این فایل پاورپوینت شامل 22 اسلاید بوده و درباره نانو ذرات می باشد.
مقدمه: تعریف نانوذره
یک نانوذره، ذره ای است که حداقل یکی از ابعاد آن کمتر از 100 نانومتر باشد. نانو ذرات علاوه‌بر فلزات، عایقها و نیمه هادی‌ها، ترکیباتی نظیر ساختارهای هسته لایه را نیز در بر می‌گیرند. نانو ذرات از ده ها یا صدها اتم یا مولکول و با اندازه ها و مورفولوژی های مختلف (آمورف، کریستالی، کروی شکل، سوزنی شکل و …) ساخته شده اند. اغلب نانو ذرات که به صورت تجاری مورد استفاده قرار می گیرند، به شکل پودر خشک و یا به صورت پخش در مایع می باشند.
تاریخچه نانو ذرات
نانو ذرات از زمانهای بسیار دور مورد استفاده قرار می گرفته است. شاید اولین استفاده آنها در لعاب های چینی و سرامیک های تزئینی سلسله های ابتدایی چین بوده است(قرن 4 و 5). در یک جام رومی موسوم به جام لیکرگوس از نانو ذرات طلا استفاده شده است تا رنگهای متفاوتی از جام بر حسب نحوهء تابش نور پدید آید.
خواص نانو ذرات
با گذر از میکرو ذرات به نانو ذرات، با تغییر بر خی از خواص فیزیکی روبه رو می شویم که دو مورد مهم از آنها عبارتند از: افزایش نسبت مساحت سطح به حجم و ورود اندازه ذره به قلمرو اثرات کوانتومی. افزایش نسبت مساحت سطح به حجم که به تدریج با کاهش اندازهء ذره رخ می دهد، باعث غلبه یافتن رفتار اتم های واقع در سطح ذره به رفتار اتم های درونی می شود.
این پدیده بر خصوصیات ذره در حالت انزوا و بر تعاملات آن با دیگر مواد اثر می گذارد. افزایش سطح، واکنش پذیری نانو ذرات را به شدت افزایش می دهد زیرا تعداد مولکولها یا اتمهای موجود در سطح در مقایسه با تعداد اتمها یا مولکولهای موجود در تودهء نمونه بسیار زیاد است، به گونه ای که این ذرات به شدت تمایل به انباشتگی یا کلوخه ای شدن دارند. به عنوان مثال در مورد نانو ذرات فلزی، به محض قرار گیری در هوا، به سرعت اکسید می شوند.
نانو ذرات مغناطیسی
واژه مغناطیس کلمه‌ای یونانی است که به بعضی سنگ‌های طبیعی اکسید آهن اطلاق می‌شد. این سنگ‌ها از این خاصیت برخوردارند که بر یکدیگر و بر ذرات آهن یا فولاد نیرو وارد می‌آورند. یونانیان باستان، بیش از 2500 سال پیش با پدیده‌ی آهنربایی آشنا بودند. تالس که اغلب از او به عنوان پدر علم یونان یاد می‌شود، ماده‌ی کانی مگنتیت (Fe3O4) که آهن را می‌رباید، می‌شناخت. این کانی بیشتر در مگنزیا (ترکیه امروزی) یافت می‌شده است و نام مگنتیت نیز از همین اسم گرفته شده است.
خصوصیات نانو ذرات مغناطیسی
نانو ذرات مغناطیس شامل ترکیبات مختلفی نظیر اکسیدهای آهن (Fe3O4وFe2O3), فلزات خالصی مثل آهن و کبالت, اسپینلهایی مثل MnFe2O4, MgFe2O4, CoFe2O4 و آلیاژهایی مثل CoPt3, FePt هستند ]4[. همه‌ی مواد در مقیاس نانو، خواصی متفاوت از خود بروز می‌دهند. مواد مغناطیسی نیز از این قاعده مستثنی نیستند. در واقع؛ خاصیت مغناطیسی از جمله خواصی است که به مقدار بسیار زیادی به اندازه‌ی ذره وابسته است.
به عنوان مثال، در مواد فرومغناطیس وقتی اندازه‌ی ذره از یک حوزه‌ی مغناطیسی ِ منفرد کوچک‌تر گردد، پدیده‌ی سوپرپارامغناطیس به وقوع می‌پیوندد. نانو ذرات سوپرپارامغناطیس می‌توانند کاربردهای بالقوه‌ی زیادی در فروسیال‌ها، تصویر برداری رنگی، سردسازی مغناطیسی، سم‌زدایی از سیال‌های بیولوژیکی، انتقال کنترل شده‌ی داروهای ضد سرطان، MRI و جداسازی‌های سلولی مغناطیسی داشته باشند.
سنتز نانو ذرات مغناطیسی
نانو ذرات مغناطیسی به روشهای مختلفی تهیه میشوند. روشهایی مثل تجزیه حرارتی, همرسوبی, هیدروترمال, میکروامولسیون, به طور عموم برای تهیه نانو ذرات مغناطیسی استفاده می شوند.
روش همرسوبی
یک روش مناسب برای تهیه اکسیدهای آهن از محلول آبی نمکهای آهن(II) و آهن(III)، افزودن باز در جو بیاثر و دمای محیط یا دمای بالاتر است. اندازه, شکل و ترکیب نانو ذرات وابستگی شدیدی به نوع نمکهای مورد استفاده (کلرید, نیترات یا سولفات), نسبت آهن(II) به آهن(III), دمای واکنش و مقدار pH و قدرت یونی محیط دارد.
روش تجزیه حرارتی
با الهام از روش تهیه نانو کریستالهای نیمه هادی و اکسیدها در محیطهای غیر آبی به صورت تجزیه حرارتی, روش مشابهی برای تهیه نانو ذرات مغناطیسی با قابلیت کنترل اندازه و شکل ذرات توسعه یافت. با استفاده از این روش نانو ذرات مغناطیسی از تجزیه حرارتی ترکیبات آلی فلزی در حلالهای آلی و در حضور سورفکتانتهای پایدار کننده تهیه میشوند. اندازه و مورفولوژی ذرات وابسته به نسبت واکنشگرهای آغازی (شامل ترکیب آلی فلزی, حلال و سورفکتانت) ، دما و زمان واکنش است.
اصلاح سطح نانو ذرات مغناطیسی
اگرچه برخی نانو ذرات خواص فوق العاده فیزیکی و شیمیایی از خود نشان می دهند ولی بسیاری از آنها سطح مناسب مورد نیاز برای کاربردهای خاص را ندارند. بنابراین ضروری است که سطح این نانو ذرات اصلاح شود. معمول ترین روش برای اصلاح سطح نانو ذرات افزودن گروه های آلی مناسب به سطح اتم هاست.
اصلاح سطح ,نانو ذرات را در مقابل تجمع پایدار می کند و همچنین آنها را با فازهای دیگر هماهنگ می کند. برای مثال نانو ذرات فلزی در صورت اصلاح با گروه های مناسب محلول در آب می شوند. مثال دیگر استفاده از پرکننده های معدنی در پلیمرهای آلی است, اصلاح سطح می تواند مشکل سازگاری دو فاز و همگنی را حل کند و خواص کامپوزیت را بهبود ببخشد. طبیعت گروه عاملی روی سطح معمولا نقش مهمی روی ویژگی-های سطح ذرات نظیر آب گریزی و واکنش پذیری شیمیایی ایفا میکند.
لیگاندهای مورد استفاده برای اصلاح سطح
تیول ها ودی سولفید ها
آمین ها و یون آمونیوم
کربوکسیلیک اسیدها
فسفین ها
کربوکسیلاتها
سیلان ها
فسفوناتها
فهرست مطالب
مقدمه: تعریف نانوذره
تاریخچه نانو ذرات
خواص نانو ذرات
برخی خواص نانو ذرات
خصوصیات نانو ذرات مغناطیسی
سنتز نانو ذرات مغناطیسی
مقایسه روشهای سنتز نانو ذرات مغناطیسی
اصلاح سطح نانو ذرات مغناطیسی
لیگاندهای مورد استفاده برای اصلاح سطح
بخش تجربی
درصد حذف رنگ قرمز در pH=7