فهرست مطالب

دنیای نانو - پیاپی 69 (زمستان 1401)

فصلنامه دنیای نانو
پیاپی 69 (زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/03/02
  • تعداد عناوین: 6
|
  • معصومه محمدنژاد، نیوشا مختاری نکو صفحات 1-8

    در سال های اخیر، ایمنی مواد غذایی به یک نگرانی جهانی تبدیل شده است. حفظ ایمنی محصولات غذایی از مرحله ی پردازش تا سطح مصرف، برای جلوگیری از اثرات نامطلوب بر سلامت انسان و محیط زیست از چالش های مهم در صنعت غذایی است. بنابراین، شناسایی، حذف و کنترل آلودگی ها از زمان برداشت محصولات تا رسیدن به دست مصرف کننده همیشه ضروری خواهد بود. چارچوب های فلز-آلی، دسته ای از مواد کاربردی، دارای خواص فیزیکی و شیمیایی منحصربه فردی هستند که به عنوان یک فناوری نوین ایمنی مواد غذایی امیدوار کننده هستند. در این بررسی به کاربردهای نوین چارچوب های فلز-آلی و مواد مبتنی برآن ها در نظارت بر ایمنی مواد غذایی، پوشش نگهدارنده، بهداشت، حذف، تصفیه، بسته بندی و برچسب های تضمین اصالت کالا پرداخته می شود. هدف از این بررسی آشنایی بیشتر با شیمی چارچوب های فلز-آلی و تحقیقات مفید و کاربردی در زمینه ی ایمنی مواد غذایی است که به طور بالقوه منجر به پیشرفت های جدید در صنایع غذایی برای ایمنی و کنترل می شود.

    کلیدواژگان: چارچوب های فلز-آلی، نانو مواد، ایمنی مواد غذایی، بسته بندی، اصالت کالا
  • ساناز حقگو، مریم براتی صفحات 9-22

    از آنجاکه سمیت برخی از آلاینده های زیست محیطی مانند CO طی فرایندهای اکسایش کاهش می یابد، آشکارسازهای دقیق با قدرت بالا که توانایی اکسید کردن گاز نامبرده را داشته باشند، در شناسایی و حذف این آلاینده ی سمی بسیار کارآمد خواهند بود. اکسیدهای فلزی برای اکسایش CO نیازمند دماهای عملیاتی بسیار بالا بوده که عملا استفاده از آن ها را ناممکن و ناایمن می کند. بر اساس بررسی های انجام شده، پیش بینی می شود که هیبرید اکسیدهای فلزی و فولرن C60</sub> پتانسیل لازم برای کاتالیست کردن فرایند اکسایش گاز CO و در نتیجه حذف و کاهش سمیت آن را خواهند داشت. ترکیبات مبتنی بر مواد کربنی علاوه بر اینکه نسبت به سایر کاتالیست های اکسایش گازی مقرون به صرفه بوده، نیاز به دمای عملیاتی پایینی داشته و زیست سازگار نیز می باشند. در این مطالعه، جذب اکسیدهای فلزی Cu2</sub>O، ZnO و NiO بر فولرن C60</sub>، و سپس، خواص آشکارسازی آلاینده ی گازی CO توسط این نانوچندسازه ها به صورت نظری مطالعه شده است. تمامی محاسبات DFT در این مطالعه با استفاده ازنرم افزار G09، در سطح B97D/6-311G(d,p) انجام شده است. تیوری NBO برای بررسی انتقالات بار و نرم افزار AIM2000  برای بررسی ماهیت شیمیایی پیوندها استفاده شده اند. نتایج بدست آمده از محاسبات نشان می دهند که کمپلکس های MOx/C60</sub> و به ویژه NiO/C60</sub> جاذب بسیار قوی تری برای CO نسبت به C60</sub> بوده و همچنین، انتظار می رود که این کمپلکس ها از حساسیت نوری و الکتریکی بیشتری در گزینش پذیری گاز CO برخوردار باشند. افزون بر این، داده های حاصل از این پژوهش نشان می دهند که نانوچندسازه NiO/C60</sub> پتانسیل لازم برای فرایند اکسایش CO به CO2</sub> را فراهم می کند.

