فهرست مطالب

دنیای نانو - پیاپی 68 (پاییز 1401)

فصلنامه دنیای نانو
پیاپی 68 (پاییز 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/09/15
  • تعداد عناوین: 7
|
  • نغمه غلامعلی زاده، سعیده مزینانی*، مجید عبدوس، علی محمد بازرگان صفحات 1-7
    مطالعه ی الکترونیک چاپی یکی از عناصر مهم در تحولات تولید صنعتی است. جهت نیل به این مهم، در پژوهش حاضر، الف) یک الکترود بر پایه ی جوهر رسانای گرافن با استفاده از فرآیند چاپ صفحه ای چاپ شد، ب) شرایط پخت در هوا برای جوهر گرافن اعمال شد، و ج) تثبیت آنزیم (با استفاده از گرافن سه بعدی) و عملکرد الکتروشیمیایی حسگر زیستی چاپ شده بررسی شد. این روش تولید حسگر زیستی مقیاس پذیر خصوصیات قابل توجهی مانند حساسیت بالا  𝜇A.mM-1.cm-2769/9 دارد و محدوده خطی آنmM  0/2 تا 16 برای نظارت بر قند خون انسان در طول روز در زمان پاسخ کوتاه مناسب است.
    کلیدواژگان: الکترونیک چاپی، جوهر رسانای گرافنی، زیست حسگر گلوکز، حسگر زیستی منعطف
  • مریم عظیم زاده ایرانی* صفحات 8-13

    شبیه سازی دینامیک مولکولی شاخه ای شناخته شده درعلم بیوانفورماتیک است که پیچیدگی فرایندهای زیستی را در محیط دینامیک آبی مشابه جهان سلولی و در مقیاس نانو مورد مطالعه قرار می دهد. در طول پنج دهه گذشته از انجام اولین شبیه سازی دینامیک مولکولی بر یک پروتیین، ادراک زیست شناسی از ساز و کار فرایندهای مولکولی از چندین منظر به وسیله این شبیه سازی ها متحول شده است. در این مقاله، ضمن مروری بر مهم ترین مطالعات شبیه سازی دینامک زیست مولکول ها به تشریح سه نقطه اصلی تحول ایجاد شده پرداخته می شود. این نقاط شامل: تاخوردگی پروتیین ها، نقش غشای سلولی در عملکرد گیرنده ها و تاثیر مولکول های آب است. نهایتا نحوه تعیین زمان شبیه سازی و تعداد اتم ها در سیستم بررسی می شود.

