11- مس / 41- MCM بعنوان كاتالیزور برای اكسایش مرطوب فنول
خلاصه :
یك كاتالیزور مسی ناهمگن با پشتیبانی 41- MCM میان تخلخلی
تولید شده است. 41- MCM اصلی دارای مساحت منفذگونه بزرگی، یعنی
بیش از m2/g 1400، میباشد. مس بعنوان عنصر كاتالیزوری فعال
انتخاب شد و بوسیله جذب سطحی در دمای محیط در داخل 41- MCM
قرار داده شد. كاتالیزورهای تهیه شده در اكسایش مرطوب
كاتالیزوری محلول فنول با غلظت اولیه ppm 1300 در 150 و °C 200
مورد ارزیابی قرار گرفتند. بر این اساس مشخص شد كه این
كاتالیزور،فعالیت كاتالیزوری بالایی دارد. همچنین نشان داده
شد كه كاتالیزور با بارگذاری مقدار مس بیشتر در تسریع واكنش
كاتالیزوری تا حد معین توانایی بالاتری دارد اما بعدا به مقدار
ثابتی میرسد .واژه كلیدی: 41- MCM ، اكسایش مرطوب كاتالیزوری،
فنول. مقدمه : اكسایش مرطوب تركیبات آلی به Co2 و آب، راهی
آسان و امكانپذیر برای تصفیه پساب یا فاضلاب را ارائه میدهد،
اما اكسایش مرطوب پساب بدون كمك كاتالیزور معمولا در فشار و
دمای خیلی بالا انجام میشود، بنابراین هزینههای عملكردی و
تجهیزات بالایی را میطلبد. افزایش یك كاتالیزور میتواند سرعت
اكسایش را بهبود بخشد و فشار و دمای مورد نیاز واكنش برای
رسیدن به همان سطح تجزیه را بسیار كاهش دهد. چنین كاتالیزوری
بطور طبیعی و به شكل یونهای فلزی به سیستم واكنش اضافه میشود
یا بمنظور فراهم كردن حداكثر مساحت سطحی مخصوص برای واكنش
بصورت ذرات ریز اكسید افزوده میشود، اما این ذرات ریز نیز
ناپایدارند و در كنار هم جمع شده تا ذرات بزرگتری را تشكیل
دهند، زیرا كشش سطحی برای یك جرم معین، مساحت بین سطحی كوچكتر
را ترجیح میدهد و فعالیت كاتالیزوری به سرعت از دست میرود.
با پراكنده ساختن زیاد اجزای كاتالیزور بر روی یك نگهدارنده
متخلخل میتوان بر این مشكل فائق آمد. انتخاب نگهدارنده
كاتالیزور تا حد زیادی به مساحت سطح و اندازه منفذ خود
نگهدارنده بستگی دارد. مساحت سطح بال،ا جمعیت بالایی از
مكانهای فعال را فراهم میكند در حالی كه اندازه بزرگ منفذ،
دسترسپذیری واكنشگر برای رسیدن به مكانهای كتالیزوری فعال را
امكانپذیر میسازد. بخش تجربی : برای تهیه 41- MCM سیلیس بخار
شده با نسبت اختلاط معین و مقدار Ph = 13/5 به محلول
دودسیلتری میتلآمونیم برمید (75% وزنی) افزوده شد. نتایج و
بحثها : وابستگی مقدار Cu2+ جذب سطحی شده بوسیله MCM-41 به
غلظت Cu2+ آبی نهایی (به تعادل رسیده) (برحسب mol/l Cu2+ ) پس
از جذب سطحی در شكل 1 نشان داده شده است. نتیجهگیری : 41- MCM
با منفذ میانی یك نگهدارند كاتالیزوری اطمینان بخش برای تصفیه
پساب میباشد. عناصر فعال میتوانند به كمك ساختار یكنواخت
منفذ و مساحت سطح زیاد و حجم منفذ زیاد با بازده و سرعت بالا،
به حذف آلایندههای آلی نظیر فنول كمك نمایند.
كسب اطلاعات بیشتر
12- خواص نانو مواد
مقدمه :
علم نانو و تکنولوژی نانو شامل حوزههایی از سنتز، تعیین
خصوصیات اکتشاف و کاربرد مواد دارای ساختار نانو و اندازه نانو
میباشد. کاربرد نانو مواد از نظر تاریخی میتواند حتی پیش از
تولید علم و تکنولوژی مدرن رد یابی قرار گیرد. مردم عهد باستان
از نانو مواد به عنوان مواد رنگی در سرامیکها استفاده
میکردند(1). طلای کلوییدی از اوایل قرن 19 در درمان دارویی
برای معالجه الکلیسم، ورم مفاصل و غیره به کار گرفته میشد.