    کلیدواژگان: نانوچندسازه، NiO، اکسایش، آلاینده ی گازی
  • الهام نارنجی، مریم علیان نژادی، محمدباقر ضعیفی صفحات 23-38

    امروزه، لیزرهای نانوسیم ZnO برای کاربردهای جدید در پردازش و محاسبات اطلاعات نوری و به عنوان منابع تحریک در تحقیقات پزشکی و زیستی کاربردهای گسترده ای دارند. بنابراین، در این مقاله لیزر ZnO با طول موج عملکردی در ناحیه فرابنفش نزدیک (350 تا 400 نانومتر) مورد بررسی قرار می گیرد. نانوسیم های ZnO با ساختار بلوری ورتزیت به عنوان ماده فعال لیزر در نظر گرفته شده و مشخصه های نوری و اساس ایجاد تابش در خروجی لیزر ZnO مورد بررسی قرار می گیرد. بررسی ها نشان می دهد که برای ایجاد لیزر فرابنفش ZnO باید تا حد امکان نقص های ساختاری ماده فعال را کاهش داد. همچنین، برهم کنش نور-ماده در نانوساختارهای ZnO به طور چشمگیری قوی تر از بلورهای ماکروسکوپی است و این ویژگی نوری تحت تاثیر شکاف انرژی نواری، اندازه، شکل، جهت گیری و بلوری بودن نانوسیم ها قرار دارد. تک نانوسیم ZnO می تواند به دلیل اختلاف ضریب شکست با محیط اطراف به عنوان موجبر یا تشدیدگر به کار گرفته شود و مدهای تشدید شونده به ابعاد نانوسیم بستگی دارد.

    کلیدواژگان: اکسایتون، اکسید روی، پلاریتون، لیزر نانوسیم ZnO، نیم رسانا
  • مهسا مهدوی نیا، وحید نیاپاک، غلامرضا کیانی، ایوب کریم زادقویدل صفحات 39-47

    هدف از این پژوهش، ساخت حسگر رطوبتی بر پایه نانوذرات پایدار فاز آناتاز دی اکسید تیتانیم جهت بهبود خصوصیاتی عملکردی آن همچون حساسیت، زمان پاسخ و بازیابی است. برای این منظور، نانوذرات دی اکسید تیتانیم با روش آب گرمایی سنتز شدند و سپس مشخصات ساختاری نانوساختار تهیه شده، با میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که دی اکسید تیتانیوم سنتزی به شکل کره هایی با میانگین ابعاد nm 270هستند. برای تهیه حسگر رطوبتی نانوذرات تهیه شده به روش لایه نشانی تیغه ای بر روی مدار الکترود شانه ای لایه نشانی شد. یافته های پژوهش نشان داد که حساسیت حسگر تهیه شده فاز آناتاز در بازه رطوبت نسبی 98-40 %، Rair</sub>/RHumidity</sub>/%RH 81/12 است که در مقایسه با نمونه ایده آل پیشین که مبتنی بر فاز روتیل و آناتاز است 14درصد بهبود یافته است. همچنین، زمان پاسخ و بازگشت این حسگر به ترتیب 2 و 5/4 ثانیه اندازه گیری شد که نسبت به نمونه های پیشین به ترتیب بهبود 14 و 7 برابری داشت.

