بندی مواد غذایی

حفظ کیفیت و ایمنی محصولات غذایی بسیار مهم است. بسته بنـدی مواد غذایی با محافظت از آنها در برابر عوامل مختلف فساد مانند اکسیژن، رطوبت، دما و میکروارگانیسم ها، نقش حیاتی در دستیابی به این هدف در طول ذخیره سازی و حمل و نقل ایفا می کند. نانو رس، ماده ای طبیعی و سازگار با بسـته بندی میباشد.مونت موریلونیت یک نانوپرکننده پرکاربرد در فیلم ها و پوشش های بسته بندی مواد غذایی است. شامل دو ورقه سیلیکا چهار وجهی است که با لبه یک صفحه هشت وجهی Al(OH)3 ادغام میشوند. کانی آلومینوسیلیکات اسمکتیت دارای نسبت سطح به حجم بالا و خواص تبادل کاتیونی است.   قابلیت امتزاج خوب با پلیمرهای کاتیونی، قابلیت پخش در آب و ظرفیت حمل ترکیبات فعال را فراهم می کند.

تصفیه آب

 کامپوزیت ها به دلیل مساحت سطح بالا، سهولت ساخت، هزینه کم و سمیت کم، قابلیت پاکسازی عالی و طول عمر طولانی برای تصفیه فاضلاب را نشان می دهند. به عنوان نسل جدیدی از جاذب ها، انواع مختلفی از کامپوزیت های نانورس_پلیمر پیشرفته وجود دارند. نانوسلولز ظرفیت نگهداری آب بالا، بلورینگی بالا و استحکام کششی عالی را به عنوان افزایش بیشتر خواص مکانیکی هیدروژل ها نشان می دهد. هیدروژل‌های نانوالیاف پلی اکریلیک اسید از طریق روش‌های الکتروریسی و اتصال عرضی تهیه می‌شوند که می‌توانند Cu2+ و سایر فلزات را با ثبات و نرخ جذب عالی بازیافت کنند. همچنین دانه های کامپوزیت نانو منیزیم (OH)2 را که توسط SA پشتیبانی می شود با خواص مکانیکی تقویت شده می توانند عناصر کمیاب را از آب آلوده حذف و بازیابی کنند.

کشاورزی

جوانه زنی پیشرفته

جوانه زنی پیشرفته بذر به کمک  نانوتکنولوژی در تیمار بذر یک حوزه تحقیقاتی نوظهور است. نانوذرات ظرفیت افزایش میزان جوانه زنی بذر و عملکرد زیست توده را دارند. نانوذرات توانایی افزایش انعطاف‌پذیری بذر را در برابر عوامل استرس ‌زای مختلف زیستی و غیرزیستی دارند. سرعت جوانه زدن بذرها را با ایجاد ساختاری محکم به خاک و حفظ رطوبت در اطراف بذرها افزایش می دهند. همچنین، زمان رشد گیاهان را طولانی می کنند. و مقاومت آنها را در برابر تغییرات آب و هوایی محیط اطرافشان افزایش می دهند.

کودها

نانورس ها به عنوان نانوحامل برای کودها مورد استفاده قرار می گیرند و دارای آرایه متنوعی از مواد موجود در انواع آنیونی و کاتیونی هستند. رس های آنیونی  هیدروکسیدهای لایه ای  و دارای ظرفیت مشخصی برای تبادل آنیون ها هستند. این ویژگی باعث می شود که آنها برای تسهیل حمل و نقل یون های فسفات، بورات و نیترات بسیار مناسب باشند. افزودن نانورس مایع به خاک ماسه ای طیف وسیعی از مزایا را ارائه می دهد، باعث بهبود کیفیت خاک، افزایش بهره وری گیاه و پایداری محیطی میشود. نانو رس به مواد مغذی متصل می شود. مانع از دست دادن آنها میشود، احتباس آب را افزایش می دهد و نیاز به آبیاری منظم را کاهش می دهد. در مکان های ساحلی و مناطق پر بارندگی، فرسایش خاک را کاهش می دهد و انسجام خاک را بهبود می بخشد.

کاهش فرسـایش خاک

 فرسایش بادی یک پدیده قابل توجه تخریب خاک در مناطق خشک و نیمه خشک میباشد. و مانع بهره‌وری کشاورزی، کاهش مواد مغذی و کاهش حاصلخیزی خاک، منجر به از بین رفتن گیاهان، کمک به وقوع زمین لرزه، و تشدید آلودگی هوا میشود. هدف از تثبیت خاک افزایش تراکم خاک، بهبود انسجام، تقویت مقاومت است. استفاده از نانورس بر روی سطح خاک در تقویت توانایی خاک برای کاهش فرسایش بادی مؤثر است. محتوای رس در خاک به طور قابل توجهی بر تجمع خاک تأثیر می گذارد. برهمکنش بین مواد ترکیبی را افزایش میدهد. میزان رس بالاتر  پایداری سنگدانه ها را به دنبال دارد.