    کلیدواژگان: شبیه سازی دینامیک مولکولی، تا خوردگی پروتئین، غشای سلول، گیرنده سلولی، حلال آب
  • جعفر عظمت* صفحات 14-21
    در فرایندهای صنعتی مختلف از جمله صنایع داروسازی از حلال های مختلفی استفاده می شود که این حلال ها به صورت پساب صنعتی وارد محیط زیست می شوند. اگر بتوان مخلوط حلال های استفاده شده در فرایندهای صنعتی را از هم جداسازی کرده تا به حلال های خالص دست پیدا کرد، به دو هدف عمده می توان رسید. نخست، مانع از ورود این حلال های آلی به محیط زیست شده و دوم، می توان دوباره از این حلال ها استفاده کرد و مانع از دور ریز آنها شد. بر این اساس، در این پژوهش دو حلال آلی متانول و اتانول مورد توجه قرار گرفته و جداسازی مخلوط آنها بررسی شده است. برای جداسازی این مخلوط از غشاء نانوساختار دو بعدی گرافن اکسید استفاده شده است. نتایج نشان داد با ایجاد ساختار لایه ای از این غشاء با فاصله مناسب لایه ها از همدیگر، می توان غشایی با انتخاب پذیری خوب نسبت به مولکول های متانول ایجاد کرد. همچنین، می توان از این نوع غشا برای جداسازی سایر مخلوط حلال ها نیز استفاده کرد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی دینامیک مولکولی، جداسازی، متانول، اتانول، گرافن اکسید لایه ای
  • زهرا دهقانی، فاطمه استواری*، عباس فرجی الموتی صفحات 22-27
    برای مشخصه یابی ساختار نانوصفحات اکسید گرافن، از آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی-عبوری (TEM)، و طیف سنجی رامان و فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR) استفاده شده است. نتایج، نشان دهنده وجود لایه های نازک اکسید گرافن است که دارای ساختار کریستالی مناسب با پیک حدود 10 درجه و نسبت ID/IG حدود 0.99 است. همچنین، با استفاده از روابط کرامرز-کرونیگ و به دست آوردن ضریب شکست، ضریب خاموشی و ضرایب دی الکتریک آنها با آنالیز طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR)، مدهای فونونی نوری، طولی و عرضی، برای این ماده محاسبه شد. سپس، ویژگی های نوری غیرخطی با استفاده از روش جاروب Z تک پرتو با استفاده از لیزر Nd:YAG پیوسته با طول موج 532 نانومتر به دست آمد. نتایج جاروب Z  نشان می دهد که نانوصفحات اکسید گرافن دارای پدیده خود همگرایی و جذب دوفوتونی است. همچنین، یک شاخص شایستگی (FOM) مناسب با این نانوصفحات به دست آمد.
    کلیدواژگان: نانوصفحات اکسید گرافن، طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه، روابط کرامرز-کرونیگ، شاخص شایستگی، جاروب Z
  • ایوب کریم زادقویدل*، مهسا مهدوی نیا، غلامرضا کیانی صفحات 28-42
    هدف این پژوهش، ساخت حسگر مبتنی بر نیم رسانا اکسید فلزی تری اکسید تنگستن، با قابلیت آشکارسازی گاز استون حاصل از بازدم است. مشخصات ساختاری نمونه تهیه شده، توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و دستگاه پراش پرتو ایکس مورد بررسی قرار گرفت. مشخصه یابی نانوذره و نمونه نانوساختار کروی متخلخل سنتز شده توسط آنالیز های DLS،BET  و BJH  انجام شد. پودرهای به دست آمده، به روش ته نشینی بر روی الکترودهای شانه ای لایه نشانی شده و مقاومت الکتریکی الکترودها در معرض استون و تعدادی از گاز های فرار اندازه گیری شد. به منظور بررسی قدرت انتخاب گری حسگرها، حساسیت آن ها به چند نمونه از گازهای آلی فرار با افزایش دمای حسگر به C° 200 و C° 300 نیز مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که استفاده از نانوساختارهای متخلخل تری اکسید تنگستن در غلظت های کمتر ازppm  5 ، با عملکرد خطی بسیار مطلوب، حساسیت حسگری معادل %/ppm 44/44 را ارایه می کند. ارزیابی های کمی اثبات کرد قدرت انتخاب‎ گری همین نانوساختار نسبت به غلظت ppm 8/1 از استون به عنوان غلظت آستانه ی نشانگر زیستی دیابت نوع اول ، در حضور چندین گاز آلی مزاحم بسیار عالی و بهبود 6 برابری را نشان داد. پاسخ حسگر در غلظت های معینی از استون نسبت به سایر مراجع به میزان 8 درصد برتری داشته است. همچنین، حسگر ساخته شده با زمان پاسخ 18 ثانیه ای واکنش سریع تری دارد که در مقایسه با بهترین نمونه ی ارایه شده در حدود 21 درصد بهبود یافته است.
    کلیدواژگان: نانوحسگر، استون، نیمه هادی های اکسید فلز، تری اکسید تنگستن، دیابت نوع اول، نشانگر زیستی
  • فاطمه غضنفری، زرین اسحاقی* صفحات 43-50
    هدف از پژوهش حاضر، بررسی تاثیر نانو چندسازه های بر پایه نانو لوله   کربنی بر روی ساختار پودر فلوک بر پایه پلی استراست. خاصیت هدایت الکتریی الیاف فلوک افزایش یافت که تاثیر بسیار زیادی در عملکرد در صنعت خودرو سازی دارد. به این صورت که هر چه خاصیت هدایت الکتریکی فلوک بالاتر باشد با پراکندگی و یک نواختی بهتری روی سطح پخش می شود. در صنعت خودرو از پودر فلوک برای قطعات آب بندی خودرو مانند: گردگیر های داخلی و خارجی، آب گیرهای داخلی و خارجی، دور کلاف  شیشه ی خودرو و غیره استفاده می شود. با توجه به اهمیت این مواد درصنعت تولید، خواص تولیدی آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است، یکی از ویژگی های مورد نظر، داشتن رطوبت است، شکل هندسی و اندازه ی الیاف نیز تاثیر بسیار زیادی در فرایند تولید دارد. هدایت الکتریکی این مواد در فرآیند تولید قطعات خودرو بسیار مهم است، در این روش از نانو ذرات استفاده شد و نتایج به دست آمده مطلوب بود. شکل هندسی فلوک و طول الیاف فلوک با دستگاه فلوک این اسپک بررسی شد و اندازه ی ذرات فلوک باید در حالت بهینه بین0/4 -0/7میلی متر باشد. نتایج نشان داد پس از اصلاح با مواد نانو چندسازه به ساختار فلوک آسیب نرسیده است و اندازه آن ها بین 05/0و0/4و... است. پس از اصلاح الیاف فلوک، ذرات نانو چندسازه به صورت یک نواخت بر روی الیاف فلوک بخش شده اند و هیچ آسیبی به ساختار اولیه نمونه نزده است. ساختار و شکل ظاهری فلوک پیش وپس از اصلاح با نانوچندسازه ها تغییری نکرده است. قطر خارجی نانولوله های کربنی بر اثر عامل دار شدن کاهش می یابد که می تواند به علت زدوده شدن کربن بی شکل از نانولوله های کربنی بر اثر اکسایش باشد.
    کلیدواژگان: نانو چندسازه، نانو لوله ی کربنی، ساختار پودر فلوک
  • محمد ملکی، علیرضا صلابت*، مجید مهدیه صفحات 51-61

    در این کار پژوهشی، برای نخستین بار نانوذرات طلا و نقره، با استفاده از اگزوپلیساکارید استخراج شده از محیی کشیت ریزبل ی پورفیریدیوم پورپوریوم، با موفقیت سنتز شدند و سپس فعالیت ضدباکتری آنها مورد ارزیابی قیرار گرفیتد در ایین روگ اگزوپلیی- ساکارید افزون بر احیای یونهای فلزی طلا و نقره نقش پایدارسازی نانوذرات سنتز شده در محلول آبی را نیز بیه عدیده دارنیدد بیه منظور تایید تشکیل نانوذرات سنتز شده از طیف سنجی مریی- فرابنفش استفاده شدد همچنین، به منظیور تعییین انیدازه و ریخیت- شناسی نانوذرات سنتز شده از میکروسکوپ الکترونی ع وری استفاده شدد در پایان، خواص ضدباکتری نانوذرات سنتز شده، بیر روی دو نوع باکتری گرم مث ت انتروکوکوس فکالیس و باکتری گرم منفی اشریشیا کلی، مورد ارزیابی قرار گرفتد بدین منظور، از آزمیون دیس دیفیوژن استفاده شد که در نتیجه آن مشخص شد این نانوذرات پایدار شده فعالیت ضدباکتری قابل توبدی دارندد همچنیین نانوذرات نقره پایدار شده با اگزوپلیساکارید فعالیت ضدباکتری بدتری نس ت به نانوذرات طلای پایدار شده با اگزوپلیساکارید از خود نشان میدهند.

    کلیدواژگان: اگزوپلی ساکارید، ریزجلبک، سنتز سبز، ضدباکتری، نانوذرات طلا، نانوذرات نقره
|
  • Naghmeh Gholamalizadeh, Saeedeh Mazinani *, Majid Abdouss, Ali Mohammad Bazargan Pages 1-7
    The study of printed electronics is one of the important elements in the development of industrial productions. To achieve this, in the present study, a) an electrode based on conductive graphene ink was printed using a screen printing process, b) an air-curing condition was applied to graphene ink, and c) enzyme stabilization (using 3D graphene) and the electrochemical performance of the printed biosensor were investigated. This method of producing scalable biosensors has significant characteristics such as high sensitivity769.9 𝜇A.mM-1.cm-2 , and its linear range of 0.2 to 16 mM is suitable for human blood sugar monitoring in a short response time during a day. The results signified high selectivity against interfering species such as ascorbic acid and lactose, and high repeatability and reproducibility with low relative standard deviation values of 1.04% and 1.5%, respectively, for the device. No considerable reduction in the printed electrochemical biosensor (PEB) performance was observed after bending cycles of up to 100, indicating the high flexibility of the biosensor. The PEB presented a great potential to be used as a personalized health monitoring device in complex biological fluids.
    Keywords: Printed electronics, Graphene Conductive Ink, Glucose Biosensor, Flexible Biosensor
  • Maryam Azimzadeh Irani * Pages 8-13

    Molecular dynamics (MD) simulation is a well-known subject in the field of bioinformatics. MD simulations study the complexity of biological processes in the aqueous dynamic environment similar to the cellular world at the nanoscale. Over the last five decades since the first molecular dynamics simulations were performed on a protein, the biological understanding of the mechanism of molecular processes has been transformed from several perspectives by these simulations. In this review article, the most important molecular dynamics simulation studies on the biological systems are discussed. While reviewing the most important studies, the focus would be on the three main breakthroughs in this field. These Three turning points include: protein folding, the role of the cell membrane in the function of the cell receptors and the effect of water molecules in MD simulations. Finally, the means of determining the simulation time and the number of atoms in the system are discussed.

    Keywords: Molecular Dynamics Simulation, Protein folding, Cell membrane, Cell receptor, Water solvent
  • Jafar Azamat * Pages 14-21
    Various solvents are used in different industrial processes such as the pharmaceutical industry, and these solvents enter the environment as industrial effluents. Two major goals can be achieved, if it is possible to separate the mixture of solvents used in industrial processes. Firstly, the entry of these organic solvents into the environment is prevented, and secondly, these solvents can be reused and prevented from being discarded. Based on this, in this research, two organic solvents including methanol and ethanol have been considered and the separation of their mixture has been investigated. Two-dimensional graphene oxide nanostructured membrane has been used to separate this mixture and the molecular dynamics simulation method has been used. The results showed that by forming a lamellar structure of graphene oxide membrane (with proper distance between the layers), a membrane with good selectivity relative to methanol molecules was obtained. This type of lamellar membrane can also be used to separate other mixed solvents.
    Keywords: Molecular Dynamics Simulation, Separation, Methanol, Ethanol, Lamellar graphene oxide
  • Zahra Dehghani, Fatemeh Ostovari *, Abbas Faraji Alamuti Pages 22-27
    X-ray diffraction pattern (XRD), Transmission electron microscope (TEM), Raman spectroscopy and Fourier transform infrared (FTIR) are used to characterize the structure of graphene oxide nanosheets. The results show the presence of thin graphene oxide layers, which have a suitable crystal structure with a peak of about 10 degrees and a ratio of ID/IG about 0.99. Also, by employing Kramers-Kronig (KK) relations and obtaining their refractive index, extinction coefficient and dielectric function via FTIR spectroscopy, the optical phonon modes, the transverse optical phonon (TO) and the longitudinal optical phonon (LO), of this material have been calculated. Then, the nonlinear optical (NLO) properties were obtained through the single-beam Z-scan method using a continuous wave (CW) Nd:YAG laser with a wavelength of 532 nm. The Z-scan results show that graphene oxide nanosheets have the phenomena of self-focusing and two photon absorption (TPA). In addition, a suitable figure of merit (FOM) was obtained for these nanosheets.
    Keywords: Graphene oxide nanosheets, FTIR spectroscopy, Kramers-Kronig relations, Figure of merit, Z-scan
  • Ayub Karimzad Ghavidel *, Mahsa Mahdavinia, Gholamreza Kiani Pages 28-42
    The aim of this research is the fabrication of nanosensor based on the metal oxide semiconductor tungsten trioxide with the ability to detect acetone gas from exhalation. The structural characteristics of the prepared samples were examined by scanning electron microscope and X-ray diffraction. The characterization of synthesized and porous spherical nanostructure were performed by DLS, BET and BJH analyses. The obtained powders were coated on an inter-digitated electrode by deposition method and the electrical resistivity was measured exposed to acetone and some volatile gases. In order to evaluate the sensore selectivity of the sensors, their sensitivity to several samples of volatile organic gases was also examined by increasing the temperature of the sensor to 200°C and 300°C. The obtained results showed that using of tungsten trioxide porous nanostructures in concentrations less than 5 ppm, with very promising linear performance, offers a sensor sensitivity of 44/44 %/ppm. Quantitative evaluations proved that the sensor selectivity of this nanostructure is excellent to acetone at the concentration of 1.8 ppm as the threshold concentration of type 1 diabetes biomarker in the presence of several disturbing organic gases. The response of the sensor in certain concentrations of acetone has been superior to other references. The fabricated sensor with a response time of 18 seconds reacts faster, which is improved by about 21% compared to the best sample presented.
    Keywords: nanosensor, Acetone, Metal oxide semiconductors, Tungsten trioxide, Type 1 Diabetes, biomarker
  • Fatemeh Ghazanfari, Zarrin Eshaghi * Pages 43-50
    The aim of this study was to investigate the effect of carbon nanocomposites based on carbon nanotubes on the structure of flock powder (polyester). Modified flock was prepared in the presence and absence of CTAB. Investigations showed that the geometric shape of the flock and the length of the flock fibers were investigated by the flock device of this spec, and the particle size of the flock should be optimally between 0.4-0.7 mm. The results showed that after modification with nanocomposite materials, the flock structure was not damaged and their size is between 0.5, 0.4 and..... After modifying the flock fibers, the nanocomposite particles were evenly distributed on the flock fibers and did not cause any damage to the original structure of the sample. The structure and appearance of the flock did not change before and after modification with nanocomposites. The outer diameter of carbon nanotubes decreases due to functionalization, which can be due to the removal of amorphous (amorphous) carbon from carbon nanotubes due to oxidation.
    Keywords: Nanocomposite, Carbon Nanotube, flock powder structure
  • Mohammad Maleki, Alireza Salabat *, Majid Mahdie Pages 51-61

    In this research work, for the first time, gold and silver nanoparticles were successfully synthesized using exopolysaccharide extracted from the culture medium of porphyridium purpureum microalgae and then their antibacterial activity was evaluated. In this method, in addition to reducing the metal ions of gold and silver, exopolysaccharide also play a role in stabilizing the nanoparticles synthesized in aqueous solution. UV-Vis spectroscopy method was used to confirm the formation of synthesized nanoparticles. Also, transmission electron microscopy (TEM) was used to determine the size and morphology of the gold and silver nanoparticles synthesized using microalgae exopolysaccharide. Finally, the antibacterial activity of nanoparticles synthesized using exopolysaccharide derived from microalgae was evaluated on two types of gram-positive bacteria (E. Faecalis) and gram-negative bacteria (E. coli). For this purpose, disk diffusion test was used, as a result of which it was found that these stabilized nanoparticles have significant antibacterial activity. Exopolysaccharide-stabilized silver nanoparticles also show better antibacterial activity than exopolysaccharide-stabilized gold nanoparticles.

    Keywords: Exopolysaccharide, Gold nanoparticles, Green synthesis, microalgae, Silver nanoparticles