فصلنامه دنیای نانو
پیاپی 51 (تابستان 1397)

از زمانی که نانولوله های کربنی کشف شده اند، خواص الکترونیکی، مکانیکی و ساختاری قابل توجهی را از خود نشان داده اند. یک چنین ویژگی هایی آن ها را قادر می سازد تا مواد خارجی را جهت کاربرد در زمینه های مختلف به داخل حفره استوانه ای خود انکپسوله کنند. پر کردن نانولوله های کربنی را می توان به دو گروه اصلی طبقه بندی کرد: آپر کردن در فاز محلول با استفاده از مسیر شیمی مرطوب ب پر کردن در فاز مواد مذاب. در هر دو مورد، پر کردن با نیروهای مویرگی انجام می شود. پر کردن با ترکیبات ذوب شده یک مسیر بدون حلال است. CNT به طور مستقیم در مواد ذوب شده فرو برده می شود و نیروهای مویرگی ترکیب را به داخل CNT می راند. در این مقاله ما روش مذاب را به منظور پر کردن CNTها با ذکر چند مثال شرح می دهیم.

در سال های اخیر، زیست حسگرهای DNA با روند رو به رشدی به عنوان ابزاری جایگزین و امیدوارکننده در تشخیص های بالینی مورد استفاده قرار گرفته اند. اساس کار تراشه های نانویی مشخصه یابی تغییرات DNA و تبدیل آن ها به سیگنال قابل مشاهده است. اتصال دقیق و کنترل شده ی DNA بر روی سطوح مبدل، یکی از مهم ترین مراحل ساخت زیست حسگرهای نوکلئیک اسید است و اثر به سزایی بر بازده زیست حسگر دارد. مطالعات زیادی در زمینه ی اصلاح مبدل ها با نانومواد و مولکول های زیستی، برای افزایش حساسیت و انتخاب پذیری زیست حسگرها انجام شده است. در این مقاله، مواد اصلاح گر سطح مبدل و روش های گوناگون تثبیت DNA روی سطوح عامل دار شده؛ مزایا و معایب هر یک از این روش ها مرور شده است.

با توجه به استفاده ی روزافزون نانوذرات در زمینه های مختلف، استفاده از روش های ایمن و ارزان، جهت تولید نانوذرات زیست سازگار، می تواند اقدامی مناسب جهت کاهش عوارض جانبی آن ها باشد. روش های معمول تولید نانوذرات، روش های فیزیکی و شیمیایی هستند که یا باعث تولید مقدار اندک و هزینه بر نانوذرات می شوند و یا به دلیل آلودگی ناشی از مواد شیمیایی پیش ساز و تولید محصولات جانبی خطرناک، اغلب سمی بوده و مقدار زیادی انرژی مصرف می کنند؛ بنابراین نیاز فزاینده ای جهت ارائه روش های نوین تولید نانوذرات وجود دارد که نقش روش های زیستی را پررنگ تر می سازد. تولید زیستی نانوذرات و کاربرد آن ها در زمینه های مختلف به سرعت در حال گسترش است. در این تحقیق تحولات اخیر تولید زیستی نانوذرات، سازوکارهای مختلف تشکیل آن ها با استفاده از میکروارگانیسم ها و گیاهان، شرایط کنترل شکل، اندازه و پایداری نانوذرات به طور خلاصه ارائه شده است همچنین محدودیت های فعلی و چشم اندازهای آینده آن مورد بحث قرار گرفته است.

کاربردهای نوین مهندسی موجب شده است که در دهه های اخیر نیاز به طراحی، تولید و توسعه نانومواد سنتزی، ابعاد وسیع تری پیدا کند. یکی از مواد کریستالی سنتزی مهم، ترکیب ایتریم آلومینیوم گارنت YAG ساختار مکعبی از گروه گارنت به عنوان پایدارترین فاز از سه فاز موجود در سیستم ایتریم آلومینیوم، جهت استفاده در کاربردهایی مانند میزبان لیزرهای حالت جامد، LED های ساتع کننده نور سفید، مواد فلورسانت، کامپوزیت ها و حتی جواهرات به شمار می آید. از رایج ترین روش های مورداستفاده جهت سنتز پودرهای گارنت می توان به روش های سنتز حالت جامد، سل ژل و... اشاره کرد. به همین دلیل در سال های اخیر مطالعات زیادی روی روش های سنتز نانو پودرهای YAG صورت گرفته است. در پژوهش حاضر نیز به بررسی و تحلیل روش های اخیر سنتز نانو پودرهای YAG جهت تولید و شناسایی بهتر این نوع از مواد مهم و پرکاربرد در صنعت پرداخته ایم.

برخورد قطرات نانو با سطح و سپس پخش شدن آن ها بر روی سطح٬ کاربردهای وسیعی در صنایع پیشرفته دارد. در این مقاله، شبیه سازی برخورد مایل نانو قطره با سطح توسط دینامیک مولکولی مطالعه شده و تاثیر عوامل فیزیکی بر روی پوشش های نانویی مورد بررسی قرار گرفته است. برای اجرای این تحقیق ابتدا منابع مورد مطالعه قرار گرفته و سپس مدل ریاضی مسئله نوشته شده و در ادامه کد نویسی برای حل عددی و شبیه سازی دینامیک مولکولی این فرآیند صورت گرفته است. نتایج نشان می دهد که ضخامت لایه نانویی ایجاد شده با قطر نانو قطره ارتباط مستقیم دارد و همچنین افزایش سرعت برخورد در قطر پایین نانو قطره منجر به کاهش ضخامت لایه ی نانویی ایجاد شده و در قطر بالای نانو قطره منجر به افزایش ضخامت لایه ی نانویی ایجاد شده می گردد. در ایجاد پوشش های نانویی علاوه بر قطر و سرعت برخورد، زاویه ی تماس دینامیکی نقش بسزایی دارد به طوری که در شرایط یکسان افزایش زاویه ی تماس دینامیکی باعث کاهش ضخامت لایه ی نانویی می شود.

نقاط کوانتومی که به عنوان نانو ذرات نیمه رسانا نیز شناخته می شوند، دارای خواص الکتریکی، نوری و فیزیکی منحصر به فردی می باشند.آتاماتای سلولی کوانتومی QCA تکنولوژی نوظهوری است که از نقاط کوانتومی برای محاسبات دیجیتال بهره می گیرد و اطلاعات باینری را به صورت نحوه قرارگیری بار در سلول، به جای سطوح ولتاژ کدگذاری می کند. این تکنولوژی می تواند منجر به کاهش ابعاد مدارات دیجیتال، کاهش توان مصرفی و افزایش فرکانس clockشود. از طرف دیگر، مدارات نانوالکترونیک باید به صورت تحمل پذیر اشکال طراحی شوند که بتوانند در مقابل اشکال ها مقاوم بوده و آن ها را پوشش دهد؛ در نتیجه به ادوات تحمل پذیر اشکال در طراحی مدارات نیاز خواهیم داشت. در این تحقیق یک مدار تمام جمع کننده قابل گسترش به جمع کننده دوبیتی و چهاربیتی تحمل پذیر اشکال ارائه شده است. این طراحی در پارامترهای تعداد سلول ها، تاخیر، پیچیدگی مدار و میزان استحکام نسبت به سایر مدارات مشابه پیشرفت قابل توجهی دارد. درستی عملکرد طراحی پیشنهادی با استفاده از شبیه سازی کامپیوتری اثبات شده است، به طوری که روش پیشنهادی استحکام و کارایی بسیار بالایی را ارائه می کند.

هدف از انجام این پژوهش سنتز نانو کامپوزیت هسته-پوسته کبالت اکسید/n-ایزو پروپیل آکریل آمید می باشد. این پژوهش در مقیاس آزمایشگاهی و به صورت ناپیوسته انجام شد. در این پژوهش ابتدا نانو ذرات اکسید کبالت با روش تخریب حرارتی سنتز و خواص ساختاری با استفاده از دستگاه SEM و XRD بررسی شد. سپس نانو کامپوزیت با استفاده از نانو ذرات اکسید کبالت و پلمیر مذکور با روش پلیمریزاسیون سنتز گردید. پیوندهای تشکیل شده بین ذرات هسته و پوسته با استفاده از دستگاه FTIR و TEM ارزیابی شد که اندازه ذرات سنتز شده اکسید کبالت در حدود nm 55 می باشد. طیف FTIR از نانوکامپوزیت تشکیل پیوندهای مربوط به این ساختار را نشان می دهد. نتایج نشان داد که لایه پلیمری در این پژوهش، به عنوان پوسته در اطراف هسته نانو ذرات اکسید کبالت با ضخامت nm 80 تشکیل شده است.

چارچوب های فلزی– آلیMetal-Organic Frameworks: MOFs به دلیل مسیر سنتزی ساده و داشتن ساختمان هندسی جالب و ساختارهای مولکولی متنوع و کاربردهای مختلفی مانند جذب سطحی، تبادل یون، خواص کاتالیزگری و خواص دارویی بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. دانشمندان به دستاورد های قابل توجهی در زمینه استفاده از چارچوب های فلزی– آلی در حمل دارو رسیده اند. در حالت عادی پس از مصرف دارو، دوز زیادی از مواد دارویی وارد بدن شده که پس از گذشت چند ساعت میزان آن کاهش می یابد و فرد مجبور می شود مجددا مقدار زیادی دارو را یکباره مصرف کند تا ظرف چند ساعت آینده مقدار آن کاهش یابد و این چرخه ادامه دارد. با پیشرفت تکنولوژی روش های جدیدی برای حل این مشکل ابداع شده است. در این روش بیمار پس از مصرف دارو، دوز بالایی از دارو را دریافت نمی کند. بلکه پس از مصرف دارو، سیستم رهایش دارو شروع به تراوش دوز تعریف شده ای می کند و این مقدار در طول مدت، ثابت باقی می ماند.در این مقاله به بررسی مختصری از نحوه عملکرد برخی از چارچوب های فلزی- آلی در تحویل کنترل شده دارو پرداخته می شود.

اصلاح سطح برای اعطای کاربردپذیری های جدید به اشیا و رابط ها بسیار مهم است. با این حال، از آنجایی که تعامل شیمیایی بین اصلاح کننده های سطحی و زیرلایه ها لازم است در یک مبنای مورد به مورد تنظیم شود، استراتژی های ساده و در عین حال همه کاره برای اصلاح سطحی چندین دسته نانومواد، از جمله واسطه های زیستی نادر و کمیاب می باشند. شبکه های فلزی فنولی MPNها به عنوان اصلاح کننده سطحی چندکاره بر اساس خواص به صورت جهانی پذیرفته شده مولکولهای فنولی، یعنی گروه های حاوی گالول و کاتکول نمودار گردیده اند. علاوه بر این، تعاملات پویا بین یون های فلزی و مولکول های فنولی کاربردها و عملکردهای اضافی را برای MPNها، از جمله عکس العمل های تحریک کننده ارائه می دهند. با توجه به علاقه به MPNها برای مهندسی نانومواد و واسطه های زیستی، این بررسی قصد ارائه یک مرور کلی از روند مونتاژ و روی همگذاری، خواص فیزیکی-شیمیایی و کاربردهای پوشش های MPN را دارد.

داروی سوتالول از دسته داروهای ضد آریتمی می باشد که برای درمان نامنظمی ضربان قلب استفاده می شود. ورود دارو به بدن مشکلاتی را به دنبال دارد که جهت کاهش عوارض، استفاده از نانو حامل های دارویی نظیر فولرن ها پیشنهاد گردید. مطالعه حاضر با هدف بررسی اثر نانوحامل فولرنی C60 بر واکنش پذیری سوتالول صورت گرفته است. در این کار، ابتدا با استفاده از آنالیز NBO در نرم افزار گوسین انرژی های بالاترین تراز اشغال شده HOMO و پایین ترین تراز اشغال نشده LUMO برای داروی سوتالول به تنهایی و سپس با اتصال آن به پایه نانو فولرن C60، محاسبه گردید. سپس مقادیر ماکزیمم بار الکترونی ∆Nmax، الکتروفیلیسیتیω، پتانسیل شیمیاییμ، سختی شیمیایی η و انرژی رزونانس برای دارو به تنهایی و متصل به نانو حامل به دست آمد. کلیه ساختارها با استفاده از نرم افزار گوسین در سطح نظری /6-311G DFT اپتیمایز شدند. نتایج این پژوهش نشان می دهد که اتصال دارو به نانو فولرن باعث افزایش الکتروفیلیسیتی و کاهش سختی شیمیایی آن می گردد و سختی شیمیایی آن کاهش می یابد. از طرف دیگر الکتروفیلیسیتی دارو پس از اتصال به نانو حامل افزایش می یابد. افزایش پتانسیل شیمیایی و الکتروفیلیسیتی و کاهش سختی شیمیایی دارو پس از اتصال به فولرن بیانگر افزایش واکنش پذیری و تاثیر بیشتر دارو خواهد بود.