در نانوفناوری نانو میله‌ها قطعاتی هستند با ابعاد یک تا صد نانومتر که در بسیاری موارد آن‌ها را با نانوسیم‌ها و یا نانولوله‌ها یکسان درنظر گرفته و مرز مشخصی برای آن‌ها قایل نمی‌شوند. نانو ذرات طلا میله ای شکل دو قله پلاسمونی دارند. یکی که حدود ۵۳۰ نانو متر است پلاسمون تقاطعی ^[۱۳] است و مربوط به ارتعاش الکترون ها اطراف محور کوچکتر میله است. دیگری که پیک قوی تری است و در طول موج بالاتری ایجاد می شود پلاسمون طولی ^[۱۴] است و مربوط به ارتعاش الکترون ها اطراف محور طولی نانو میله ها است.(شکل ۱-۹ ). محل این پیک با تغییر اندازه ذره تغییر می کند (شکل ۱-۴).

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

شکل ۱-۹ نوسان طولی و عرضی الکترون ها در نانو میله های فلزی
شکل ۱-۱۰ پیک جذبی مرئی فرا بنفش نانو میله های طلا با نسبت ابعادی مختلف[۲۷]
۱-۴- ۸ نانوسیم‌ها:
سیم به ساختاری گفته می‌شود که در جهت طولی گسترش ابعاد یافته و در دو بعد دیگر کاملاً محدود شده باشد سیم‌های نانو دارای ویژگی رسانش الکتریکی و امکان اعمال اختلاف پتانسیل می‌باشند که آن‌ها را برای کاربردهای الکتریکی و سنجش زیستی بسیار مناسب ساخته است. مثال‌هایی از کاربرد نانوسیم‌ها عبارتند از: وسایل مغناطیسی، حسگرهای شیمیایی و بیولوژیکی، نشانگرهای بیولوژیکی و اتصالات داخلی در نانوالکترونیک مانند اتصال دو قطعه‌ی ابر رسانای آلومینیومی که توسط نانوسیم نقره صورت می‌گیرد.
۱-۴-۹ نانومواد صفر بعدی:
نانوذرات یا نانومواد صفربعدی به گروهی از مواد نانوئی اتلاق می‌گردد که ابعاد آن‌ها در هر سه بعد نانوئی شده است. که خود مشتمل بر گروهای زیر می‌باشند.
۱-۴-۱۰ نقاط کوانتومی:
نقاط کوانتومی یا نانوکریستال‌ها در دسته‌ی نیمه‌رساناها جای می‌گیرند. نیمه‌‌رساناها اساس صنایع الکترونیک جدید هستند و در ابزارهایی مانند دیودهای نوری و رایانه‌های خانگی به کار گرفته می‌شوند. اهمیت نیمه‌رساناها در این است که رسانایی الکتریکی این مواد را می‌توان با محرک‌های خارجی مانند میدان الکتریکی یا تابش نور تغییر داد، تا حدی که از نارسانا به رسانا تبدیل شوند و مانند یک کلید عمل کنند. این خاصیت، نیمه‌رساناها را به یکی از اجزای حیاتی انواع مدارهای الکتریکی و ابزارهای نوری تبدیل کرده است. نقاط کوانتومی، به خاطر کوچک بودنشان، دسته‌ی منحصربه‌فردی از نیمه‌رساناها به شمار می‌روند. پهنای آن‌ها، بین ۲ تا ۱۰نانومتر، یعنی معادل کنار هم قرار گرفتن ۱۰ تا ۵۰ اتم است. در این ابعاد کوچک، مواد رفتار متفاوتی دارند و این رفتار متفاوت قابلیت‌های بی‌سابقه‌ای در کاربردهای علمی و فنی به نقاط کوانتومی می‌بخشد.
شکل ۱-۱۱ نانو ذرات کوانتومی بر پایه مواد نیمه رسانا
۱-۴-۱۱ نانوذرات لیپیدی:
نانو ذراتی هستند از جنس لیپید یا همان لیپوزوم در ابعاد نانو که در پزشکی و زیست‌شناسی جایگاه ویژه‌ای دارند
شکل ۱-۱۲ نانو ذرات لیپیدی
۱-۴-۱۲ نانوذرات پلیمری:
این نانوذرات از مونومرهای آلی تشکیل شده که پس از فرآوری، پلیمریزه شده و شکل خاصی را به خود می‌گیرند مانند کیتوسان‌ها که کاربرد زیادی در زیست‌شناسی نوین دارد. نانو ذرات پلیمری زیست سازگار معمولا شامل پلی لاکتیک اسید و یک کوپلیمر پلی اتیلن گلیکول و پلی لاکتیک اسید می باشند که برای انتقال پروتئین ها، ژن ها، واکسن ها و علی الخصوص داروهای ضد سرطان مورد بررسی قرار گرفته اند. در دهه های گذشته، برای آماده سازی نانو ذرات پلیمری، روش های زیادی مثل بخار حلال ارائه گردیده است. سطح استخوان طبیعی اغلب حاوی پهنای ۱۰۰ نانومتر است. اگر سطح یک پیوند استخوانی ساخته شده خیلی صاف باشد، بدن سعی می کند آن را رد کند، بنابراین تولید یک بافت فیبری پوشاننده سطح پیوند برای رفع مشکل صاف بودن سطح موثر است. این لایه باریک تمامی پیوند استخوانی را که ممکن است موجب سست شدن پیوند و تورم شود را کاهش می دهد. مشخصات با اندازه نانو می تواند به گرفتن سطح صاف کمک کند. این موضوع در تهیه پروتزهای لگن و زانو که از ذراتی با اندازه نانو بکار رفته است، استفاده شده که شانس پس زدن را همراه با تحریک تولید استئوبلاست ها^[۱۵] را کاهش می دهد. استئوبلاست ها سلولهایی هستند که مسئول رشد شبکه استخوان است و در سطح پیشرفته استخوان در حال رشد شبکه استخوان است و در سطح پیشرفته استخوان در حال رشد مشاهده می شود. این اثر با مواد فلزی، سرامیکی و پلیمری نشان داده می شود. بیشتر از ۹۰ درصد سلول های استحوانی انسان حاصل از سوسپانسیون یا تعلیق به سطح فلز غیر مهندسی شده هستنند. استفاده از اندازه های نو، طراحی یک زانو و لگن جایگزین پایدارتر و مقاوم تر را ممکن می سازد و شانس سست شدن و یا پس زدن پیوند را کاهش می دهد. اما کاربرد این تکنیک ها با مشکلات گوناگونی که وجود دارد تا حدود زیادی محدود شده است. این مشکلات شامل کار با حلال های سمی، بازدهی کم نانو ذرات تشکیل شده و یا بعضی از نمکهای باقی مانده از لحاظ بیولوژیکی، سازگار نیستند می باشد.
برای تشکیل نانو ذرات حاوی دارو از این سیستم، حلال های ارگانیک محلول در آب نقش مهمی را ایفا می نمایند.
شکل ۱-۱۳ نانو ذرات پلیمری
۱-۵ نانو ذرات طلا:
طلا همواره یکی از عناصر مورد توجه بشر در طول تاریخ بوده است. اما در طول دهه گذشته با پیدایش و توسعه نانو فناوری توجه به این عنصر بسیار بیشتراز قبل شده است. نانو ذرات طلا دارای خواص متفاوتی نسبت به توده آن هستند[۱۱,۱۰] طلا در حالت توده زرد رنگ است اما فیلم نازک طلا آبی به نظر می رسد این رنگ آبی به طور پیوسته به نارنجی، بنفش، قرمز تغییر می کند، همچنان که اندازه ذرات و ضخامت فیلم کاهش می یابد[۹] نانو ذرات طلا پایداری زیادی از خود نشان می دهند و دارای خواص نوری بی نظیری هستند که وابسته به اندازه آن ها است. این خواص ویژه کاربرد آنها را در زمینه های گونانون افزایش داده است. نانو ذرات طلا باند جذبی قوی در ناحیه مرئی طیف الکترومغناطیس از خود نشان می دهند که نتیجه نوسان جمعی الکترون های هدایت فلزی در برخورد با نور می باشد. جدا از خصوصیات ذرات به صورت مجزا محیطی که ذرات فلزی در آن حل می شوند نیز در خواص نوری تاثیر گذار است. ضریب شکست محیط اطراف و متوسط فاصله بین نانو ذرات فلزی در محیط، خواص طیفی آن ها را تغییر می دهد[۱۲,۱۳]. یکی دیگر از محاسن نانو ذرات طلا به عنوان حاملین دارو در مقایسه با سایر نانو ساختارها قابلیت اتصال مستقیم این لیگاند ها به سادگی به نانو ذرات می باشد. حسن دیگر نانو ذرات طلا، همان طور که ذکر شد ، نانو ذرات فلزی این توانایی را دارند که اگر اکترونهای لایه والانس آنها تهییج شود از خود فوتون با طول موج در ناحیه مرئی صادر می کنند بنابراین اگر نانو ذرات طلا به همراه دارو(به عنوان حامل دارو) وارد بدن گردند در صورت استفاده از یک سیستم خارجی که به نوعی الکترونهای نانو ذرات را تهییج نماید، می توانند دیده شوند و در صورت دیده شدن توسط میدان مغناطیسی خارجی به عنصر مورد نظر که قرار است تحت درمان عامل درمانی مورد نظر قرار بگیرد هدایت گردنند. بنابراین همان طور که مشاهده می شود نانو ذرات طلا در مقایسه با سایر نانو ساختارها پتانسیل بیشتری را جهت بکارگیری به عنوان حاملین دارو و با هدف دارورسانی هدفمند دارا باشند.
به دلیل این خواص نوری بی نظیر آنها، کاربردهای متفاوتی در نانو الکترونیک شناسایی مولکولها، عکسبرداری، افزایش پاسخ ها در طیف سنجی، دارو رسانی، حسگرهای شیمیایی و بیولوژیکی و ….. پیدا کرده اند[۱۴,۱۵].
آسانترین و رایج ترین روش بکار رفته برای تهیه نانو ذرات طلا کاهش آبی HAuCl₄ با سیترات سدیم در نقطه جوش است. استفاده از الکل، به عنوان احیاء کننده یا کاهش دهنده برای تولید نانو ذرات پلاتینیوم کنترل بر اندازه ذرات را ممکن می سازد. هر چه الکل بیشتر باشد ذرات بزرگتر تولید می شود که این مسئله دال بر میزان احیای سریعتر یون های [ptcl₆] دارد که یک عامل مهم برای تولید ذرات کوچکتر است. ذرات ساخته شده با احیاء یا کاهش سیترات، تقریبا کره های تک بخشی یک اندازه ای است که با غلظت های استاندارد اولیه کنترل می شود(شکل۱-۳). آنها یک شارژ با سطح منفی در نتیجه یک پوشش سیترات با پیوند ضعیف دارند و به آسانی با نوار جذب پلاسمون مشخص می شوند(در حدود۵۲۰nmبرای ذرات۱۵نانومتری).
شکل ۱-۱۴ نانو ذرات طلا سنتز شده با سیترات
۱-۶ خواص نوری نانو ذرات طلا:
رنگ نانو ذرات فلزی را می توان با در نظر گرفتن جذب و پراکندگی نور از سطح نانو ذرات طلا بطور کمی توضیح داد. نانو ذرات کلوئیدی فلزی پیک جذبی قوی در ناحیه فرابنفش و مرئی از خود نشان می دهند که فلزات حالت توده چنین رفتاری را ندارند. برای درک بهتر این مطلب ابتدا باید با مفهوم پلاسمون آشنا شویم. پلاسمون وقتی بوجود می آید که تعداد زیادی از الکترون های متحرک مربوط به نانو ذره فلزی از حالت تعادل خارج شوند. نام این الکترون ها (به دلیل رفتار مشابه) از الکترون های موجود در پلاسمای گازی گرفته شده است. در واقع اگر ما طبق مدل drude_Lorentz این فلزات را شبیه پلاسمای در نظر بگیریم( به خاطر تعداد مساوی الکترونها با بار منفی و هسته های با بار مثبت) با برخورد تابش الکترو مغناطیس حرکت الکترونهای آزاد فلزی بوسیله میدان الکتریکی کنترل می شوند تا در یک فرکانس پلاسمائی خاص نسبت به یونهای مثبت ارتعاش کنند. ارتعاش این پلاسما کوانتیزه را پلاسمون گویند. رنگ نانو ذرات ناشی از نوسان جمعی الکترونهای نوار ظرفیت در برخورد با نور می باشد. که این پدیده رزونانس پلاسمون سطحی^[۱۶](SPR) نامیده می شود. فرکانس نوسان برای نانو ذرات طلا در ناحیه مرئی می باشد که باعث به وجود آوردن طیف جذبی قوی در این ناحیه می شود همچنان که اندازه و شکل نانو ذرات تغییر می کند، پیک پلاسمون و رنگ آنها تغییر می کند [۱۶,۱۷].
ضریب خاموشی پیک جذبی رزونانس پلاسمونی نانو ذرات طلا در حدود۱۰۹cm m تا ۱۰۱۰ می باشد که در مقایسه با رنگ دانه های جذب کننده قوی از متیل رودامین ۶G ^[۱۷] و مالاشیت سبز ^[۱۸] سطح مقطع جذب نانو ذرات طلا۱۰۴ برابر بیشتر می باشد [۱۸].
۱-۷ انواع پلاسمون سطحی:
الف) پلاسمون سطحی آکوستیک ^[۱۹]: که به دلیل کاربردهای کمی که در شیمی دارد به آن نمی پردازیم
ب) پلاسمون سطحی انتشاری ^[۲۰]: ترکیب فوتون ها با پلاسمون سطح یک برانگیختگی الکترومغناطیسی روی سطح فلز ایجاد می کند که به عنوان پلاسمون سطحی قطبیده یا پلاسمون سطحی انتشار شناخته می شود [۱۹,۲۰] شکل۱-۱۱ نمایی از پلاسمون سطحی انتشار را نشان می دهد.
شکل ۱-۱۵ شمایی از پلاسمون سطحی انتشار
وقتی امواج الکترونی به صورت موج در سطح فلز حرکت می کند به طور متناوب نواحی با بار مثبت منفی ایجاد می کنند. میدان های الکتریکی که توسط این نواحی با بارهای مخالف ایجاد می شوند به صورت توانی از سطح فلز حذف می شود. برای فهم بهتر مطلب فرض کنید مقداری جلبک روی سطح آب در نزدیکی ساحل قرار داشته باشد.
امواج دریا که به سمت ساحل حرکت می کنند میدان الکتریکی و جلیک روی سطح آب الکترون ها هستند.
ج) پلاسمون سطحی مستقر: نوعی دیگر از پلاسمون است که مربوط به ارتعاش جمعی الکترون ها در حجم های کوچک مثل نانو ذرات فلزی است . برای اینکه این پدیده رخ دهد باید اندازه ذرات کوچکتر از طول موج نور الکترو مغناطیس برخوردی باشند[۲۱]. میدان الکتریکی موج الکترومغناطیس با جابه جایی الکترونه غیر مستقر یک دو قطبی الکتریکی روی سطح ذره القاء می کند که باعث القاء بار مخالف بر روی ذرات مجاور می شود. نتیجه پلاسمون سطحی مستقر، رزونانس پلاسمون سطحی مستقر(LSPR)^[21] است که در واقع وقتی فرکانس نور ورودی به ذره، با ارتعاش دسته جمعی الکترون های باند هدایت آن ذره در رزونانس باشند، این پدیده روی می دهد در نتیجه نوسان الکترون های هدایت در برخورد با میدان الکتریکی تابش الکترومغناطیس برخوردی، پیک جذبی قوی در همان فرکانس حاصل می شود(شکل۱-۱۲) این پدیده به صورت شماتیک در شکل۱-۱۳ نشان داده شده است. فلزات با الکترون های آزاد( به طور عمدهAu و Ag و Cu) دارای رزونانس پلاسمونی در محدوده طیف مرئی هستند که باعث به وجود آمدن رنگ های شدیدی در آن ها می شود. نانو ذرات کشیده شده(بیضی و میله ای) دو باند پلاسمون مجزا نشان می دهند که مربوط به نوسات الکترون ها در راستای طول و عرض آن ها می باشد. بنابراین انحراف کمی از شکل کروی می تواند منجر به تغییر رنگ موثری شود.
شکل ۱-۱۶ طیف جذبی نانو ذرات کروی طلا
شکل ۱-۱۷ برهمکنش میدان الکتریکی اشعه الکترو مغناطیس با الکترون های نانو ذرات فلزی و رزونانس پلاسمون سطحی مستقر [۲۲]
در واقع پیک رزونانس پلاسمون نانو ذره شامل جذب و پخش می باشد که به طور کلی به عنوان پیک خاموشی^[۲۲] شناخته می شود. سطح مقطع این دو پدیده بسته به اندازه و شکل نانو ذره متفاوت می باشد. نانو ذرات فلزی کوچک پیک جذبی قوی دارند و پخش آن ها قابل صرفنظر کردن است[۲۳]. هر چه قطر ذرات بیشتر شده سهم مربوط به پخش افزایش پیدا می کند. این ارتباط بین حجم ذرات و نسبت پخش به جذب، باعث انتخاب نانو ذرات برای کاربردهای خاص می شود. به عنوان مثال نانو ذرات بزرگتر برای تکنیک های عکسبرداری که بر اساس پخش نور هستند، مناسب ترند.
شکل ۱-۱۸ اثرات پراکندگی و جذب در مجموعه ای از نانو ذرات
۱-۸ محاسبات کمی خواص نوری نانو ذرات:
اولین محاسبات کمی درباره ویژگی های نوری ذرات فلزی توسط ماکسول ^[۲۳] و گارنت^[۲۴] در سال ۱۹۰۴ میلادی انجام شد [۲۵] اما یکی از محدودیت های این تئوری در نظر نگرفتن اندازه ذرات در محاسبات بود تا اینکه در سال ۱۹۰۸ می ^[۲۵] تئوری خود را درباره ویژگی های نوری ذرات طلا منتشر کرد.این تئوری یک راه حل دقیق بر حل معادله میدان الکترومغناطیس ماکسول می باشد، و برای کلوئیدهای طلا در اندازه های مختلف کاربرد دارد. در این تئوری فرض می شود یک موج صفحه ای با ذرات کروی با شعاع R برخورد می کند و پاسخ نوری نانو ذرات فلزی مجموعه ای از ارتعاشات مغناطیسی و الکترونی آنها در نظر گرفته می شود. این پارامتر سطح مقطع خاموشی ^[۲۶] C _extنامیده می شود. که در واقع مجموع سطح مقطع جذب ^[۲۷] و سطح مقطع پخش ^[۲۸] می باشد، به عبارت دیگر خاموشی کل مجموع پخش و جذب می باشد ( C _exs = C _abc + C _sca )وقتی که قطر ذرات کروی خیلی کوچکتر از طول موج برخوردی باشد(λ>>R2) سطح مقطع پخش خیلی کوچک است و فقط سطح مقطع جذب(C_abc) در نظر گرفته می شود.
معادله ۱-۱ معروفترین فرم تئوری می برای ذرات کروی می باشد. در این معادله _mε ثابت دی اکتریک محیط اطراف ذره و _۱ε و _۲ε هم به ترتیب ثابت دی الکتریک فرضی و واقعی ذره می باشد. با توجه به معادله ۱-۱ رزونانس وقتی اتفاق می افتد که شرایط ε_۱=-۲ε برقرار باشد، که این پیک رزونانس پلاسمون سطحی علت رنگ نانو ذرات فلزی مختلف می باشد..
شکل ۱-۱۵ طیف خاموشی محاسبه شده برای نانو ذرات کروی طلا در اندازه های مختلف را با بهره گرفتن از تئوری می نشان می دهد پیک SPR آن ها در ناحیه ۵۲۰ نانومتر واقع شده است. همچنان که اندازه ذرات از ۵ تا ۱۰۰ نانومتر افزایش می یابد، پیک به طور آهسته به سمت ناحیه قرمز جابجا شده و پهن تر می شود. این پهن شدگی را می توان به افزایش خاموشی تابش برخوردی توسط ذرات بزرگتر نسبت داد.
این نکته قابل توجه است که موقعیت پیک SPR نانو ذرات طلا کروی به ثابت دی الکتریک محیط و اطراف وابسته است. بنابراین حلال های مختلف با جذب عامل پوشاننده بر روی سطح نانو ذرات ممکن است باعث تغییرات کمی در موقعیت پیک SPR شود. بعلاوه تجمع نانو ذرات طلا منجر به تغییر رنگ آن ها از قرمز به بنفش و تشکیل پیک جدیدی در طول موج بالاتر می شود که این به دلیل جفت شدن^[۲۹] بین ذرات می باشد این تغییر رنگ برای ساخت حسگرهای رنگ سنجی مفید است.
شکل۱-۱۹ طیف خاموشی محاسبه شده بوسیله تئوری می برای نانو کره های طلا با قطر های مختلف از ۵ تا ۱۰۰ نانو متر [۲۷,۲۸]
همچنین تئوری می با افزایش اندازه نانو ذرات طلا سهم پلاسمون خطی مربوط به بخش افزایش پیدا می کند.(شکل۱-۱۶) پیک خاموشی جذب و بخش نانو ذرات کروی طلا در اندازه های مختلف را که با بهره گرفتن از تئوری می محاسبه شده است نشان می دهد. با افزایش قطر ذرات از ۲۰به۸۰ نانومتر سهم پلاسمون بخش افزایش می یابد این ارتباط بین اندازه ذرات و نسبت پخش به جذب، باعث انتخاب ذرات برای کاربردهای خاص می شود[۲۸].
شکل۱-۲۰ پیک های جذب(منحنی قرمز رنگ)، پخش (منحنی سیاه رنگ) و خاموشی(منحنی سبز رنگ) محاسبه شده با تئوری می برای نانو ذرات کروی طلا با قطرهای الف)nm20 ب) nm40 ج) nm80 ]28[
بزرگ شدن یک نانو ذره می تواند در محل صورت گیرد حتی بعد از اینکه ذره کلوئیدی در یک سطح ثابت شده باشد. در چینین حالتی، ماده شیشه ای کلوئیدی به یک محلول رسوب کننده طلا یا نقره معرفی می شود تا بدینوسیله نانو ذرهات چسبیده به سطح بزرگ شوند و یک روش کنترل بر اندازه و چگالی خود ارائه کنند. این ذرات پوسته هسته بطور وسیعی تحت بررسی قرار گرفتند زیرا خواص آنها می تواند متفاوت با خواص مواد هسته یا پوسته باشد. سنتز ذرات که کاربرد سطح را متحمل می شود به منظور کنترل نانو ذرات و ساخت معماری های اساسی مفید است. این کاربردی سازی سطح ذرات نانو را می توان در طول سنتز ذرات نانو با افزودن یک عامل مناسب به ظرف واکنش انجام داد. همانطوریکه ذرات نانو تشکیل می شوند، معرف کاربردی سازی سطح به ذرات نانو می چسبد که یک پایداری افزایشی را منتقل می کند و کنترل اضافی بر اندازه آنها اعمال می کند. احیای بروهیدریدی^[۳۰] HAuCl₄ در حضور تریموکسی سیلان^[۳۱] یکی از نمونه احیا ها می باشد، احیا های دیگر بروهیدرید در حضور تیول ها که باعث تولید نانو ذراتی با یک کاربرد سطحی از آمین ها با اسید های کربوکسیل می باشد. در جایکه عامل کاربردی سطح قابل حل در آب نیست، یک سنتز دو مرحله ای را می توان در تدارک سطوح آلکانتیول با زنجیره بلند در کلوئید های طلا بکار برد[۳۹,۴۰]. عامل کاربردی سطح حتی به پیوند کووالانسی با ذرات نانو نیازی ندارد. ذرات نانو در حضور تثبیت کنند های دندریمریک[۴۱,۴۲] و پلیمریک[۴۳,۴۵] ساخته شده اند و در حفره های مایسل^[۳۲] و پاشیدگی کلوئیدی و سیلیکاتی^[۳۳] تشکیل شده اند نانو ذرات طلا یا نقره به کار رفته با دی سولفات جذب شده در حضور هیدرید سدیم تولید شده اند [۵۰]
۱-۹ پارامترهای موثر در طراحی نانو ذرات مغناطیسی:
طراحی و سنتز نانو ذرات نیازمند دانستن اصولی از طبیعت نانوساختارهاست. این ذرات به عنوان یک دارویی که به طرف بافت خاصی حرکت می کنند و ضرری برای بیمار ندارند و یا به عنوان عوامل کنتراست در تصویر برداری های پزشکی استفاده می شوند. در این بخش موانع فیزیولوژیکی که نانو ذرات مغناطیس با آنها مواجه هستند و تغییرات فیزیکی که برای بهبود عملکرد آنها در شرایط درون بدن اعمال می شود وپارامترهای مهم فیزیکی و فیزیولوژیکی در طراحی نانوذرات با کاربردهای زیستی را بررسی می کنیم.

۳-۵: ساختار سورفکتنت متقارن ……………………………………………………………………………………۶۸
۳-۶: طیف CNMRبرای سورفکتنت متقارن …………………………………………………………………..۶۹
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

۳-۷: الگوی پراش X برای نانو شیت زئولیت با بهره گرفتن از سورفکتنت نامتقارن ……………………….۶۹
۳-۸: تصویر SEM برای سورفکتنت نامتقارن ………………………………………………………………….۷۰
۳-۹: الگوی پراش X برای نانو شیت زئولیت با بهره گرفتن از سورفکتنت متقارن………………………….۷۰
۳-۱۰: تصویر SEM برای سورفکتنت متقارن…………………………………………………………………..۷۱
۳-۱۱: تصویر SEM برای Run1…………………………………………………………………………………..72
۳-۱۲: تصویر SEMبرای Run2…………………………………………………………………………………..72
۳-۱۳: تصویر SEMبرای Run3…………………………………………………………………………………..73
۳-۱۴: تصویر SEM برای Run5…………………………………………………………………………………..73
۳-۱۵: تصویر SEMبرای Run6…………………………………………………………………………………..74
۳-۱۶: تصویر SEMبرای Run7…………………………………………………………………………………..74
۳-۱۷: تصویر SEMبرای Run9…………………………………………………………………………………..75
۳-۱۸: تصویر SEMبرای Run14………………………………………………………………………………..75
۳-۱۹: تصویر MET برای Run1…………………………………………………………………………………76
۳-۲۰:الگوی پراش پرتو Xاستاندارد……………………………………………………………………………….۷۷
۳-۲۱:الگوی XRDبرای Run1…………………………………………………………………………………….78
۳-۲۲:الگوی XRDبرای Run2…………………………………………………………………………………….78
۳-۲۳:الگوی XRDبرای Run3…………………………………………………………………………………….79
۳-۲۴:الگوی XRD برای Run5…………………………………………………………………………………….79
۳-۲۵:الگوی XRDبرای Run6…………………………………………………………………………………….80
۳-۲۶:الگوی XRD برای Run7…………………………………………………………………………………….80
۳-۲۷:الگوی XRDبرای Run9……………………………………………………………………………………81
۳-۲۸:الگوی XRDبرای Run14………………………………………………………………………………….81
۳-۲۹:تصویر SEMبرای نانو شیت سنتز شده با شرایط اصلاح شده ………………………………………۹۲
۳-۳۰: تصویرTEM برای نانو شیت زئولیت سنتز شده با شرایط اصلاح شده…………………………..۹۳
۳-۳۱:نمودار جذب فسفر …………………………………………………………………………………… ……..۹۶
۳-۳۲: شمای از مکانیسم زئولیت ZSM-5………………………………………………………. …………..97
۳-۳۳: طیف IRنانو شیت زئولیت ZSM-5……………………………………………………………………98
۳-۳۴: پروفایل طیفی و غلظتی به دست آمده از روش MCR-ALS…………………………………99
نمودار ها
عنوان صفحه
نمودار ۱-۱: تاثیر الومینیوم موجود در ژل سنتزی بر کریستال شدن ZSM-5 …………………………..22
نمودار ۳-۱ : نمودار پارتو ……………………………………………………………………………………………. ۸۴
نمودار ۳-۲:نمودار فاکتور های اصلی برای پاسخ …………………………………………………………………………۸۵
نمودار۳-۳: نمودار باقی مانده برای پاسخ ………………………………………………………………………….۸۷
نمودار ۳-۴: نمودار سطح مربوط به متغیر های template/SiO₂ و SiO₂/Al₂O₃………………..88
نمودار ۳-۵: نمودار سطح مربوط به متغیر های template/SiO₂ و H₂O/SiO₂…………………..88
نمودار ۳-۶: نمودار سطح مربوط به متغیر های template/SiO₂ و زمان (aging time)………..89
نمودار ۳-۷: نمودار سطح مربوط به متغیر های SiO₂/Al₂O₃و H₂O/SiO₂………………………….89
نمودار ۳-۸: نمودار سطح مربوط به متغیر های SiO₂/Al₂O₃و زمان واکنش…………………… …..۹۰
نمودار ۳-۹: نمودار سطح مربوط به متغیر های H₂O/SiO₂ و زمان واکنش……………….. ………..۹۰
نمودار۳-۱۰: نمودار BET ……………………………………………………………………………………………94
نمودار۳-۱۱: نمودار جذب N₂ که از انالیز BETبدست امده …………………………………….. ……….۹۴
نمودار۳-۱۲: نمودار BJHاز انالیز BETبدست امده ………………………………………………………….۹۵
این پایان نامه را ضمن تشکر و سپاس بیکران و در کمال افتخار و امتنان تقدیم می نمایم به:
محضر ارزشمند پدر و مادر عزیزم به خاطر همه ی تلاشهای محبت آمیز ی که در دوران مختلف زندگی ام انجام داده اند و بامهربانی چگونه زیستن را به من آموخته اند.
به همسر مهربانم که در تمام طول تحصیل همراه و همگام من بوده است.
به استادان فرزانه و فرهیخته ای که در راه کسب علم و معرفت مرا یاری نمودند.
به آنان که در راه کسب دانش راهنمایم بودند .
به آنان که نفس خیرشان و دعای روح پرورشان بدرقه ی راهم بود.
الها به من کمک کن تا بتوانم ادای دین کنم و به خواسته ی آنان جامه ی عمل بپوشانم .
پروردگارا حسن عاقبت ، سلامت و سعادت را برای آنان مقدر نما .
نخستین سپاس و ستایش از آن خداوندی است که بنده کوچکش را در دریای بیکران اندیشه، قطره ای ساخت تا وسعت آن را از دریچه اندیشه های ناب آموزگارانی بزرگ به تماشا نشیند. لذا اکنون که در سایه سار بنده نوازی هایش پایان نامه حاضر به انجام رسیده است، بر خود لازم می دانم تا مراتب سپاس را از بزرگوارانی به جا آورم که اگر دست یاریگرشان نبود، هرگز این پایان نامه به انجام نمی رسید.

سیلیکا به دو فرم آمورف و کریستالی وجود دارد که فرم های طبیعی عمدتا کریستالی و فرم های سنتزی عمدتا به فرم آمورف می باشند.
آشنایی با ساختار کریستالی سیلیکا کمک بزرگی به فهم ساختار سطحی و توده ای سیلیکای آمورف می کند. همه فرم های سیلیکا دارای پیوند Si-O که پایدار تر از پیوند Si-Xمی باشد هستند (X هر عنصری جز اکسیژن می باشد). طول پیوند Si-O در حدود ۶۱۲/۰ نانو متر است که به طور قابل ملاحظه ای کمتر از مجموع شعاع کووالانسی اکسیژن و سیلیسیوم است (۱۹۲/۰ نانومتر ) [۲۱] و این امر باعث پایداری زیاد پیوند اکسیژن و سیلیسیوم می گردد، گرچه در سیلیکون ها و سیلیکات ها اتم سیلیکون با ۴ اتم اکسیژن محصور شده است و تشکیل یک هرم چهار وجهی که واحد تشکیل دهنده آن [SiO₄] با ۴ بار منفی است را می دهد هشت وجهی شش گانه اتم های سیلیسیوم در استیشویت و کوئزیت نیز مشاهده گردیده است [۲۲].
آرایش واحد های نام برده و تمایل آن ها برای تشکیل یک شبکه سه بعدی اساس شیمی سیلیکای کریستالی است. روال کریستالیزاسیون سیلیکا به اشتراک گذاردن اتم اکسیژن می باشد که از این لحاظ مشابه پلی برات ها و پلی فسفات ها می باشند. در عمل دو گروه متفاوت SiO₄ فقط یک اتم اکسیژن را در شبکه به اشتراک می گذارند. اما هر چهار اتم اکسیژن یک واحد SiO₄ درشبکه با واحدهای دیگر به اشتراک گذاشته می شوند. به اشتراک گذاشتن یک اتم اکسیژن منجر به تشکیل زنجیر و دو اتم اکسیژن منجر به تشکیل صفحه و سه اتم اکسیژن منجر به تشکیل شبکه سه بعدی می گردد [۲۳]. سیلیکای کریستالی مانند کوارتز تریدمیت و کریستوبالیت که همگی از موارد معدنی سیلیکا می باشند تشکیل یک شبکه سه بعدی واقعی را می دهند که هر اتم سیلیسیوم با ۴ اتم اکسیژن و هر اتم اکسیژن با ۲ اتم سیلیسیوم پیوند یافته اند.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

فرم های سیلیکای کریستالی عبارتند از کوارتز که در دمای کنتر از ۸۷۰ درجه سانتیگراد و تری دمیت در دمای کمتر از ۱۴۷۰ درجه سانتیگراد و کریستو بالیت در دمای کمتر از ۱۷۱۰ درجه سانتیگراد پایدار می باشند. اما دو فرم اخیر می توانند زمان طولانی در شرایط معمولی بدون تبدیل به کوارتز پایدار بمانند [۲۳-۲۰]. پلیمریزاسیون سیلیکا بر اساس اتصالات دیگری از چهار وجهی [SiO₄] رخ می دهد [۲۳]. زمانی که فلز سیلیسیوم در معرض اکسیژن یا هوا قرار بگیرد لایه نازکی از اکسید سیلیسیوم یا همان سیلیکا به ضخامت ۱ نانومتر سطح آن را می پوشاند که ناشی از واکنش این عنصر با اکسیژن می باشد اما این لایه اکسید توده سیلیسیوم را از اکسیداسیون محافظت می کند. چنانچه سیلیسیوم در معرض اکسیژن یا هوا در دمای بالا قرار بگیرد و اتمسفر کنترل شده ای از اکسیژن و بخار آب وجود داشته باشد می توان لایه کنترل شده ای از اکسید روی آن ایجاد نمود که این امر کاربردهای فراوانی در الکترونیک و میکرو الکترونیک دارد [۲۴]. روش های دیگری برای رسوب دادن اکسید سیلیسیوم روی سطح سیلیسیوم نیز وجود دارند.که عبارتند از[۲۵]:
اکسیداسیون در دمای پایین (۴۰۰ تا ۴۵۰ درجه سانتیگراد) سیلان
(۱)
SiH₄ + ۲ O₂ → SiO₂ + ۲ H₂O
تجزیه تتراتیل ارتو سیلیکات در دمای ۶۸۰ تا ۷۳۰ درجه سانتیگراد.
(۲)
Si(OC₂H₅)₄ → SiO₂ + ۲ H₂O + 4 C₂H₄
افزودن بخارات مواد شیمیایی و مانند تترا اتیل ارتو سیلیکات (TEOS) در محیط پلاسما در دمای ۴۰۰ درجه سانتیگراد.
(۳)
Si(OC₂H₅)₄ + ۱۲ O₂ → SiO₂ + ۱۰ H₂O + 8 CO
که کلیه این روش ها برای ایجاد لایه نازک سیلیکا استفاده می گردند.
بعلاوه سیلیکای تف زاد (دوده سیلیکا^[۶۱]) که دارای ذرات بسیار ریزی می باشد از احتراق SiCl₄ در شعله ای غنی از اکسیژن و هیدروکربن یا هیدرژن به دست می آید (معادله ۴) [۲۵].
(۴)
SiCl₄ + ۲ H₂ + O₂ → SiO₂ + ۴ HCl
سیلیکای آمورف یا همان سیلیکاژل با اسیدی کردن محلول سدیم سیلیکات و تشکیل ژلی که سپس شسته می شود به دست می آید [۲۶]. حلالیت سیلیکا درآب شدیدا وابسته به فرم کریستالی می باشد. بالاترین حلالیت آن در دمای ۳۴۰ درجه سانتیگراد می باشد [۲۷]. از این خاصیت در یک وسل پر فشار جهت رشد دادن تک کریستال های کوارتز به وزن نیم تا یک کیلوگرم که در طول یک تا دو ماه به دست می آیند استفاده می گردد.
این کریستال ها منبع کوارتز بسیار خالص می باشند که کاربردهای فراوانی در الکترونیک دارد [۲۸]. گاز فلوئور با سیلیکا واکنش می دهد و منجر به تشکیل SiF₄ و اکسیژن می گردد در حالی که واکنش سایر هالوژن ها (Cl₂, Br₂, I₂) با آن کم است [۲۰]. به علاوه سیلیکا تحت تاثیر هیدرو فلوریک اسید تشکیل هگزا فلوئور سیلیسیک اسید می دهد از این خاصیت در صنایع نیمه هادی برای پاک کردن سیلیکا استفاده می شود [۲۹].
(۵)
SiO₂ + ۶ HF → H₂SiF₆ + ۲ H₂O
سیلیکا به راحتی در قلیا های غلیظ یا مذاب حل می شود [۲۹]
(۶)
SiO₂ + ۲ NaOH → Na₂SiO₃ + H₂O
بعلاوه سیلیکا با اکسیدهای فلزی در دمای بالا واکنش می دهد و منجر به تشکیل شیشه می شود، که خواص شیشه به دست آمده وابسته به فرایند صورت پذیرفته می باشد (معادلات ۷ تا ۹) [۲۹].
(۷)
Na₂O + SiO₂ → Na₄SiO
(۸)
Na₂O + SiO₂ → Na₂SiO₃
(۹)
Na₂O + SiO₂ → glass
شیشه های فیبر نوری از سیلیکای با خلوص بالا تولید می گردد.

خواص شیمیایی و فیزیکی سیلیکا
خواص شیمیایی و فیزیکی سیلیکا بسیار وابسته به فرم کریستالی یا آمورف و نیز روش تهیه آن است. علاوه بر خواص فیزیکی و شیمیایی خواص سطحی و مورفولوژی سیلیکا نیز از اهمیت به سزایی برخوردار است. جدول (۲-۱) خواص فیزیکی و شیمیایی این جسم را به طور کلی نمایش می دهد.
جدول (۲-۱). خواص فیزیکی و شیمیایی سیلیکا [۳۰].

ردیف
خواص

۱

نام آیوپاک

Silicon dioxide

۲

بعد از آن به ترتیب چین، هند، تایوان و کره جنوبی قرار دارند.‏
وجود مراکز تحقیقاتی مجهز و معتبر، موقعیت جغرافیایی، مجاورت جغرافیایی دو کشور و سابقه تاریخی تعامل کشورها می‌تواند به عنوان پارامترهای ‏موثر در مشارکت در زمینه تولید علوم نانو، به شمار آیند. به عنوان مثال در هر قاره یک یا چند کشور پیشرو در عرصه نانو وجود دارند که کشورهای دیگر آن ها را به عنوان ‏همکار پروژه‌های تحقیقاتی خود انتخاب می‌کنند. همچنین سهولت رفت و آمد، نزدیک بودن فرهنگ و مشترکات فرهنگی و اجتماعی از جمله مزایای همکاری با یک ‏کشور همسایه است. مصداق بارز این موضوع در کشور آذربایجان دیده می‌شود که به دلیل همسایگی با ایران بیشترین همکاری را با ایران دارد.
به نظر می‌رسد درصورتی‌که مسیر همکاری ایران با کشورهای دیگر هموار شود، ایران آمادگی مشارکت در تولید علوم نانو با دیگر کشورها را دارد. مصداق بارز این ‏موضوع کشور مالزی است که در سال‌های گذشته همکاری قابل توجهی با ایران داشته است. مالزی قوانین و مسیر تبادل دانشجو با ایران را هموار کرده است؛ ‏به‌طوری‌که مقصد تعداد زیادی از دانشجویان ایرانی شده است. این امر موجب شده تا ایران اولین گزینه مشارکت برای مالزی در تولید علوم نانو باشد [۲] و از این رو اهمیت این رشته در کشور بارز می گردد و امید است که ایران بتواند رتبه خود را ارتقا دهد.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

از دید تاریخی در حدود ۴۰۰ سال پیش از میلاد مسیح، دموکریتوس فیلسوف یونانی، برای اولین بار واژه اتم را که در زبان یونانی به معنی تقسیم نشدنی است، برای توصیف ذرات سازنده مواد به کار برد. از این رو شاید بتوان او را پدر فناوری و علوم نانو دانست [۱] و در دوران جدید اولین بار ریچارد فاینمن برنده جایزه نوبل فیزیک در سال ۱۹۶۵ و یکی از مشهورترین فیزیکدان های دهه ۶۰ میلادی که ملقب به پدر نانو فناوری است، در سال ۱۹۶۰ در همایش جامعه فیزیک آمریکا طی سخنرانی، پیش بینی انقلابی و جذابی را بیان کرد. وی گفت که فضای زیادی در پایین وجود دارد. همین مطلب پایه علم نانو فناوری شد، وی در آن سخنرانی این نکته را مطرح ساخت که اصول علم فیزیک چیزی جز امکان ساختن اتم به اتم اشیاء را بیان نمی کنند. فاینمن پیشنهاد کرد که می توان اتم های مجزا را دستکاری کرده تا مواد و ساختارهای کوچکی تولید نمود که خواص متفاوتی داشته باشند [۳].
واژه فناوری نانو، اولین بار در سال ۱۹۷۴ توسط نوریو تانیگوچی استاد علوم دانشگاه توکیو مطرح شد. او این واژه را برای توصیف ساخت مواد (وسایل) دقیقی که ابعاد آن ها در حد نانومتر می باشد، به کار برد. پیشوند نانو در اصل یک کلمه یونانی است. معادل لاتین این کلمه، دوارف^[۸] که به معنی کوتوله و قد کوتاه است.
دو تعریف استاندارد را می توان برای فناوری نانو ارائه داد که عبارتند از :
به طراحی، تعیین ویژگی ها، تولید و کاربرد مواد، ابزار آلات و سیستم‌ها با کنترل شکل و اندازه در مقیاس نانو می گویند [۱، ۳].
به دستکاری کنترل شده، جاگیری دقیق، اندازه گیری، مدلسازی و تولید مواد در مقیاس نانو می گویند و هدف آن تولید مواد، ابزار و سیستم هایی با ویژگی‌های بنیادی و عملکردهای جدید می باشدپس علم نانو علمی برای زندگی است [۱، ۴].
یک نانومتر (nm) یک میلیاردم متر است. برای سنجش طول پیوندهای کربن-کربن، یا فاصله میان دو اتم بازه ۱۲/۰ تا ۱۵/۰ نانومتر به کار می‌رود؛ همچنین طول یک جفتِ دی‌ان‌ای نزدیک به ۲ نانومتراست و از سوی دیگر کوچک‌ترین باکتری سلول‌دار ۲۰۰ نانومتر است. اگر بخواهیم برای دریافتن مفهوم اندازه یک نانومتر نسبت به متر، سنجشی انجام دهیم می‌توانیم اندازه آن را مانند اندازه یک تیله شیشه ای به کره زمین بدانیم یا به شکلی دیگر یک نانومتر اندازه رشد ریش یک انسان در طول زمانی است که برای بلند کردن تیغ از صورتش باید بگذرد [۴].
شاخه های اصلی که می‌توان به عنوان زیر را شاخه‌های بنیادین فناوری نانو دانست عبارتند از:
نانو روکش ها
نانو مواد
نانو پودرها
نانو لوله ها (نانو تیوب‌ها)
نانو کامپوزیت‌ها
مهندسی مولکولی
موتورهای مولکولی(نانو ماشین‌ها)
نانو الکترونیک
نانو سیم‌ها
نانو حسگرها
نانو ترانزیستورها
نانو مواد نرم
لیپید نانوفناوری
نانو مکانیک
نانو سیالات
نانو لیتوگرافی
در دو دهه اخیر، پیشرفت های شایانی در فناوری تجهیزات و مواد با ابعاد بسیار کوچک به دست آمده است و به سوی تحولی فوق العاده که تمدن بشر را تا پایان قرن دگرگون خواهد کرد ، پیش می رود. فناوری و مهندسی در قرن پیش رو با وسایل، اندازه گیری ها و تولیداتی سروکار خواهد داشت که چنین ابعاد مادون ریزی دارند. درحال حاضر پروسه های در ابعاد چند مولکول قابل طراحی و کنترل است. همچنین خواص مکانیکی، شیمیایی، الکتریکی، مغناطیسی، نوری مواد در لایه ها در حدود ابعاد نانومتر قابل درک و تحلیل و سنجش است. فناوری درقرن گذشته در هر چه ریزتر کردن دانه های بزرگ تر پیشرفت چشمگیری داشت، بطوری که به مزاح گفته شد که دیگر کشف ذرات ریز اتمی^[۹] نه تنها جایزه نوبل ندارد، بلکه به آن جریمه هم تعلق می گیرد! تکنولوژی نو درقرن حاضر مسیر عکس را طی می کند، یعنی مواد مادون ریز را باید ترکیب کرد تا دانه های بزرگ تر کارآمد به وجود آورد.
این همان روشی است که طبیعت برای تولید کردن انجام می دهد. مجموعه های طبیعی، ترکیبی از دانه های مادون ریز قابل تشخیص با خواص مشابه و یا متفاوت با اندازه های در حدود نانو است.
اثر تحقیقات در فناوری های مادون ریز هم اکنون در درمان بیماری ها و یا دست یافتن به مواد جدید به ظهور رسیده است. موارد بسیاری در مرحله تحقیقات کاربردی و آزمایشی است. اکنون ساخت رایانه های بسیار کوچک تر و میلیون ها بار سریع تر در دستور کار شرکت های تحقیقاتی قرار دارد.
در بیانی کوتاه فناوری نانو یک فرایند تولید مولکولی است. همانطور که طبیعت مجموعه ها را بطور خودکار مولکول به مولکول ساخته و روی هم مونتاژ کرده است، ما هم باید برای تولید محصولات جدید، با این اعتقاد که هر چه در طبیعت تولید شده قابل تولید در آزمایشگاه نیز هست، نظیر طبیعت راهی پیدا کنیم. البته منظور این نیست که چند هسته از مواد راپیدا کنیم و با رساندن انرژی و خوراک پس از چند سال یک نیروگاه از آن بسازیم که شهری را برق دهد. بلکه برای ترکیب و تکامل خودکار تولیدات مادون ریز که به نحوی در مجموعه های بزرگ تر مصرف دارد، راهی بیابیم. در اندازه های مادون ریز، روش ها و ابزارآلات متعارف فیزیکی مانند تراشیدن و خم کردن و سوراخ کردن جوابگو نیستند و برای ساختن ماشین های ملکولی باید روش پروسه های طبیعی را دنبال کرد.
با تهیه نقشه های ساختاری بدن یعنی آرایش ژن ها و DNA که ژنم نامیده شده است و به موازات آن دست یافتن به فناوری مادون ریز، در دراز مدت تحولات بسیاری در هستی ایجاد خواهد شد. تولید مواد جدید، گیاهان، جانداران و حتی انسان متحول خواهد شد. اشکالات ساختاری موجودات در طبیعت رفع می شود و با ترکیب و خواص اورگانیک گیاهان و جانوران، موجودات جدیدی با خواص فوق العاده و شخصیت های متفاوت بوجود خواهد آمد. آینده علوم و مهندسی که چندین گرایشی^[۱۰] است، به طرف تولید ماشین های مولکولی سوق داده خواهد شد تا در نهایت بتواند مجموعه های کارآیی از پیوندهای ارگانیک و سایبریک را عرضه نماید.
به احتمال زیاد قبل از پایان هزاره سوم انسان ها در بدن خود انواع لوازم مصنوعی و دیجیتالی راخواهند داشت. از بیماری، پیری، درد ستون فقرات، کم حافظه ای رنج نخواهند برد. قابلیت فهم و تحلیل اطلاعات در مغز آن ها در مقایسه با امروز بی نهایت خواهد شد. در هزاره های آینده انسان های طبیعی مانند امروز احتمالا برای مطالعات پژوهشی نگهداری شده و به نمونه های آزمایشگاهی و بطور حتم قابل احترام تبدیل خواهند شد و مردمان آینده از این همه درد و ناراحتی که اجداد آن ها در هزاره های قبل کشیده اند، متعجب و متاثر خواهند بود.
اکنون جا دارد همگام با تحولات جدید در مهندسی و علوم، دانشگاه ها و مراکز تحقیقاتی بطور جدی به پژوهش های فناوری مادون ریز مشغول شوند تا حداقل ما هم بتوانیم مرزهای دانش روز را به نسل های آینده تحویل دهیم و در تشکل های جدید هستی سهمی داشته باشیم. باشد هرچه زودتر به خود آییم و عمق شکوهمند و معجزه آسای اندیشه بشر را دریابیم و از کوتاه بینی و افکار فرسوده موروثی فاصله بگیریم. این تکنولوژی جدید توانایی آن را دارد که تاثیری اساسی بر کشورهای صنعتی در دهه های آینده بگذارد.
انتظار می رود که مقیاس نانومتر به یک مقیاس با کارایی بالا و ویژگی های منحصر بفرد تبدیل شود، تا در زمینه هایی که روش شیمی سنتی پاسخگو نیست، از این مقیاس بهره گرفته شود. فناوری نانو می تواند باعث گسترش فروش سالانه ۳۰۰ میلیارد دلار برای صنعت نیمه هادی ها و ۹۰۰ میلیون دلار برای مدارهای مجتمع، طی ۱۰ تا ۱۵ سال آینده شود و بعلاوه، مراقبت های بهداشتی، طول عمر، کیفیت و توانایی های جسمی بشر را نیز افزایش خواهد داد [۵].
تقریبا نیمی از محصولات دارویی در ۱۰ تا ۱۵ سال آینده متکی به فناوری نانو خواهد بود که این امر ، خود ۱۸۰ میلیارد دلار نقدینگی را به گردش درخواهد آورد .

• • کاتالیستهای نانوساختاری در صنایع پتروشیمی دارای کاربردهای فراوانی هستند که پیش بینی شده است این دانش ، سالانه ۱۰۰ میلیارد دلار را طی ۱۰ تا ۱۵ سال آینده تحت تاثیر قرار دهد [۵].

فناوری نانو موجب توسعه محصولات کشاورزی برای یک جمعیت عظیم خواهد شد و راه های اقتصادی تری را برای تصفیه و نمک زدایی آب و بهینه سازی راه های استفاده از منابع انرژی های تجدیدپذیر همچون انرژی خورشیدی ارائه می نماید. بطور مثال استفاده از یک نوع انباره جریان گذرا با الکترودهای نانولوله کربنی که اخیرا آزمایش گردید، نشان داد که این روش ۱۰ بار کمتر از روش اسمز معکوس، آب دریا را نمک زدایی می کند [۳-۵].
انتظار می رود که فناوری نانو نیاز بشر را به مواد کمیاب کمتر کرده و با کاستن آلاینده ها، محیط زیستی سالم تر را فراهم کند. برای مثال مطالعات نشان می دهد در طی ۱۰ تا ۱۵ سال آینده، روشنایی حاصل از پیشرفت نانوتکنولوژی، مصرف جهانی انرژی را تا ۱۰ درصد کاهش داده، باعث صرفه جویی سالانه ۱۰۰ میلیارد دلار و همچنین کاهش آلودگی هوا به میزان ۲۰۰ میلیون تن کربن شود.
در چند سال گذشته بازار چند میلیارد دلاری بر پایه فناوری نانو گسترش یافته اند. برای مثال در ایالات متحده، ای بی ام^[۱۱] برای دیسک های سخت، یک سری حسگرهای مغناطیسی را ابداع کرده است و کوداک^[۱۲] و ام تری^[۱۳] تکنولوژی ساخت فیلم های نازک نانو ساختاری را به وجود آورده اند. شرکت موبیل^[۱۴] کاتالیست های نانو ساختاری را برای دستگاه های شیمیایی تولید کرده است و شرکت مرک^[۱۵]، داروهای نانوذره ای را عرضه کرده است. تویوتا در ژاپن مواد پلیمری تقویت شده نانوذره ای را برای خودروها و سامسونگ الکتریک^[۱۶] در کره، در حال کار بر روی سطح صفحات نمایش توسط نانولوله های کربنی هستند. بشر درست در ابتدای مسیر قرار دارد و فقط چندین محصول تجاری از نانوساختارهای یک بعدی بهره می گیرند (نانو ذرات، نانو لوله ها، نانو لایه و سوپر لاستیک ها). نظریات جدید و روش های مقرون به صرفه تولید نانوساختارهای دو و سه بعدی از موضوعات مورد بررسی آینده می باشند.
فناوری نانو یا در مقیاس یک میلیونیم متر، جهان حیرت انگیزی را پیش روی دانشمندان قرار داده است که در تاریخ بشریت نظیری برای آن نمی توان یافت. پیشرفت های پر شتابی که در این عرصه بوقوع می پیوندد، پیام مهمی را با خود به همراه آورده است: بشر در آستانه دستیابی به توانایی های بی بدیلی برای تغییر محیط پیرامون خویش قرار گرفته است و جهان و جامعه ای که در آینده ای نه چندان دور به مدد این فناوری جدید پدیدار خواهد شد، تفاوت هایی بنیادین با جهان مالوف آدمی در گذشته خواهد داشت.
فناوری نانو نظیر هر فناوری دیگری چونان یک تیغ دو لبه است که می توان از آن در مسیر خیر و صلاح و یا نابودی و فنا استفاده به عمل آورد. گام اول در راه بهره گیری از این فناوری شناخت دقیق تر خصوصیات آن و آشنایی با قابلیت های بالقوه ای است که در خود جای داده است. در خصوص فناوری نانو یک نکته را می توان به روشنی و بدون ابهام مورد تاکید قرار داد: این فناوری جدید هنوز، حتی برای متخصصان، شناخته شده نیست و همین امر هاله ابهامی را که آن را در برگرفته ضخیم تر می کند و راه را برای گمانه زنی های متنوع هموار می سازد.
کسانی بر این باورند که این فناوری نظیر هیولایی، مرگ و نابودی برای ابنای بشر درپی دارد. در مقابل گروهی نیز معتقدند که به مدد توانایی های حاصل از این فناوری می توان عالم را گلستان کرد.
در حال حاضر ۴۵۰ شرکت تحقیقاتی- تجاری در سراسر جهان و ۲۷۰ دانشگاه در اروپا، آمریکا و ژاپن با بودجه ای که در مجموع به ۴ میلیارد دلار بالغ می شود سرگرم انجام تحقیقات در عرصه فناوری نانو هستند. در این قلمرو اتم ها و ذرات رفتاری غیرمتعارف از خود به نمایش می گذارند و از آنجا که کل طبیعت از همین ذرات تشکیل شده، شناخت نحوه عمل آن ها، به یک معنا شناخت بهتر نحوه شکل گیری عالم است. به این ترتیب دانشمندانی که در این قلمرو به کاوش مشغولند، به یک اعتبار با ذهن و ضمیر خالق هستی و نقشه شگفت انگیز او در خلقت عالم آشنایی پیدا می کنند، اما از آن جا که دانایی توانایی به همراه می آورد، شناسایی رازهای هستی می تواند توان فوق العاده ای را در اختیار کاشفان این رازها قرار دهد. تحقیق در قلمرو فناوری نانو از اواخر دهه ۱۹۵۰ آغاز شد و در دهه ۱۹۹۰ نخستین نتایج چشمگیر از رهگذر این تحقیقات عاید گردید [۶].
از جمله پیشرفت های حاصل شده در دهه های اخیر می توان به موفقیت یک گروه از محققان شرکت آی بی ام که ۳۵ اتم گزنون را بر روی یک صفحه از جنس نیکل جای دادند، ساخت یک نوع مولکول جدید کربن موسوم به باکمینسترفولرین یا کربن۶۰ که دارای خواص حیرت انگیزی است، ساخت لوله های موئینه ای در مقیاس نانو، استفاده از مواد نانو در فراورده های آرایشی و بهداشتی توسط شرکت آرایشی اورال، ساخت دیودهای نوری با بهره گرفتن از مواد نانو که موجب می شود تا ۸۰ درصد در هزینه برق صرفه جویی شود، توپ های تنیسی که با کربن ۶۰ ساخته شده و روانه بازار گردیده و سبکتر و مستحکم تر از توپ های عادی است، تولید پارچه هایی که با یک بار تکاندن آن ها می توان حالت اتوی اولیه را به آن ها بازگرداند و همه چین و چروک هایشان را زایل کرد و بعلاوه با همین یک بار تکان همه گرد و خاکی که به این پارچه ها جذب شده اند نیز پاک می شوند، ساخت نوارهای زخم بندی هوشمندی که به محض مشاهده نخستین علائم عفونت در مقیاس مولکولی، پزشکان را مطلع می سازند، تولید لیوان ها و شیشه هایی که قابلیت خود تمیزکردن دارند، لنزها و عدسی های عینک که ضد خش هستند و مهم تر از همه اینکه اکنون دانشمندان این توانایی را پیدا کرده اند که در تراز تک اتم ها به بهره گیری از آن ها بپردازند و این توانایی بالقوه می تواند زمینه ساز بسیاری از تحولات بعدی شود [۶، ۳].
ابزارهای در مقیاس نانو همچنین می تواند برای عرضه مؤثرتر داروها در نقاط به کار برده شود.

ضرورت انجام پژوهش

­رود. همچنین بازهای شیف بسیاری شناخته شده ­اند که در پزشکی اهمیت دارند و از آن­ها در تهیه ترکیبات دارویی استفاده می­ شود [۳۳-۳۲].

شکل (۱-۱۷)- ساختار ۳و۴-دی آمینو پیریدین
همچنین پژوهش­های انجام شده نشان می­ دهند، بازهای شیف نشان داده شده در شکل (۱-۱۸)، به عنوان داروی ضد سرطان مورد استفاده قرار می­گیرند [۳۴].

شکل (۱-۱۸)- نمونه ­ای از بازهای شیف که به عنوان داروی ضد سرطان به کار برده می­شوند
۱-۸-۲- کاربرد بازهای شیف به عنوان گیرنده­های مصنوعی
برهم­کنش مولکول­های فاقد پیوندهای درون مولکولی با مولکول­های مختلف از موضوع­های اساسی در زمینه­ شیمی، بیولوژی و فیزیولوژی بوده است. پیوندهای انتخابی که ازطریق پیوندهای هیدروژنی و π-π توده آروماتیکی میان گیرنده و مولکول مهمان برقرار می­ شود، از اهمیت ویژه­ای برخوردارند. همچنین شکل (۱-۱۹) یک ترکیب باز شیف است که می ­تواند به عنوان گیرنده با مولکول­های مهمان مانند باربیتوریک اسید و سالسیل آلدهید پیوند برقرار کند [۳۵].

شکل (۱-۱۹)- نمونه ­ای از بازهای شیف به عنوان گیرنده­های مصنوعی
۱-۸-۳- کاربرد بازهای شیف به عنوان لیگاند در تشکیل کمپلکس­ها
شناخت وگسترش بازهای شیف به خاطر کاربرد کمپلکس­های آن­ها در زمینه شیمی بوده است. یکی از مهمترین کاربرد بازهای شیف واکنش آن­ها با نمک فلزات واسطه و تشکیل کمپلکس­های مربوطه می­باشد. همچنین روش تهیه­ آسان و تشکیل کمپلکس­های پایدار باز شیف سبب گسترش این ترکیب­ها در صنعت و سنتز آن­ها در مقیاس بالا شده است.
۱-۹- خواص کاتالیزوری بازهای شیف
بیشتر کمپلکس­های باز شیف در واکنش­های مختلفی که در دمای بالاصورت می­گیرند فعالیت کاتالیزوری بالایی را از خود نشان می­ دهند.
به طور کلی واکنش­های زیادی مانند آلکیلاسیون، تراکم آلدولی، احیای کتون­ها به الکل­ها، اکسیداسیون و پلیمریزاسیون توسط این کمپلکس­ها کاتالیز می­شوند. بنابراین تهیه کاتالیزور مناسب برای اکسایش ترکیب­های آلی برای تهیه حدواسط­های مهم سنتزی مانند اپوکسیدها همواره مورد توجه شیمیدانان بوده است. به همین دلیل بررسی­های زیادی بر روی کمپلکس­های باز شیف در این زمینه صورت گرفته است. در دهه­های گذشته کاربردهای فراوانی از خاصیت کاتالیزوری کمپلکس­های باز شیف در واکنش­های مختلف گزارش شده است [۳۶]. در زیر نمونه

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

­هایی از کمپلکس­های باز شیف که در واکنش­های مختلف به عنوان کاتالیزور استفاده می­ شود آمده است شکل(۱-۲۰).

شکل(۱-۲۰)- نمونه­هایی از بازهای شیف به عنوان کاتالیزور
۱-۱۰- خاصیت آنتی­باکتریال بازهای شیف
باتوجه به کاربردهای وسیع بازهای شیف خاصیت آنتی­باکتریال این ترکیب­ها نیز بررسی شده است. در گذشته خاصیت آنتی­باکتریال بازهای شیف مشتق شده از فوریل گلی­اکسان و تولوئیدین (ایزومر آمین مشتق شده از تولوئن) در مقابل اشریشیاکولای^[۱۳] و استافیلوکوکوس اورئوس ۲ و باسیلوس سوبتیلیس^[۱۴] بررسی شده[۳۷] و خاصیت آنتی­باکتریال کمپلکس­های فلزیMo (IV) و Mn (II) با لیگاندهای هیدرازین کربوکسامید و هیدرازین کربوتیامید، نیز مشخص شده است [۳۸].
در بیش از یک دهه اخیر نیز خاصیت آنتی­باکتریال بازهای شیف سه دندانه و کمپلکس­های فلزی آن­ها در برابر اشریشیاکولای و استافیلوکوکوس اورئوس و باسیلوس سوبتیلیس مشخص گردیده [۳۹]. همچنین خاصیت ضد قارچی بازهای شیف مشتق شده از سالسیل­آلدهیدها و استرهای برونات نیز بررسی شده است [۴۰]. علاوه بر این محققین خاصیت آنتی­باکتریال قوی کمپلکس­های Ni (II)و Cu (II)و Co (II) بازهای شیف مشتق شده از ۳-substituted-4-amino-5-mercapto-1,2,4-triazoleو ۸-formyl-7-hydroxy-4- methylcoumarin را در برابر اشریشیاکولای، استافیلوکوکوس اورئوس و استرپتوکوکوس پیو جنیوس^[۱۵] بررسی کرده ­اند [۴۱].
۱-۱۱- معایب بازهای شیف
یکی از معایب بازهای شیف این است که اتصال ایمینی آن در آب، در برخی از ترکیبات حتی در حضور فلز، به مقدار جزئی هیدرولیز می­ شود و احتمالاً این امر، اساس تخریب کمپلکس­های فلزی آن­ها در بدن می باشد [۴۲]. برای جلوگیری از هیدرولیز می­توان گروه ایمینی را احیاء کرد. در نتیجه لیگاند حاصل، انعطاف پذیری بیشتری خواهد داشت. لیگاندهای احیاء شده از نظر هیدرولیتیکی در محلول، تحت هر دو شرایط اسیدی یا بازی پایدار هستند،که معمولا برای احیاء بازهای شیف از هیدریدهای فلزی استفاده می­ شود از بین هیدریدهای فلزی اغلب از معرف­های سدیم بورهیدرید (NaBH₄) به دلیل ارزان بودن و در دسترس بودن استفاده می­ شود. از این معرف
می­توان برای احیاء آلدهیدها و کتون­ها به الکل­ها و ایمین­ها یا نمک­های ایمینیوم به آمین­ها در حلال­های پروتون­دار استفاده کرد. معرف­های کاهش دهنده باید در شرایط واکنش، پیوند ایمینی را به طور گزینشی کاهش دهند و سایر پیوندهای موجود در ترکیب نظیر آلدهیدها و کتون­ها را بدون تغییر باقی بگذارند. بنابراین استفاده از یک معرف احیاء کننده مناسب برای به دست آوردن نتیجه مطلوب از واکنش، بسیار مهم است.
۱-۱۲- طبقه بندی بازهای شیف
باتوجه به تعداد اتم­های دهنده، بازهای شیف را می­توان به صورت تک دندانه، دو دندانه، سه دندانه، چهار دندانه و غیره طبقه بندی کرد.
۱-۱۲-۱- بازهای شیف تک دندانه^[۱۶]
تعدادکمی ازبازهای شیف تک دندانه گزارش شده است. شکل (۱-۲۱) نمونه ­ای ازیک باز شیف تک دندانه است که توسط کهن^[۱۷] سنتز شده است [۴۳].
شکل (۱-۲۱)- نمونه ­ای از یک باز شیف تک دندانه
۱-۱۲-۲- بازهای شیف دو دندانه^[۱۸]
از این نوع لیگاندها، N₂ و NOگزارش شده است. لیگاندهای باز شیفی که از تراکم دی
­آلدهیدها یا دی­کتون­ها با یک آمین نوع اول و یا از واکنش دی آمین­های نوع اول با آلدهیدها و کتون­ها به نسبت ۱:۲ حاصل می­شوند، به عنوان باز شیف دو دندانه N₂ عمل می­ کنند [۴۴]. از واکنش تراکمی بین یک گروه دی کربونیل با مونو آمین­ها ترکیب باز شیف با دهندهNO به دست می ­آید [۴۵]. در زیر نمونه ­ای ازیک باز شیف دو دندانه نشان داده شده است شکل (۱-۲۲).

شکل (۱-۲۲)- نمونه ­ای ازیک باز شیف دو دندانه
۱-۱۲-۳- بازهای شیف سه دندانه^[۱۹]
بسیاری از بازهای شیف سه دندانه به عنوان لیگاندهای آنیونی دارای گروه ­های دهنده N₂O، NOS، NO₂ و NSO هستند.
یک نمونه مهم از بازهای شیف سه دندانه، باز شیف به دست آمده از پیریدوکسال^[۲۰] فسفات و آمینواسیدها می­باشد که در بسیاری از واکنش­های مهم زیستی مانند کربوکسیل­زدایی به کار می
­رود شکل (۱-۲۳).

شکل (۱-۲۳)- نمونه ­ای ازیک باز شیف سه دندانه
این بازهای شیف به عنوان لیگاندهای سه دندانه از طریق نیتروژن ایمین، اکسیژن فنولی و یکی از اتم­های اکسیژن کربوکسیلات توانایی کوئوردینه شدن به فلزها را دارند] ۴۶[.
۱-۱۲-۴- بازهای شیف چهار دندانه^[۲۱]
بازهای شیف چهار دندانه را می­توان بر اساس نوع اتم­های دهنده به گروه ­های N₄، N₂O₂، N₂OS، N₃O و… دسته­بندی کرد؛ به عنوان مثال N₂OS یک باز شیف است که دارای دو اتم دهنده N، یک اتم دهنده S و یک اتم دهنده O می­باشد. توانایی بازهای شیف چهار دندانه از نوع N₂O₂ برای کوئوردینه شدن به یون­های فلزی به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته­اند. از بازهای شیف که به طور گسترده مطالعه شده ­اند، می­توان به مشتق­های استیل استون و سالیسیل آلدهید اشاره کرد. در زیر ساختار یکی از این بازهای شیف، که باز شیف استیل استون اتیلن دی ایمین می­باشد نشان داده شده است شکل(۱-۲۴) [۴۷].

شکل (۱-۲۴)- نمونه­هایی از باز شیف­های چهار دندانه
۱-۱۲-۵- بازهای شیف پنج دندانه^[۲۲]
از این گروه می­توان بازهای شیف با دهنده­های N₅و N₂O₂S را نام برد شکل(۱-۲۵) [۴۸].

شکل (۱-۲۵)- نمونه ­ای از یک باز شیف پنج دندانه
۱-۱۲-۶- بازهای شیف شش دندانه^[۲۳]
از این گروه می­توان باز شیف با دهندهN₄O₂ را نام برد شکل(۱-۲۶) [۴۹].

شکل (۱-۲۶)- نمونه ­ای از یک باز شیف شش دندانهN₄O₂
۱-۱۳- سنتز کمپلکس­های باز شیف
به طور کلی دو روش برای سنتز کمپلکس­های باز شیف وجود دارد: