1. با کاربردی‌ترین نانوذرات در دنیای نانو بیشتر آشنا شویم
در طول چند سال گذشته، محصولات بسیاری با بهره‌گیری از فناوری نانو تولید و وارد بازار شده‌اند. یکی از دلایلی که سبب تمایز این محصولات با سایر محصولات مشابه شده است، استفاده از نانوذرات در تولید آنها است. در واقع؛ خواص فیزیکی و شیمیایی ویژه نانوذرات، باعث کیفیت برتر این محصولات گردیده است. در میان انواع نانوذرات، نانوذرات نقره، دی‌اکسید تیتانیوم، سیلیس و اکسید روی بیشترین کاربرد را داشته‌اند. این مواد، اکنون در کشورمان تولید، و در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ادامه، با این نانوذرات، خواص، ویژگی‌ها و کاربردهای آنها بیشتر آشنا می‌‌شویم.

1-1- نانوذرات نقره
نانوذرات نقره یکی از دستاوردهای شگرف علمی در فناوری نانو، و از پرکاربردترین ذرات در این حوزه، پس از نانولوله‌های کربن می‌باشد. نانوذرات نقره، به ‌دلیل خواص ویژه‌ای که از خود نشان می‌دهند، در عرصه‌های مختلف پزشکی، بهداشتی، کشاورزی، دام‌پروری، بسته‌بندی، لوازم خانگی و الکتریکی کاربرد فراوان دارند؛ و هر روزه بر کاربرد آنها در دنیای نانو افزوده می‌شود.
نقره، هنگامیکه به ابعاد کوچک در حد نانومتر تبدیل می‌شود، خاصیت میکروب‌کُشی آن بیش از ۹۹ درصد افزایش می‌یابد، به حدی که می‌‌توان از آن برای بهبود جراحات و عفونت‌ها استفاده نمود. علاوه‌ بر ‌این، نقره در ابعاد نانومتری، بر متابولیسم، تنفس و تولیدمثل میکروارگانیسم‌ها اثر می‌گذارد. تحقیقات انجام شده بر روی باکتری‌ها نشان داده است که نانوذرات نقره می‌توانند بیش از 650 نوع باکتری شناخته شده را از بین ببرند.
البته، در فناوری نانو از این ماده در اکثر محصولات به صورت کلوییدی استفاده می‌شود. زیرا در این حالت، یون‌های نقره خاصیت ضدباکتری، ضدقارچ و ضدویروس قابل‌توجهی پیدا می‌کنند. یون‌های نقره به دلیل اندازه بسیار كوچك (100-10 نانومتر)، سطح تماس بیشتری با فضای بیرون دارند و تأثیر بیشتری بر محیط می‌گذارند. بعلاوه، یون‌های نقره در محلول به صورت پایدار باقی می‌مانند و ته‌نشین نمی‌شوند.
از مهم‌ترین کاربردهای نانوذرات نقره در پزشکی است. پیش‌بینی می‌شود این نانوذرات، با کنترل فعالیت عوامل بیماری‌زا، نقش بسیار زیادی در پزشکی آینده، و درمان بیماری‌های لاعلاج داشته باشند. به عنوان مثال، دانشمندان طی آزمایش‌های درمانی‌ای که اخیراً روی بیماران مبتلا به ایدز به وسیله نانوذرات نقره انجام داده‌اند، متوجه شده‌اند که این نانوذرات می‌توانند ویروس‌های HIV نوع 1 را از بین ببرند و بدین ترتیب نقش موثری بر درمان بیماران مبتلا به این بیماری داشته باشند.
از دیگر کاربردهای پزشکی نانوذرات نقره، استفاده از محلول‌های حاوی نانوذرات نقره به عنوان داروی خوراکی است. البته در این صورت، این محلول‌ها باید از 80 % نقره فلزی و 20 % یون نقره تشکیل شده باشند، زیرا یون‌ها در معده، با اسید هیدروکلریک واکنش داده و با تشکیل کلریدنقره خاصیت خود را از دست می‌دهند. در ضمن، برای مصرف این دارو به صورت خوراکی بهتر است از محلولی با غلظت 20ppm استفاده شود تا تأثیر بیشتری در بدن داشته باشد.
موارد دیگری از کاربردهای نانوذرات نقره عبارتند از:
1. شیشه شیر و پستانک نوزادان، مسواک و برس‌های بهداشتی حمام و ...
2. ظروف پلاستیکی (غذایی، دارویی، آرایشی)
3. لوازم خانگی (یخچال، جارو برقی، ماشین ظرف‌شویی، سیستم تهویه و تصفیه هوا و رطوبت‌زا)
4. مواد بسته‌بندی برای تازه و بهداشتی نگه داشتن مواد غذایی
5. وسایلی که به صورت مداوم استفاده می‌شود (گوشی موبایل، کی‌بورد و...)

1-2- نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم
یکی از اکسیدهای معدنی‌ای که در سال‌های اخیر بیش از پیش در دنیای نانو؛ به ویژه در پوشش‌دهی منسوجات و تولید کرم‌های ضد‌آفتاب؛ مورد استفاده قرار گرفته، دی‌اکسید تیتانیم است. این ماده در صنعت رنگ‌سازی کاربردهای فراوان دارد، ولی ذرات کوچک نانومتری آن به دلیل داشتن خواص فوق‌العاده و منحصر به فرد موارد استفاده فراوانی پیدا کرده‌اند. از این ماده در تصفیه، گندزدایی، رنگ‌زدایی، بوزدایی، ساخت سرامیک‌های ویژه، از بین بردن سلول‌های سرطانی، ساخت فتوکاتالیست‌ها، کاغذسازی، تولید لوازم بهداشتی و آرایشی، تهیه پوشش‌های محافظ در مقابل اشعه ماوراء بنفش و ایجاد درخشندگی استفاده می‌شود. در اکثر این موارد، بکارگیری نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم به دلیل اثر فوتوکاتالیستی آنها است.

می‌‌دانید فتوكاتالیست چيست؟ فتوکاتالیست‌ها در واقع نوعی از کاتالیزورها می‌باشند که در اثر تابش نور، خاصیت کاتالیزوری خود را بروز می‌دهند. فتوکاتالیست‌ها، در اثر تابش نور، سبب انجام سریع‌تر یک واکنش شیمیایی شده؛ در حالی‌که خود دست‌نخورده باقی می‌مانند. فتوكاتالیست‌ها مستقیماً در واكنش‌های اكسایش و كاهش دخالت ندارند و فقط شرایط موردنیاز برای انجام واكنش‌ها را فراهم می‌كنند.

دی‌اكسید تیتانیم در اندازه‌ی نانومتری یك فتوكاتالیست ایده‌آل است، که مهم‌ترین دلیل وجود این خاصیت در این ماده، قابلیت جذب اشعه فرابنفش است. فوتون‌های فرابنفش بسیار پرانرژی هستند، و در بیشتر موارد می‌توانند به سادگی باعث تخریب اجسام گردند. این پدیده معمولاً از طریق شکست پیوندهای شیمیائی در آنها صورت می‌گیرد. بنابراین دی‌اکسید تیتانیم با جذب اشعه فرابنفش، و به واسطه خاصیت فوتوکاتالیستی خود می‌تواند پوششی ضدباکتری روی سطوح ایجاد کند، و هم‌چنین مانع از عبور اشعه گردد. وجود همین خواص ویژه، نانوذرات دی‌اکسیدتیتانیم را تبدیل به گزینه‌ای مناسب برای استفاده در کرم‌های ضدآفتاب نموده است.
این نانوذرات، هم‌چنین می‌توانند برای تبدیل اکسیدهای نیتروژن، به اکسیژن و نیتروژن، و یا تجزیه مواد آلی به دی‌اکسید کربن و آب به کار روند، که این کاربرد می‌تواند تاثیر بسزایی در کاهش آلودگی‌های محیطی، به ویژه در شهرها و فضاهای بسته داخلی داشته باشد. حذف بوی نامطبوع و تجزیه سموم آلی و معدنی و میکروارگانیسم‌های مضر و بیماری‌زای موجود در آب و فاضلاب کاربرد عمده‌ دیگر این ماده است.
علاوه ‌بر این، نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم به علت خاصیت آب‌دوستی بالا، در شیشه‌های ضدِ مه و خودتمیزشونده نیز کاربرد دارند. این ذرات باعث دفع آب شده، و جذب کثیفی را به حداقل می‌رسانند.