    کلیدواژگان: حسگر رطوبتی، نانو ذرات اکسید فلزی، فاز آناتاز، نانو ذرات اکسید تیتانوم
  • نسرین قزکوب، معصومه نادری صفحات 48-55

    در این پژوهش، نانوسیم های وانادات بیسموت (BiVO4) به روش حرارتی ساخته شدند. برای مشخصه یابی نانوسیم ها از آنالیزهای پراش پرتوی ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM)، طیف نگاری پراکندگی انرژی ((EDS، طیف سنج تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR) و طیف سنجی جذبی مریی- فرابنفش (UV-Vis) استفاده شده است. الگوی پراش پرتوی ایکس نشانگر تشکیل فاز تک میل برای نانوسیم ها است. آنالیزهای EDS و FTIR نشان دادند که نانوسیم ها حاوی عنصر ناخالصی نمی باشند. از بررسی تصویر FESEM معلوم گردید که متوسط اندازه طول و قطر نانوسیم ها به ترتیب برابر 3/2 میکرومتر و 83 نانومتر است. از آنالیز UV-Vis شکاف نوری 20/2 الکترون ولت حاصل شد که در محدوده نور مریی است. بررسی فعالیت فوتوکاتالیستی نانوسیم های وانادات بیسموت در تجزیه رنگ قرمز کنگو نشان داد که نانوسیم های وانادات بیسموت کاندیدای مناسبی جهت استفاده فوتوکاتالیستی و تجزیه مواد آلی به کمک نور خورشید می باشند.

    کلیدواژگان: نانوسیم، وانادات بیسموت، تک میل، فوتوکاتالیستی، قرمز کنگو
  • محمدرضا مقدم منش، سارا حسین زادگان صفحات 56-60

    هتروسیکل ها ترکیبات آلی حلقوی هستند که در ساختار آن ها هترواتم وجود دارد. این ترکیبات مواد زیست فعال بوده و افزون بر طبیعت و فعالیت های زیستی بدن، در ساختار اکثر داروها وجود دارند. استفاده از نانوذرات به عنوان کاتالیست یک از روش های نوین در سنتز ترکیبات آلی و هتروسیکل ها است. مهمترین مزیت های استفاده از نانوکاتالیست ها عبارتند از قابلیت منطبق بودن با اصول شیمی سبز و قابلیت استفاده مجدد، کاهش زمان انجام واکنش، بازده بالای محصولات. گزارشاتی از نانوذرات منیزیم اکسید به عنوان کاتالیست در شیمی آلی و سنتز ترکیبات هتروسیکلی صورت گرفته است. در این مقاله به بررسی برخی از کاربردهای کاتالیستی نانوذرات منیزیم اکسید می پردازیم.

    کلیدواژگان: هتروسیکل ها، فعالیت کاتالیستی، نانوذرات منیزیم اکسید، شیمی سبز
|
  • masoumeh mohammadnejad, Niosha Mokhtari Nekoo Pages 1-8

    In recent years, food safety has become a global concern. Maintaining the safety of food products from the processing stage to the level of consumption, to prevent adverse effects on human health and the environment is one of the important challenges in the food industry. Therefore, it will always be necessary to identify, remove and control contamination from the time of harvesting the products until reaching the consumer. Metal-organic frameworks, a class of functional materials, have unique physical and chemical properties that are promising as a new technology in food safety. In this review, the new applications of MOFs and MOF-based materials in monitoring, covering preservation, hygiene, removal, purification, packaging, and authenticity guarantee labels are discussed. The purpose of this review is to learn more about MOF chemistry and applied research in the field of food safety, which potentially leads to new developments in the food industry for safety and control.

    Keywords: Metal-organic frameworks, nanomaterials, food safety, packaging, product authenticity
  • Sanaz Haghgoo, maryam barati Pages 9-22

    Since the toxicity of some environmental pollutants such as CO decreases during oxidation processes, high-adsorption sensors with the ability of oxidizing this gas are very effectual in detecting and removing it. Metal oxides for oxidation of CO require very high operating temperatures, which makes their use practically impossible and unsafe. According to the investigations, it is predicted that the hybrid of metal oxides and fullerene C60 will have the desired potential to catalyze the oxidation process of CO gas and thus eliminate and reduce its toxicity. Carbon based compounds, in addition to being more cost-effective than other gas oxidation catalysts, require low operating temperatures and are biocompatible. In this study, the adsorption of metal oxides Cu2O, ZnO and NiO on fullerene C60, and also CO sensing properties of these nanocomposites have been theoretically studied. All DFT calculations in this study were performed using G09 software at the B97D/6-311G(d,p) level. NBO theory to analyze charge transfers and AIM2000 software to investigate the chemical nature and strength of bonds have been used. The obtained results from the calculations show that MOx/C60 complexes and especially NiO/C60 are much stronger adsorbent for the CO than the C60 is. It is also expected that these complexes have more optical and electrical sensitivity in the selectivity of the CO gas. In addition, the results of this research show that the NiO/C60 nanocomposite has the necessary potential for the oxidation process of the CO to CO2.

    Keywords: Nanocomposite, NiO, oxidation, gas pollutant
  • Elham Naranji, Maryam Aliannezhadi, Mohamadbagher Zaefi Pages 23-38

    Today, ZnO nanowire lasers are widely used for new applications in optical information processing and computing, and also as excitation sources in medical and biological researches. Therefore, in the paper, the ZnO laser with a lasing wavelength in the near ultraviolet region (350 to 400 nm) is investigated. ZnO nanowires with the wurtzite crystal structure are considered as the active medium of the laser, and the optical characteristics and the basis of generated radiations at the output of the laser are analyzed. Studies show that the structural defects of the active medium of a ZnO ultraviolet laser should be reduced as much as possible to achieve lasing. Also, the light-matter interactions in ZnO nanostructures are significantly stronger than in macroscopic crystals, and this optical property is influenced by the energy bandgap, size, shape, orientation, and crystallinity of the ZnO nanowire. A single ZnO nanowire can be used as a waveguide or resonator due to the difference in its refractive index with the surrounding medium, and the resonant modes depend on the dimensions of the nanowire.

    Keywords: Exciton, zinc oxide, polariton, ZnO nanowire laser, semiconductor
  • Mahsa Mahdavinia, Vahid Niapak, Gholamreza Kiani, Ayub Karimzad Ghavidel Pages 39-47

    The aim of this research is to fabricate a humidity sensor based on stable nanoparticles of anatase phase of titanium dioxide, for improving its characteristics such as sensitivity, response time and recovery. For this purpose, titanium dioxide nanoparticles were synthesized by hydrothermal method, then the structural characteristics of the prepared nanostructure were examined by a scanning electron microscope. The results showed that the synthetic titanium dioxide is in the form of spheres with the average dimension of 270 nm. To prepare the humidity sensor, the prepared nanoparticles were deposited on interdigitated electrode using the blade deposition method. The research’s findings indicated that the sensitivity of the prepared anatase phase sensor is 12.81 (Rair/RHumidity)/%RH in the relative humidity range of 40-98%, improved 14% compared to the previous ideal sample which was based on rutile phase and anatase. Also, the response and recovery times of this sensor were measured as 2 and 4.5 seconds, respectively, which were 14 and 7 times higher than the previous samples.

    Keywords: Humidity sensor, Metal oxide nanoparticles, Anatase phase, Titanium oxide nanoparticles
  • Nasrin Ghazkoob, Masoumeh Naderi Pages 48-55

    In this research, bismuth vanadate (BiVO4) nanowires were made by hydrothermal method. To study the crystal structure, morphology, optical and photocatalytic properties of the samples, the X-ray diffraction analysis (XRD), field emission scanning electron microscopy (FESEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) and ultraviolet– visible spectroscopy (UV-Vis) were used. The XRD patterns were indicated that the bismuth vanadate nanowires have a monoclinic structure. From EDS and FTIR analysis, it was found that nanowires do not contain impurities. From FESEM image, it was found that the average length and diameter of nanowires are 2.3 micrometers and 83 nanometers, respectively. The UV-Vis analysis was revealed the bismuth vanadate nanowires have an optical gap of 2.20 eV, which is in the visible light range. Investigating the photocatalytic activity of bismuth vanadate nanowires in the photodegradation of Congo red showed that bismuth vanadate nanowires are suitable choice for photocatalytic use and decomposition of organic matter with the help of sunlight.

    Keywords: Nanowire, Bismuth vanadate, Monoclinic, Photocatalytic, Congo red