آزمایشهای سیستمی انجام شده بر روی نانو مواد از آزمایشهای
معروف فارادی(2) در سال 1957 آغاز شد. در سال 1959 ریچارد
فینمان مقاله خود را تحت عنوان «تعداد زیادی اتاق در پایین
وجود دارد» در یك كنفرانس ارائه داد که امکان دستکاری و كار با
چیزهایی در سطح اتمی را مطرح میکرد (3). این مطلب عموما به
عنوان یك دور اندیشی یا پیشبینی در زمینه نانوتکنولوژی در نظر
گرفته میشود. با این وجود، انفجار واقعی نانو تکنولوژی تا
اوایل دهه 1990 رخ نداد. در دهههای گذشته، محققین به
دستگاههای پیپچیده برای تعیین و پیش بینی، نظیر میکروسکوپی
پویش الکترون، میکروسکوپی انتقال الکترون و میکروسکوپی پویش
ردیاب (کاوشگر) مجهز شدند تا به دنیای نانو نزدیک شوند. کوچک
سازی دستگاه در صنعت نیمههادیها نیز عامل مهمیدر توسعه نانو
تکنولوژی است. قانون مور همانگونه که در شکل 6-1 نشان داده شده
بیان میکند که عملکرد و چگالی ترانزیستور هر 24 ماه دو برابر
میشود. نانوتکنولوژی در حوزههای جالب دیگر نیز تا حد زیادی
گسترش یافته است. به عنوان مثال، نانوسیمها میتوانند به صورت
بالقوه در نانوفوتونیک، لیزر، نانوالکترونیک، سلولهای خورشیدی،
تشدید کنندهها و حسگرهای دارای حساسیت بالا به کار برده
شوند. نانوذرات میتوانند به صورت بالقوه در کاتالیزورها،
روکشهای کاربردی، نانوالکترونیک، ذخیره انرژی، انتقال دارو و
داروهای زیستی مورد استفاده قرار بگیرند. فیلمهای نازک
نانوساختاری میتوانند در دستگاههای نشر نور، نمایشگرها و قدرت
زایی نور (فوتوولتائیک) با بازده بالا استفاده شوند. اینها فقط
بخش محدودی از توسعه سریع نانوتکنولوژی میباشند. اصطلاح
نانومواد انواع مختلف مواد دارای ساختار نانو که حداقل یک بعد
آن در محدوده نانو میباشد را در بر میگیرد. جدول 1-1 انواع
نانومواد را خلاصه میکند که شامل نانوساختارهای دارای بعد صفر
نظیر نانوذرات فلزی، نیمه رسانایی و سرامیکی، نانو ساختارهای
یک بعدی نظیر نانوسیمها، نانولولهها، و نانومیلهها،
نانوساختارهای دو بعدی نظیر فیلمها یا لایههای نازک میباشد.
علاوه بر این نانوساختارهای منحصر به فرد، مجموعههایی از این
نانوساختارها آرایهها، مجموعهها و ابرشبکههای دارای
ابعاد بالا را تشکیل میدهند. خواص مکانیکی عالی نانومواد
میتواند به کاربردهایی در تمام مقیاسهای نانو، میکرو و ماکرو
منجر شود. تشدید کنندههای الکترو مکانیکی با فرکانس بالا از
نانولولههای کربنی نانوسیمها ساخته شده اند. افزایش خواص
مکانیکی مواد پلیمری به وسیله نانوپرکنندهها نیز کاربردهای
بسیار فعال نانومواد میباشند. پرکنندههای با اندازه
میکرومتر در چندسازههای پلیمری سنتی استفاده شدند و اصلاحاتی
در خواص مکانیکی آنها نظیر مدول استحکام تسلیم و دمای گذار
شیشه ای مشاهده شد. وینیل استات آکریلیک استر لاستیک سنتزی و
سایر لاستیکهای خام پلیمری به عنوان پوشش و چسب مورد استفاده
قرار گرفته اند. به منظور اصلاح چسبندگی دوام و مقاومت در
برابر ساییدگی سیلیسیوم کلوییدی به همراه این امولسیونهای
پلیمری به کار برده میشود. خواص گرمایی نانومواد : پیشرفتهای
اخیر نانوتکنولوژی در دهههای گذشته به انبوهی از سنتزها،
تکنولوژیهای پردازش و تعیین خصوصیات اطمینان بخشی منجر شد که
تولید متداول انواع نانومواد با ساختارهای بسیار کنترل شده و
خواص مربوط را امکان پذیر میسازد. به وسیله کنترل ساختارهای
نانومواد در مقیاس نانو خواص نانوساختارها میتوانند به یک روش
بسیار قابل پیش بینی که نیازهای انواع کاربردها را برآورده
میسازند کنترل و ردیابی شوند. مثالهایی از نانوساختارهای
مهندسی شامل نانوذرات فلزی و غیر فلزی، نانولولهها، نقاط
کوانتومی و ابرشبکهها، فیلمهای نازک، نانوچندسازهها و
ابزارهای نانوالکترونیکی و الکترونیک نوری که از خواص عالی
نانو مواد برای تکمیل کاربردها استفاده میکنند میباشند. بعضی
از خواص مواد با مقیاس نانو که شامل خواص الکتریکی نوری
مغناطیسی و مکانیکی میباشند به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته
اند. با این وجود در خواص گرمایی نانومواد پیشرفتهای آهسته تری
دیده میشوند. این امر به علت مشکلات اندازه گیری و کنترل
تجربی انتقال گرما در مقیاس نانو میباشد. میکروسکوپی نیروی
اتمی(AFM) برای اندازه گیری انتقال گرمای نانوساختارها با قدرت
تفکیک فضایی بالا در مقیاس نانومتر معرفی شده است و روش
اطمینان بخشی را برای اندازه گیری خواص گرمایی نانوساختارها
فراهم میکند. چند اثر در ساختارهای چند لایه و ابرشبکه وجود
دارند که بر خواص انتقال فونون مواد تاثیر میگذارند.
هنگامیکه لایههای متناوب مواد با هم انباشته میشوند علاوه
بر شیوههای فونون هر لایه منفرد چند شیوه تجمعی انتقال فونون
ظاهر میشود. هنگامیکه مقیاسهای طولی همدوسی(چسبیدگی) فونون
خیلی بزرگتر از یک لایه منفرد میباشند این اثر انباشتگی
آشکارتر خواهند بود. نانوسیالات به علت خواص گرمایی زیادتر
آنها نسبت به سیالات پایه هم از نظر تحقیق و هم از نظر
کاربردهای عملی مورد توجه روزافزونی قرار گرفته اند. تعدادی از
انواع نانومواد که میتوانند در نانوسیالات به کار برده شوند
شامل نانوذرات اکسیدی نیتریدی فلزی کاربید فلزی و نانوالیافی
نظیر نانولولههای کربنی تک دیواره و چند دیواره میباشند که
بسته به کاریردهای امکان پذیر آنها میتوانند در انواع مایعات
پایه(اصلی) نظیر آب اتیلن گلیکول و روغنها پخش شوند(75).
مهمترین خصوصیت نانوسیالات افزایش قابل توجه رسانایی گرمایی
آنها در مقایسه با مایعات بدون نانومواد میباشد که به وسیله
تعدادی از تحقیقات تجربی اثبات شده است.
كسب اطلاعات بیشتر
13- نانوتكنولوژی DNA كاربردی- ظهور تكنیكهای Aptamer -
DNAzyme
در 25 سال گذشته. مولكولهای DNA هم به
عنوان سنگ زیربنای سنتزی قدرتمند جهت ایجاد معماریهایی با
مقیاسهای نانو و هم به عنوان الگوهای قابل برنامه ریزی چند
بعدی برای ساخت مواد نانو به كار رفتهاند. علاوه براین،
عملكرد مولكولهای DNA از ذخیره سازی اطلاعات ژنتیكی محض به
عملكردهای تجزیهای مانند عملكردهای آنزیمهای پروتئینی
(DNAzymes) و عملكردهای ویژه پیوندی مثل پادتنها (aptamers)
توسعه یافته است. در چند سال گذشته رشتهای كه وابستگی به كلیه
رشتههای علمی دارد بوجود آمد كه هدف آن تركیب زیست شناسی DNA
كاربردی با نانوتكنولوژی جهت ایجاد ساختارهای نانو بر پایه
DNA یا مواد نانو در قالب DNA میباشد كه نسبت به محركهای
شیمیایی واكنش پذیر هستند. مقدمه : قبلاً تصور میشد كه
مولكولهای DNA فقط نقش حمل و انتقال اطلاعات ژنتیكی از یك نسل
به نسل دیگر را دارند. با این وجود، در حدود 25 سال پیش، DNA
در زمینه علم مواد نقش جدیدی پیدا كرد. از نكته نظر ساختاری
DNA میتواند بطور خاص به یك رشته دیگر از DNA دارای زنجیره
تكمیلی متصل شود و با تشكیل DNA دو رشتهای، میله جامدی به طول
تقریبی 50 نانومتر ایجاد كند. با توجه به پیشرفت چشمگیر در
زمینه نانوتكنولوژی DNA و بررسی DNA كاربردی، یكی كردن این
دو رشته مهیج جهت ایجاد زمینهای میان رشتهای كه DNA
كاربردی را جهت كنترل و تنظیم ساختار و دینامیكهای
ساختارهای نانو و مواد DNA به كار برد طبیعی است. این دقیقاً
چیزی است كه در چند سال گذشته اتفاق افتاد. چون عملكردهای جدید
DNA همیشه در بر گیرنده واكنش با مولكولهای شیمیایی و زیستی
دیگر است، آنها اجازه ساخت معماریهای نانومقیاس هوشمند را بما
داده كه نسبت به محركهای شیمیایی یا زیستی واكنش پذیر هستند،
و این عمل بگونهای مشابه با مواردی است كه مواد زیستی ساخته
میشوند و در سلول عمل مینمایند. نكات كلی DNAzymes
كاتالیزوهای زیستی بر اساس DNA هستند كه قادرند تبادلات
شیمیایی را انجام دهند. این كاتالیزورها در طبیعت یافت
نمیشوند و همه DNAzymes شناخته شده با انتخاب در آزمایشگاه
جداسازی میشوند. تاكنون مشخص شده كه اكثر زیرلایههای آنها
نوكلئیك اسید بوده است. آپتامرها در نانوتكنولوژی :نكات كلی :
به موازات پادتنهای پروتئنی، آپتامرها مولكولهای پیوندی به
شكل نوكلئیك اسید هستند. آپتامرها با یك روش انتخاب تركیبی
بدست میآیند كه به عنوان فرآیند سیر تكاملی سیستماتیك لگاندها
از طریق غنی سازی توانی (SELEX) شناخته شدهاند، كه در آن
مولكولهای DNA با ویژگیهای پیوندی مورد نظر از كتابخانهای
كه حاوی 1015 توالی تصادفی است منفك میشوند. بطور خلاصه، گرچه
این مقاله هنور بعنوان یك مقاله و مبحث بسیار جدید مطرح است،
مشخص شده است كه مولكولهای DNAzymes و آپتازیمها در اكثر
زمینههای نانوتكنولوژی DNA كاربرد دارند. بنابر این رشته
نانوتكنولوژی DNA به طرز چشمگیری وسعت یافته است و مواد و
ابزارهای جدید منتج شده از آن را میتوان برای كاربردهای عملی
در بسیاری از رشتههای دیگر بكار برد، مثل حسگرها، مشاهدات
محیطی، تشخیصهای پزشكی، كنترل دارو، درمان، نانو الكتریك،
نانوفتونیك، و محاسبه كوانتمی. احتمال دارد ما در آینده
هماهنگی ابزارهای فردی را در بسیاری از سیستمهای چند وجهی
ببینیم. تحقیقهای چند وجهی مثال كاربردهای نانو بر اساس DNA
كاربردی در میكروفلوئیدها، بیوفیزیك و زیست شناسی، كاربردهای
عملی چنین ابزارهایی را در بسیاری از زمینههای جدید توسعه
داده است.
كسب اطلاعات بیشتر
14- لایه فوتوكاتالیست كامپوزیت نانو ساختار TiO2 نشانده شده
با نقره و سنتز با استفاده از تكنیك سل ـ ژل چرخشی و پوشش
غوطهوری بر روی شیشه
خلاصه :
فیلمهای
چند سازه جدید (P25SGF-MC-Ag, MPC500GF-MC-Ag و ANPSGF-MC-Ag )
بوسیله روش سل ـ ژل اصلاح شده و با استفاده از اندازه متفاوت
ذرات پودر TiO2 و افزودن نقره سنتز شده است. فیلمهای نازك چند
سازه نانو ساختاری Ag/TiO2 بوسیله تكنیك لایه نشانی چرخشی و
غوطهوری بصورت تهیه شدند، در حالیكه با وارد كردن متیل سلولز
(MC) متخلخل، فیلمهای Ag/TiO2 بوسیله پراش سنجی اشعه x و
میكروسكوپی پویش الكترون شناسایی شدند تا اختلافات ساختاری و
ریختشناسی آنها را آشكار سازند. علاوه بر این، خواص
فوتوكاتالیتیكی این فیلمها بوسیله تجزیه متیل اورانژ (MO) تحت
تشعشع UV بررسی شدهاند. ریزساختار فیلم Ag/TiO2 ـ MC بدون
افزودن Ag پس از كلسینه كردن در C° 500 یك ریز ساختار (ساختار
میكرو) نشان میدهند در حالیكه اثر كلوخه سازی مهمی با افزودن
Ag مشاهده شد و این فیلمها یك ریز ساختار متخلخل ایجاد كردند.
TiO2 فاز آناتاز نانو ساختاری با توجه به تیز شدن پیكهای پراش
(شكست) XRD میتواند مشاهده شود. تجزیه نوری TiO2 متخلخل كه با
4-10 * 5 مول Ag تهنشین شده، بهترین بازده فوتوكاتالیتیكی را
نشان میدهد چوند پس از یك ساعت مجاورت با اشعه UV ، 69% متیل
اورانژ تجزیه شد. مقدمه : تیتانیم دیاكسید به علت داشتن بعضی
خواص فیزیكی جالب كه آن را برای انواع كاربردها مناسب میسازد،
نظر عمده محققین را به خود اختصاص داده است، TiO2 مقاومت
بالایی در برابر خوردگی، پایداری شیمیایی و شفافیت نوری عالی
در نواحی مریی و مادون قرمز نزدیك دارد و همچنین ضریب شكست
بالایی دارد كه آن را برای پوششهای ضد انعكاسی در ابزارهای
نوری مفید میسازد. تلاشهایی برای توسعه تكنولوژیهای خالص سازی
مناسب آب و هوا بر پایه فوتوكاتالیز TiO2 صورت گرفته است. چنین
پوششی بعنوان نمونه تركیبات آلی سمی تا تركیبات معدنی غیر سمی
نظیر كربن دیاكسید، آب، یونهای آمونیم یا نیتراتها و كلرید
را احیا كند. چند تكنیك نظیر پیرولیز (گرماكافت) اسپری، روش سل
ـ ژل، پراندن، روش حلال گرمایی، رسوبگذاری لیزر ضربانی،
رسوبگذاری لایه اتمی، رسوبگذاری بخار شیمیایی (CVD) و CVD
تقویت شده با نور برای رسوب كردن (ته نشینی) فیلمهای نازك
TiO2 به كار برده شده است. محلول اتانول استاندارد (g/mol
07/46 = M ، خلوص تقریبا 8/99%) از شركت شیمیایی فلوكا خریداری
شد. هیدرو كلریك اسید (g/mol 5/36 = M ، خلوص تقریبا 5/35%) و
نقره نیترات (99%) از شركت مرك تهیه شدند. تیتانیم تترا
ایزوپروكسید (Ti(iOPr)4 یا TTIP) (سیگما ـ آلدریچ، 97%)، پیش
ماده، بدون خالصسازی بیشتر مورد استفاده قرار گرفت. سه نوع
پودر TiO2 تجاری یعنی پودر TiO2 آلدریچ (ANP)، P-25 دگوسا
(P25) و PC-500 میلینوم (MPC500) بعنوان پر كننده در فیلمهای
چند سازه نانو ساختاری استفاده شدند. فیلم چند سازه حاصل شده
از سل – ژل میتواند به آسانی بصورت یك روش سریع و بدون مصرف
انرژی برای تولید تودهای از فیلمهای چند سازه تیتانیا (با
ضخامت mµ 10) با یكنواختی و خواص تكرارپذیری خوب بكار برده
شود. پس از فرو بردن فیلمهای چند سازه TiO2 در محلول نیترات
نقره و پس از آن تابش UV در nm 254 به مدت 2 ساعت،
فوتوكاتالیست به رنگ قهوهای تیره در آمد. با افزایش غلظت + Ag
محلول مورد نظر فیلمهای تاریكتری با سرعت شیب تولید شد.
مشاهده میكروسكوپی فیلم، نشان داد كه ذرات نقره بدون تشكیل
جزایری به گستردگی بر روی سطح پخش شدهاند و فوتو كاتالیستهای
اصلاح شده سطحی حاصله دارای ساختار جامدی بر روی سوبسترای
شیشهای میباشند كه مقاومت مطلوبتری در برابر خراشیدگی و
چسبندگی مطلوبتری دارند. در تحقیق حاضر، ما فیلمهای چند سازه
نانو ساختاری گسترش یافته در بروی اسلایدهای شیشهای
میكروسكوپی را بوسیله تكنیك لایه نشانی چرخشی بصورت سل ـ ژل
تهیه كردهایم و آنها را با رسوب كردن نقره اصلاح كردهایم و
خصوصیات آن را تعیین كردهایم و برای تجزیه فوتو كاتالیتیكی
آلاینده متیل اورانژ با موفقیت آزمایش كردهایم. فیلمهای
Ag/TiO2 بوسیله داخل كردن ریز كرههای MC و كلسینه كردن در
دمای C°500 به دست آمدند. تمام فیلمهای چند سازه تهیه شده،
هنگام اندازهگیری با XRD ، TiO2 فاز آناتاز را نشان دادند.
فیلمهای TiO2 ـ MC با افزایش Ag نانو ساختارهای متخلخل را
نشان دادند اما از فیلم TiO2 متخلخل متفاوت بودند. خواص فوتو
كاتالیتیكی فیلمهای نازك تهیه شده با تجزیه متیل اورانژ تحت
تابش UV ارزیابی شدند.
كسب اطلاعات بیشتر
15 - مدل غیر خطی ادوات نانو الكترونیك
خلاصه :
ما مدل سادهای را برای دستگاه نانو الكترونیكی غیر خطی نمایش
میدهیم كه محدوده ویژگیهای جریان ـ ولتاژ، متشكل از مقاومت
دیفرانسیلی منفی، پایداری چندگانه و یكسوسازی، را نشان
میدهد. مدل ـ پیوند محكم در این دستگاه شامل یك جفت نقطه
كوانتومی جفت شده به هم است كه به دو زنجیر تك اتمی خطی ـ نیمه
نامتناهی متصل شده است. غیر خطی بودن از طریق دافعه كولنی
الكترون ـ الكترون بواسطه یك U هوبارد محلی محرز میشود. ما
ساختار میانگین میدان الكترونیكی دستگاه، بعنوان تابعی از
اختلاف پتانسیل اعمال شده برای محدودای از مقادیر جفت شدگی
درون دستگاهی و جفت شدگی به سیم اتصال، را مورد بررسی قرار
میدهیم. استفاده از مولكولها به عنوان ابزارهای الكترونیكی
روشی مناسب برای افزایش چگالی اجزا در مدارهای الكترونیكی
مجتمع، فراتر از محدوده تكنولوژیهای نیمه هادی كنونی، مد نظر
میباشد. از زمان تحقیق قبلی آویرام و راتنر بر روی موضوع یكسو
سازهای مولكولی تاكنون، انتشارات در زمینه نانو الكترونیك، رشد
نمایی را نشان داده است. كاربرد آینده نانو ابزارها به عنوان
اجزای الكترونیكی به توانایی ترسیم محدوده ابزارهای غیر خطی
متداول نظیر دیودها و ترانزیستورها در داخل هم ارزهای مولكولی
آنها بستگی دارد. بر این اساس، گزارش شده است كه تعدادی از
ابزارهای آزمایشی، دارای رفتار غیر خطی میباشند، نظیر
سوئیچینگ (قطع و وصل)، یكسو سازی و مقاومت دیفرانسیلی منفی.
اصلاح هدایت (رسانایی) شبه ترانزیستوری بوسیله قطع متناوب یا
الكترود سوم، چنانكه معمولا نامیده میشود، توسط اثرات
الكتروستاتیك یا اصلاح حالات كاهشی ابزار فرو رفته در یك
الكترولیت تحت كنترل پتانسیو استاتیك حاصل شده است. این
ابزارهای نانو الكترونیكی غیر خطی، بطور مثال برای ساخت
سلولهای مولكولی حافظه با دسترسی تصادفی بكار برده شدهاند.
مقاومت دیفرانسیلی منفی و پایداری چندگانه نیز در ساختارهای
تونل سازی رزونانسی مشاهده شده است كه شامل یك ساختار ناهمگن
نیمه هادی است كه در آن گاز كوانتومی تقریبا دو بعدی محبوس
میشود تا چاههای كوانتومی را تشكیل دهد. مدل سادهای كه شامل
یك جفت نقطه كوانتومی جفت شده متصل شده به سیمهای اتصال تك
اتمی شبه نامتناهی میباشند و در آن بر همكنشهای الكترون ـ
الكترون فقط در نواحی داخل مدل میدان متوسط ابزار وجود دارند،
هنگامی كه اختلاف پتانسیلی بین سیمهای اتصال ایجاد میشود،
حالتهای دارای پایداری چندگانه از نظر هدایت نشان میدهند.
سایر رفتارهای غیر خطی هدایت نظیر مقاومت دیفرانسیلی منفی و
یكسو سازی در نواحی معینی از فضای پارامتر مشاهده میشوند. ما
مناطقی از فضای پارامترها را رسم كردهایم كه در آنها هر یك از
رفتارهای جریان ـ پتانسیل مختلف مشاهده میشود. پایداری
جوابهای با حالت پایداری مختلف میتواند بر اساس این فرض
پیشبینی شود كه سیستمی نزدیك به حالت ساكن میباشد كه در آن
پاسخ جمعیت سایت به انرژی سایت به تابع ... حاصل از روش لاندور
نزدیك شود.
كسب اطلاعات بیشتر
16- حسگر گازی شیمیایی با انتخابپذیری
بالا بر اساس عاملدار شدن نانو لولههای كربنی چند دیواره با
پلی(اتیلن گلیكول)
خلاصه : یك حسگر گازی
جدید با انتخابپذیری بالا بوسیله اصلاح شیمیایی نانو لولههای
كربنی چند دیواره كه محتوی گروههای كربوكسیل (MWNT-COOH) با
پلی(اتیلن گلیكول) (PEG) در حضور N وN ـ دیسیكلوهگزیل ـ
كربودیایمید (DCC) میباشند، ساخته شده است. پاسخدهی مقاومتی
نمونههای فیلم به بخارهای آلی مختلف مورد بررسی قرار گرفته
است. درصد پیوند و طیفهای ارتعاشی بوسیله یك تجزیه كننده وزن
سنجی گرمایی (TGA)، یك اسپكتروسكوپ مادون قرمز تبدیل فوریه
(FTIR) و یك اسپكترومتر (طیفسنجی) رامان تعیین شده است. نتایج
تجربی نشان داد كه حسگرهای تولید شده، انتخابپذیری شیمیایی
بالا، پاسخ سریع و تكرارپذیری خوب یا پایداری طولانی به بخار
كلروفرم را نشان میدهند كه این ویژگیها به خواص پلیمرهای PEG
پیوند یافته با MWNTها نسبت داده میشوند. علاوه بر این، برای
توضیح پاسخدهی از برهمكنش پیوند هیدروژنی و تئوری تورم
استفاده گردید. واژههای كلیدی: نانو لولههای كربنی چند
دیواره، خواص حسكنندگی گاز، پلی(اتیلن گلیكول)، عاملدار
شدگی. مقدمه : از هنگام كشف نانو لولهها (CNTها) در سال 1991
[1]، فعالیتهای مربوط به تحقیقات علمی از تحقیقات پراكنده
اولیه به سمت تشكیل تدریجی یك سیستم منظم كشیده شده است. در
دهه گذشته، CNTها بعنوان كاندیداهای ایدهآل برای اسبابهای
حسگر با مقیاس نانو پدیدار شدهاند و توجه فیزیكدانها،
شیمیدانها، دانشمندان مواد و مهندسینی كه مرهون خواص فیزیكی و
شیمیایی جذاب آنها هستند، را بطور فزایندهای به خود جلب نموده
اند. این خواص فیزیكی شیمیایی عبارتند از مساحت سطحی بالا
فراهم شده بوسیله حفرههای توخالی مركزی و دیوارههای بیرونی
برای جذب سطح گاز، تمایل به تغییر خواص شیمیایی در دمای اتاق و
در حضور گازهای مختلف [5-2]. زمان بازیافت حسگرهای گازی مبتنی
بر نانو لولههای كربنی تك دیواره (SWNTها) واقعا طولانی است
[2-6]. اما اكثر عملكردهای آنها نسبت به انواع سنتی عالی
هستند. علاوه بر این، از آنجا كه تولید SWNTهای فلزی یا نمیه
رسانای خالص عموما دشوار است، این امر مشكلی بر سر راه تحقیقات
منظم حسگرهای گازی محسوب میشود [7-8]. به طریق مشابه، حسگرهای
گازی ساخته شده از نانو لولههای كربنی چند دیواره (MWNTها)
ممكن است در دمای اتاق عمل كنند. با این وجود، به علت داشتن
حساسیت پایین توجه كمی را به خود جلب كردهاند. این امر ممكن
است به وجود درصدهای پایین نانو لولههای نیمه رسانا كه
میتوانند در MWNTها به وسیله مولكولهای گاز تعدیل شوند، نسبت
داده شود [8]. به خوبی معلوم شده است كه MWNTها هم محتوی
حفرهها و هم محتوی الكترونها هستند اما در دمای اتاق بخاطر
وجود الكترونها به عنوان حاملهای اصلی رفتار فلزی نشان میدهند
كه به علت همپوشانی نوارهای هدایت و ظرفیت است كه همراه با قطر
پیچیدگی نانو لوله تغییر میكنند. MWNTها میتوانند مقادیر
هدایتی در محدوده نیمه رسانایی را از خود نشان دهند كه
همراه با تنوع یا تغییر همپوشانی نوار انرژی بر اساس كایرالیته
نانو لوله و برهمكنش بین دیوارههای مختلف MWNT میباشد
[9-10]. اما اینكه چگونه انتخابپذیری حسگر را برای سازگاری با
آزمون انتخابی گاز در یك محیط گازی پیچیده، افزایش دهیم، مشكلی
است كه هنوز نیاز به راه حل دارد. در این تحقیق، ما نشان
دادهایم كه عاملدار كردن شیمیایی MWNTها را میتوان بر اساس
خواص قابل توجه حس كنندگی گازی برای آشكارسازی كلروفرم انجام
داد. نمونه حسگرهای PEG ـ g ـ MWNT با حساسیت بالا،
انتخابپذیری عالی و تكرارپذیری
خوب یا پایداری طولانی مدت تولید شدهاند. بنابراین، اصلاح
ساختار الكترونیكی MWNTها بوسیله عاملدار كردن شیمیایی، روش
ارزشمندی را برای توسعه مواد حسگر پیشرفته، ایجاد كرده است.
برای تشریح مضمون پاسخدهی انتخابی، میتوان اینگونه اظهار
داشت كه رفتار متورم شدگی زنجیرهای PEG پوشیده شده در اطراف
MWNTها و نیز برهمكنش میان زنجیرهای PEG، MWNTها و آنالیتها
نقش مهمی را در حس كنندگی گاز ایفا مینمایند. تغییر مقاومت
فیلمها بوسیله تغییر فاصله بین لولهای ناشی از متورمشدگی
پلیمر از طریق جذب گاز حاصل میشود. از طرف دیگر، پاسخ فیلم
PEG ـ g ـ MWNT به كلروفرم نسبت به حلالهای دیگر تفاوت دارد كه
این امر به برهمكنش پیوند هیدروژنی بین مولكولهای حلال و
زنجیرهای PEG نسبت داده میشود. این برهمكنش تا حد زیادی تحت
تاثیر MWNTها قرار میگیرد. ما همچنین یك مدل ساختاری از
MWNTها بوسیله عاملدار كردن با PEG را طراحی كردهایم كه
اختلاف هر دو سیستم PEG ـ g ـ MWNT و PEG/ MWNT-COOH را توضیح
میدهد. بطور خلاصه، ما یك صفحه حسگر شبكهای از MWNT-COOH
ساده عاملدار شده با PEG برای شناسایی یا آشكارسازی بخار ماده
آلی در دمای اتاق را ساختهایم. پیشرفتهای انجام شده در اینجا،
روشی برای توسعه حسگرهای نانو لولهای كربنی برای آشكارسازی
مولكولی خاص و بسیار حساس را ارائه كرده است.
كسب اطلاعات بیشتر
17- پوشش سیلیكای نشر- آبی جدید KBaPO4:Eu2+ فسفری
تحت برانگیختگی فرابنفش (خلاء )
خلاصه :
یك KBaPO4:Eu2+ فسفری نشر (ساطع كننده) آبی شدید بوسیله روش
واكنش حالت جامد ساخته شد. ساختار كریستالی KBaPO4:Eu2+ با
استفاده از اطلاعات پراش نوترون بوسیله پالایش ریتولد برای
اولین بار پالایش شد. تركیب KBa0/99Eu0/01PO4 معرف نشر آبی
شدید (طول موج پیك، nm 420) با شدت نسبی در برابر فسفر آبی
BaMgAl10O17:Eu2+ تجاری (نیچیكا) 65% ، 122% و 108% به ترتیب
تحت برانگیختگی 147، 254، و nm 365 میباشد. علاوه بر این، با
بكار بردن پوشش سیلیكا با اندازه نانو بر روی سطح فسفری،
مقاومت رطوبتی عالی KBP:Eu2+ حاصل شد. به علت نشر آبی شدید و
خلوص رنگ عالی آن (0.0271 ، 0.1606)، این مضمون بعنوان فسفر
نشر دهنده آبی برای PDPها، CCFLها و LED - pcهای سفید بر اساس
UV LED نزدیك بسیار مساعد میباشد. فسفرها به علت تكنولوژی
نوظهور آن در دستگاههای نور پردازی و نمایشی جزء موارد اساسی
بشمار میآیند. در حال حاضر، تقاضا برای تولید فسفرهای جدیدی
كه بتوانند تحت نور فرابنفش و فرابنفش خلاء برانگیخته شوند
وجود دارد كه علت آن نیاز به مواد درخشنده مناسب برای
دستگاههای نوری پردازی و نمایشی میباشد. ذكر این نكته قابل
توجه است كه كیفیت محصول این دستگاهها مستقیما به عملكرد
فسفرهای بكار رفته در این دستگاهها وابسته است. ما فسفر
KBP:Eu2+ با نشر آبی جدیدی را سنتز نمودیم كه میتواند در
محدوده گستردهای از برانگیختگی (UV تا VUV) برانگیخته شود.
شدت نسبی فسفر KBP:Eu2+ در مقایسه با فسفر BAM :Eu2+ تجاری
(نیچیا) تحت برانگیختگی 147، 254 و nm 365 به ترتیب 65% ، 122%
و 108% میباشد. بنابراین فسفر KBP:Eu2+ یك كاندیدای مناسب
برای CCFLها ، PDPها و LEDهای سفید ـ pc میباشد. علاوه بر
این، مقاومت رطوبتی زیاد با فراهم كردن یك پوشش سیلیكای با
اندازه نانو كه به صورت شیمیایی بر روی فسفر KBP:Eu2+ پیوند
یافته، حاصل شده است. بر این اساس، پیشبینی میشود كه این روش
پوششدهی برای سایر نمونههایی كه مقاومت رطوبتی ضعیفی دارند،
قابل اجرا باشد و به این ترتیب امكان كاربرد گستردهتر برای
دستگاههای مرتبط فراهم شود.
كسب اطلاعات بیشتر
18- رسوب لایه نازك اكسید آهن بر روی زیرلایه SI100 با
استفاده از روش MOCVD
خلاصه : ما لایههای نازك اكسید آهن را بر روی زیرلایه (100)Si
با استفاده از پیش ماده مولكولی واحد در محدوده دمایی 500 –
300 درجه سانتیگراد با روش رسوب گذاری بخار شیمیایی فلز ـ ماده
آلی (MOCVD) رسوب دادیم. پنتاكرونیل آهن [Fe(CO)5] و گاز
اكسیژن به ترتیب به عنوان منبع آهن و عامل اكسید كننده مورد
استفاده قرار گرفتند. ویفر (100)Si به عنوان سوبسترا یا
زیرلایه مورد استفاده قرار گرفت و بوسیله حمامهای فوق صوتی
متوالی استوان، اتانول، HF (10%) تمیز گردید و توسط آب فاقد
یون شسته شد. برای رسوب گذاری لایههای نازك اكسید آهن بر روی
سوبسترا، گاز واكنشپذیر O2 در طی رسوب مورد نیاز بود. بر این
مبنا ما نسبت به بررسی تغییرات مورفولوژی یا ریخت شناسی،
كریستالی شدگی و ضخامت لایههای رسوب كرده را با نسبتهای مختلف
پیش ماده تزریق شده به حجم O2 همراه با چندین دمای رسوب گذاری
اقدام نمودیم. ابتدا صفات كریستالی شدگی لایه نازك رشد كرده،
بوسیله پراش پرتو (XRD) X تعیین شد. برای تایید مورفولوژی و
ضخامت، آنالیز میكروسكوپی پویش الكترون (SEM) اعمال گردید و
مراحل تعیین تركیب لایههای نازك رسوب كرده، آنالیزهای
پراكندگی انرژی پرتو X (EDX) و اسپكترومتری فوتو الكترون پرتو
X (XPS) نیز انجام شدند. كلمات كلیدی: اكسید آهن، پنتاكربونیل
آهن، MOCVD. اخیرا، اكسیدهای فلزی بخاطر خواص نوری، الكتریكی،
شیمایی و فیزیكی آنها بطور روز افزون در صنایع گستردهای مورد
استفاده قرارگرفتهاند. بویژه، آهن بصورت خالص یا با اكسید
مختلط سنتز شده و مورد بررسی قرار گرفته است، زیرا خواص
شیمیایی و فیزیكی آنها به ترتیب شیمایی و ساختار كریستالی آنها
وابسته است. كمپلكسهای آهن شامل آهن و اكسیژن نظیر FeO,
a-Fe2O3, g-Fe2O3 و Fe3O4 با خواص مختلف در بخشهای متفاوت بكار
برده شدهاند. بنابراین كنترل آنها برای هر گونه كاربردی مهم
است. ما لایه نازك اكسید آهن را با استفاده از روش MOCVD با
پنتاكربونیل آهن و اكسیژن بسیار خالص بر روی زیرلایه (100)Si
رسوب داده و اثرات دمای رسوب، زمان و فشار جزئی گاز واكنشپذیر
مخلوط شده بر روی رشد لایه نازك را مورد بررسی قرار دادیم. در
بالای 400 درجه سانیگراد، دانههای رسوب كرده بر روی یكدیگر
انباشته میشوند و تغییر ضخامت به سرعت افزایش مییابد. طبق
اندازهگیری XRD ، غلظت گاز واكنشپذیر مخلوط شده بر ساختار
لایههای نازك آهن اثر میگذارد. علاوه بر این، بررسی ساختار و
اجزا با استفاده از دستگاه XPS و میكرو ـ رامان انجام شد. این
بررسی نشان داده است كه كنترل ساختار و ضخامت لایههای نازك
اكسید آهن رسوب كرده با مورفولوژی مربوطه بخوبی امكانپذیر
است.كسب
اطلاعات بیشتر
19- نانو شیمی كاربردی
مركز نانو
شیمی كاربردی در دانشگاه واسدا در سال 2002 با حمایت مركز
برنامه عالی قرن بیست و یكم توسط وزارت آموزش، فرهنگ، ورزش و
علم و فناوری ژاپن تاسیس شد. 25 پرفسور به همراه مدیر پروژه،
كی. تاتسوتا، به این مركز پیوستند. محققین این مركز در ارائه
مقالاتشان در ژورنال علم و فناوری مواد پیشرفته (STAM) مشاركت
داشتهاند. چهار مقاله مورد بررسی و پنج مقاله اصلی آنها در
این بحث خاص جمع شده است. هدف از برنامه 21 COE توسعه منابع
بشری است كه توانایی مشاركت در رشد صنایع جدید و افزایش كشف
خواص عقلانی را داشته باشند. این مركز بر روی علم مولكولی و
شیمی با مقیاس نانو تمركز میكند زیرا این علم جزء كلیدی است
كه تشخیص فناوریهای جدید و مشاركت موثر بین این مركز و صنایع
را امكانپذیر میسازد. ما انتظار داریم كه مضامین تحقیقات
كاربردی با نتایجی كه از اولویت فرآیندهای در بر آورده كردن
نیازهای جامعه جهانی برخوردار هستند با هم مشاركت داشته باشند،
روالی كه اساس رئوس برنامههای دانشگاهی ما یعنی «كاربرد عملی
علم دانشگاهی» را تشكیل میدهد. این موضوع خاص از «نانو شیمی
كاربردی» كه در ژورنال «علم و فناوری مواد پیشرفته» انتشار
یافت، معرف برخی از پیشرفتهای تحقیقاتی میباشد كه محققین ما
آنها را در مركز نانو شیمی كاربردی در دانشگاه واسدا ارائه
دادهاند.
كسب اطلاعات بیشتر
20- مواد نوری بر اساس نانو/ میكرو
كریستالهای مولكولی و لایههای بسیار نازك
خلاصه : در این
مقاله، روشهایی كه اخیرا برای ساخت كریستالهای مولكولی با تنوع
اندازه از محدوده نانو تا میكرو و پلیالكترولیت با الگوی مونو
و لایههای چند لایه لانگمویر _ بلادگت توسعه دادهایم، مورد
بررسی قرار میگیرند. بر این مبنا، این موضوع مشخص شده است كه
جذب الكترونیكی و فلورسانس قوی در نانو / میكرو كریستالهای
مولكولی وابسته به اندازه میباشند. ساختار كریستالی و
بررسیهای محاسباتی مدلی واحدی را برای توضیح این مشاهدات فراهم
میكنند. نقش الگوبرداری پلیالكترولیتی در رسیدن به پاسخی
پایدار و مرتبط با مضامین نسل موزون دوم نوری از لایههای LB
بر اساس یك آمفی فیل همی سیانین محرز میشود. كلمات كلیدی:
نانو میكرو كریستالهای مولكولی، فلورسانس انباشته، لایه
لانگمویر ـ بلادگت، پلیالكترولیت، نسل موزون دوم. نانو مواد
مبتنی بر فلزات و نیمه هادیها به علت (1) دسترسپذیری آنها از
میان محدوده گسترده روشهای ساخت شامل روشهای شیمیایی نرم، (2)
خصوصیات و صفات منحصر بفرد آنها و (3) توانایی كاربرد گسترده
آنها در معرض بررسیهای گستردهای قرار گرفتهاند. علاوه بر
این، نانو ساختارهای ساخته شده از قطعات ساختمانی مولكولی بطور
روز افزونی مد نظر قرار گرفتهاند كه دلیل آن انعطافپذیری و
تغییرپذیری ذاتی در تركیب یا ساخت، صفات وابسته به اندازه و
كاربردهای نوظهور میباشد. بواسطه تعامل نسبتا ضعیفتر بین
بلوكهای سازنده، معیار مواد مولكولی، احتمال دارد كه بعضی از
خصوصیات اساسی نانو مواد مولكولی از خصوصیات فلز و نانو
ساختارهای نیمه هادی متفاوت باشند. بعنوان نمونه، وابستگی
اندازه خواص نوری در نانو كریستالهای مولكولی به گوناگونی نرمی
شبكه و سازگاری متعاقب استحكام برهمكنشهای بین مولكلوی، بجای
اثر محدودیت كوانتومی مشابه در نانو كریستالهای نیمه هادی،
نسبت داده میشود (وایز 2000، هورن و ریگر 2001). ملاحظاتی
نظیر این موارد موكد آن هستند كه نانو ساختارهای مولكولی از
لحاظ پدیدههای فیزیكی جدید و نیز كاربردهای فنی بسیار امیدبخش
هستند. دو روش توسعه یافته در آزمایشگاه ما برای ساخت مناسب
مولكولها توصیف میشوند. در ابتدا، روش كلوییدی برای نانو/
میكرو كریستالهای مولكولی مشخص شده است كه نشان دهنده فلورسانس
قوی در حالت انباشتگی است اثر مهم اندازه كریستال بر روی خواص
نوری و مدل جدید ارائه شده برای توضیح این مشاهدات توصیف
میشوند. موضوع دوم به لایههای لانگمویر ـ بلادگت مبتنی بر
مولكولهای مد نظر برای كاربردهای نوری غیر خطی درجه دوم مربوط
میشود. بر خلاف مورد نانو/ میكروكریستالها، تجمع مولكولی در
این مورد اثر زیانباری دارد. قابلیت نسل هارمونیك ثانویه این
لایههای بسیار نازك به علت انباشتگی تقلیل مییابد. راه حل
مناسب برای این مشكل بر اساس الگوبرداری پلی الكترولیت توصیف
میشود. تلاشهای اخیر در آزمایشگاه ما بر بهرهبرداری از این
نانو ساختارهای مولكولی برای كاربردهای بالقوه در حسگرها و
فوتونیكها متمركز شده است.
كسب اطلاعات بیشتر