1-3- نانوذرات سیلیس
سلیس (SiO2) از دو عنصر سیلیسیوم و اکسیژن تشکیل شده و از لحاظ ساختاری شبیه ساختار مولکول آب است.این ماده در ایران به‌وفور یافت می‌شود؛ اما تبدیل کلوخه‌های بزرگ سیلیس به ذرات ریز، کار ساده‌ای نیست و نیازمند استفاده از روش‌های ویژه‌ای است. شاید تصور کنید که با آسیاب‌های پرقدرت بتوان این کلوخه‌ها را آن‌قدر ریز کرد تا به اندازه‌ی نانومتری برسند. گرچه این روش به نظر معقول و مقبول می‌آید، ولی تا به حال آسیابی ساخته نشده است که بتواند پیوندهای کووالانسی بسیار قوی سیلیس را بشکند. بنابراین، برای ریزکردن کلوخه‌های سیلیس باید چاره دیگری اندیشید. اخیراً، محققان ایرانی موفق شده‌اند با استفاده از پراکنده‌های شیمیایی به ذرات نانومتری سیلیس دست یابند. پراکنده‌ها موادی هستند که مانندِ پلی میان اتم‌ها و مولکول‌ها قرار می‌گيرند و از ایجاد پیوندهای قوی بین آنها جلوگیری می‌کنند. نانوذرات سیلیس در صنایعی چون آرایشی و بهداشتی، الکترونیک، کاتالیزورها، پوشش‌ها و رنگ‌دانه‌ها کاربرد وسیعی دارند. به عنوان مثال، یک شرکت ژاپنی با افزودن این نانوذرات به محصولات مرطوب‌کننده خود، کرم‌های جدیدی تولید می‌کند که به خوبی می‌تواند خشکی پوست را درمان کند.  هم‌چنین، از این نانوذرات می‌توان برای سختی و استحکام پوشش‌های صنعتی استفاده کرد. امروزه پژوهشگران توانسته‌اند از نانوپودر سیلیس با توزیع اندازه ذرات مناسب، پولیشرهای مکانیکی و شیمیایی تولید کنند. پولیشرِ سیلیس فناوری بالایی دارد و در پولیش کردن صفحه تلویزیون، مانیتور و لیزر به کار می‌رود. ذرات سیلیس، بسیار سخت و محکم‌اند و کمتر تغییر شکل می‌دهند. برای پولیش و زدودن لایه رویی برخی از مواد که سطح‌ فعال دارند، و واکنش نشان می‌دهند، نیز از این پولیشر استفاده می‌شود.

1-4- نانوذرات اکسید روی
امروزه اکسید روی به عنوان یك ماده نیمه‌هادی مهم مطرح شده است، و خصوصیات نوری و الكتریكی متفاوت و منحصر بفرد آن، دلیلی بر تمایل محققان به مطالعات وسیع بر روی این ماده بوده است.
در طول سال‌های اخیر، بیش‌ترین كاربرد نانوذرات اکسید روی در دستگاه‌های ساطع كننده و آشكارسازهای نوری اشعه ماوراء بنفش بوده است. علاوه‌ بر ‌این، پایداری این ذرات در مقابل خوردگی نوری و شیمیایی سبب شده است تا از آنها به عنوان یك ماده نیمه‌هادی بالقوه در تبدیل انرژی خورشیدی نام برده شود .از کاربردهای دیگر می‌توان به استفاده از آن در حسگرهای گازی، تشدیدکننده‌های امواج صوتی بزرگ، کاتالیست‌ها، الکترودها و وسایل الكتریكی و نوری اشاره کرد.
شایان ذکر است، که اندازه و شکل نانوذرات اکسید روی، دو پارامتر مهم و موثر بر روی خصوصیات فیزیكی و شیمی فیزیكی این مواد هستند.

2. كاهش خطر دود سیگار به كمك لامپ‌های خانگی
آیا می‌دانید به كمك فناوری نانو می‌توانید خود را از دود سیگار در امان نگه دارید؟ حتماً همه شما با مضرات دود سیگار آشنا هستید، و می‌دانید كه کودکانِ والدین سیگاری بیشتر به مشکلات تنفسی دچار می‌شوند، و احتمال خفگی در این نوزادان بسیار بیش‌تر از کودکان دیگر است. حمله آسم، خس خس سینه، آب‌ریزش بینی و چشم، عفونت گوش میانی و عفونت‌های مکرر ریوی در کودکانی که والدین آنها سیگار دود می‌کنند 40 درصد بیش‌تر از کودکان دیگر است؛ هم‌چنین اطرافیان افراد سیگاری، در معرض مشكلات بینایی و حتی خطر نابینایی هستند.
به تازگی لامپی كم‌مصرف وارد بازار شده‌است كه توانایی تجزیه كردن و از بین بردن دود سیگار را دارد. این لامپ مجهز به الکترودی کوچک است که با لایه‌‌ای از نانوذرات فلزی پوشانده شده ‌است. با روشن کردن لامپ، یعنی اعمال ولتاژ بر دو سر آن، الکترود، یون مثبت آزاد می‌کند. دود سیگار و بسیاری از آلودگی‌های دیگر، مملو از یون‌های منفی هستند. یون‌های مثبت آزاد شده با یون‌های منفی موجود در هوا ترکیب شده، و آنها را خنثی می‌کنند.
جالب است بدانید؛ این لامپ علاوه بر دود سیگار، میکروب‌ها، قارچ‌ها و باکتری‌های موجود در محیط را نیز از بین می‌برد.

3. نانوگُل

نانوگل؟! حتماً از شنیدن این نام تعجب کرده‌اید و از خود می‌پرسید: نانوگل چیست و چه ساختار و ویژگی‌هایی دارد؟!

نانوگل‌ها یکی از جدیدترین نانوموادی هستند که اخیراً کشف شده‌اند. این مواد، اگرچه اندازه‌ی میکرومتری دارند ولی به جهت داشتن ساختارهای نانومتری (مثل حفرات، دانه‌ها، بلورها و دیگر چیدمان‌های اتمی منظم نانومتری) در دسته‌ی نانومواد جای گرفته‌اند.
این نانومواد، از جنس سیلیس هستند و اولین بار در سال 2002 ساخته شدند. آنها از به هم تنیده شدن نانوسیم‌ها و نانوذرات دیگر شکل گرفته‌اند. به گفته دانشمندان، روش‌های بسیار ساده‌ای برای تولید نانوگل‌ها وجود دارد.

نانوگل‌ها با داشتن نسبت سطح به حجم بسیار زیاد، خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی جدیدی از خود نشان می‌دهند و از این رو، می‌توانند کاربردهای مختلفی داشته باشند. به عنوان مثال، نانوگل‌های سیلیسیوم کاربید، در پوشش‌های ضدآب و هم‌چنین نسل جدید سلول‌های خورشیدی کاربرد دارند.

منبع:زنگ نانو

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: