نانو مقیاس
سال:1398 | دوره:6 | شماره:2 |تعداد مقالات:12

تولید نانوساختارهای خاص از واحدهای حلقوی کربن در زغال سنگ، آن را به عنوان یک منبع کربنی مناسب در سال های اخیر مورد توجه قرار داده است. با بررسی شرایط تولید مستقیم در فاز جامد که برای نخستین بار در این مطالعه انجام شده است، می توان مسیر فرآیندهای پیرولیز و کربوناسیون را به سمت تولید نانوساختارهای کربنی تغییر داد. در این مطالعه، نانولوله های کربنی آمورف حفره دار و نانومیله ها از کربونیزه کردن هم زمان و مستقیم زغال سنگ بیتومینوس در حضور 7 درصد وزنی از کاتالیزور های فروسن و نانوذرات مگنتیت تولید شد. دما و مدت زمان کربوناسیون به ترتیب º C800 و 60 دقیقه می باشد. نانولوله های کربنی آمورف با قطر خارجی 50 تا 200 نانومتر و دیواره 1 تا 2 نانومتر در حضور فروسن به عنوان کاتالیست تولید شد، در حالی که نانوذرات مگنتیت با قطر 70-50 نانومتر منجر به ساخت نانومیله ها با میانگین قطر بیرونی 80 نانومتر و در حد اندازه نانوذرات کاتالیست شد. نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری و پراش اشعه ایکس آنالیز شدند. نتایج نشان می دهد که نانوذرات آهن ناشی از تجزیه فروسن و نانوذرات مگنتیت در دمای º C800 منجر به رشد نانوساختارهای کربنی می شود.

در این پژوهش، تولید هیدروژن از طریق فرآیند شکافت آب روی فتوکاتالیست نانوساختار TiO2/clinoptilolite مورد ارزیابی قرار گرفت و اثر حضور پایه کلینوپتیلولیت بر روی فعالیت فتوکاتالیست، بررسی شد. در این راستا، فتوکاتالیست حاوی 30 وزنی از نانوتیتانیا روی کلینوپتیلولیت با استفاده از روش توزیع حالت جامد SSD تهیه شد. نمونه ها تحت آنالیزهای XRD، FESEM، BET، EDX، FTIR، PL و UV-vis مورد شناسایی قرار گرفتند. نتایج آنالیزهای شناسایی بیانگر این است که حضور کلینوپتیلولیت علاوه بر اینکه منجر به کاهش بازترکیب جفت های الکترون-حفره می شود، توزیع ذرات TiO2 را بهبود داده و از تشکیل کلوخه ها، روی سطح فتوکاتالیست، به میزان قابل توجهی می کاهد. میزان تولید هیدروژن بعد از گذشت زمان 4 ساعت برابر با 16/134 به دست آمد که تقریباً دو برابر مقدار آن توسط TiO2 خالص می باشد. فتوکاتالیست TiO2/clinoptilolite پس از 5 بار استفاده، کمترین افت فعالیت را داشت که نشان از پایداری و قابلیت استفاده مجدد این فتوکاتالیست می باشد.

در این پژوهش از جفت لایه Si/SiO2 برای طراحی یک بلور نوری یک بعدی به منظور کاربرد در فیلترهای نور مرئی استفاده شده است. در حالت عادی طیف عبور بلور نوری دارای یک محدوده طیف عبور ممنوعه است، اما با وارد کردن لایه TiO2 به عنوان یک لایه نقص در میان جفت لایه ها، یک شکاف عبور با عرض چند نانومتر در محدوده ممنوعه ایجاد می شود. در ادامه با یک نوآوری ساده و به کمک یک ساختار نسبتا قرینه موفق به ایجاد دو شکاف عبوری در محدوده طول موج های مرئی و مادون قرمز شدیم. بوسیله محاسبه ضرایب عبور و بازتاب، محل دو شکاف کاملا قابل مهندسی و تنظیم بودند. لازم به ذکر است که در برخی از ساختار ها سه شکاف قابل تنظیم ایجاد شد که می تواند کاربردهای متنوعی داشته باشد. محاسبات بر پایه روش ماتریس های انتقال 2×2 با استفاده از نرم افزار MATLAB انجام شده است.

امروزه سلول های خورشیدی ارگانیک به علت ویژگی هایی همچون انعطاف پذیری، وزن سبک و قیمت ارزان مورد توجه بسیاری قرار گرفته اند. با این وجود، هنوز هم بازدهی این سلول ها برای بسیاری از کاربردهای عملی نیازمند بهبود می باشد. ایندیوم تین اکساید ماده متداول به عنوان الکترود در سلول های خورشیدی ارگانیک است که از قابلیت انعطاف و استحکام مکانیکی پایینی برخوردار است. همچنین ذخایر محدود ایندیوم، تولید انبوه این الکترودها را با مشکل مواجه می سازد. در اینجا از آرایه ای از نانوحفره های متناوب پلاسمونیکی بر روی یک ورق نقره به عنوان الکترود در سلول های خورشیدی ارگانیک بدون ITO استفاده شده است. سلول خورشیدی حاصل با استفاده از شبیه سازی های مبتنی بر روش تفاضل محدود در حوزه زمان به منظور افزایش جذب لایه فوتو اکتیو تا حدود 60 تا 75 درصد در گستره طول موجی 400 تا 600 نانومتر طراحی شده است همچنین استفاده از نقره در این طرح منجر به کاهش هزینه ساختار و مناسب سازی آن برای سامانه های برداشت انرژی منعطف در مقیاس گسترده خواهد شد.

در این مقاله، رفتار نانوذرات جفت شده ی فلزی تحت تاثیر نور تابشی با مدل های مختلف بررسی شده است. جهت بررسی اثرات غیرموضعی از مدل ساده ی پیشنهادی و مدل هیدرودینامیکی استفاده می گردد. به منظور شبیه سازی نانوذرات فلزی، مدل ساده اثرات غیر موضعی را با جایگزین کردن فلز با لایه ی نازک کامپوزیت در مرز فلز-دی الکتریک بررسی می کند. شبیه سازی نانوذرات بر اساس روش المان متناهی انجام می گردد. طیف سطح مقطع خاموشی برای ساختار مورد نظر در مدل موضعی، غیرموضعی و مدل پیشنهادی مقایسه شده است. مدل های غیرموضعی جابجایی آبی را نسبت به مدل موضعی نشان می دهند که برای ساختار مورد بررسی، جابجایی آبی قله ی اول طیف سطح مقطع خاموشی 0/19 الکترون ولت می باشد. در شعاع های کوچک جابجایی آبی مدل غیرموضعی نسبت به مدل موضعی به طورآشکار بزرگ تر می شود. طیف سطح مقطع خاموشی برای شکاف های متفاوت رسم شده است. همچنین تاثیر افزایش شعاع نانوذرات نقره بر پارامتر میزان خاموشی مطالعه گردیده است. کاهش فاصله ی جدایی و شعاع نانوذرات موجب بزرگتر شدن قله های پلاسمون سطحی می شود که علت آن قوی تر شدن اثرات غیرموضعی است.

زیرلایه های SERS با روش خودساماندهی نانوذرات نقره بر بستر شیشه های عامل دار شده و با استفاده از APTES تهیه شدند. بدین منظور نانوذرات نقره به روش شیمیایی تر ساخته شد و توزیع اندازه آن با استفاده از پراکندگی پویای نوری، 35 نانومتر تعیین شد. از طیف سنجی مرئی-فرابنفش برای مشخصه یابی اپتیکی کلوئید نانوذرات و زیرلایه های تهیه شده استفاده گردید. نتایج نشانگر جابه جایی پیک پلاسمونی به سمت طول موج های بلندتر بعد از خودساماندهی نانوذرات می باشد. تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی توزیع یکنواخت نانوذرات نقره بر سطح شیشه را نشان می دهد. رنگدانه Rhodamine B به عنوان آنالیت برای مطالعه عملکرد زیرلایه در SERS بکار گرفته شد. هرچند در طیف های رامان ثبت شده از پودر و محلول های مولکول ردامین بی RB به دلیل فلورسانس زمینه هیچ سیگنال چشمگیری مشاهده نشد اما با استفاده از زیرلایه تهیه شده و اثرات خاموش کنندگی فلورسانس آن، مدهای رامان این مولکول در محلول 5-10 مولار به وضوح آشکارسازی شدند. با کاهش غلظت محلول به 6-10 مولار، شدت مدهای رامان بسیار کاهش یافت به نحوی که تنها برخی قله ها مشخص می باشند.

در این پژوهش سینتیک تبلور نانودانه ها در آلیاژ آمورف فاینمت در شرایط گرم کردن پیوسته مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور کالری متری تفاضلی روبشی در سرعت گرم کردن های مختلف روی نمونه های آمورف انجام گرفت. نتایج نشان می دهد که تبلور فاز آهن آلفا از حوالی دمای 450 درجه سانتی گراد شروع می شود. نتایج پراش اشعه ایکس ضمن تایید این نتایج اندازه نانوبلورهای تشکیل شده برای نمونه های آنیل شده در دماهای 450 و 550 درجه سانتی گراد به ترتیب 12 و 19 نانومتر نشان میدهد. بر اساس نتایج بدست آمده از کالری متری، انرژی اکتیواسیون متغیر واکنش با استفاده از روش ایزوکانورژنال پیشرفته ویازوکین محاسبه شد. مقادیر محاسبه شده نشان می دهد که انرژی اکتیواسیون تبلور در آلیاژ فاینمت با پیشرفت واکنش تغییر می کند و از 290 به 390 کیلوژول بر مول افزایش می یابد. تغییر انرژی اکتیواسیون با پیشرفت تحول نشان دهنده پیچیدگی و چند مرحله ای بودن واکنش نانوبلورین شدن است. محاسبه مدل واکنش بر اساس نتایج تجربی نشان می دهد که تحول نانوبلورین شدن به هیچ از مدل های تئوری منطبق نمی شود، ولی به مدل رشد سه بعدی کنترل شونده با فصل مشترک نزدیکتر از سایر مدل ها است. شکل کروی و هم محور نانودانه ها بر اساس نتایج میکروسکوپ الکترونی عبوری این نتایج را تایید می کند.

در این مقاله به بررسی نانوساختار گرافن-اکسید روی برای شناسایی و جداسازی گازهای دی اکسیدکربن و متان پرداخته شده است. در این محاسبات، مکانیسم جذب، ساختارهای الکترونی، چگالی حالت های الکترونی، فرآیندهای انتقال بار و رسانندگی الکتریکی سیستم در دمای اتاق برای پیکربندی های مختلف حاصل از جذب دی اکسیدکربن و متان بر گرافن– اکسید روی مطالعه شد. همه محاسبات با استفاده از نظریه تابعی چگالی و روش های DFT-GGA و vdW-DF انجام شده است. نتایج نشان داد این نانوساختار توانایی بالایی برای شناسایی و جداسازی گازهای متان و دی اکسیدکربن از یکدیگر دارد و از آن می توان به عنوان نانوحسگر برای شناسایی این گازها استفاده کرد. همچنین توانایی نانو ساختار گرافن– اکسید روی برای شناسایی گازهای متان و دی اکسید کربن توسط نتایح حاصل از تغییرات چگالی حالت های الکترونی، اوربیتال های الکترونی، طول پیوند و فرآیندهای انتقال بار نیز تایید شد. رسانندگی الکتریکی نانوحسگر گرافن– اکسید روی در دمای اتاق بعد از جذب گازهای متان و دی اکسید کربن تغییرات محسوسی را نشان داد که از آن می توان به عنوان یک شاخصه برای شناسایی این گازها استفاده کرد. نتایج حاصل با مطالعات تجربی و نظری منتشر شده برای مواردی که وجود داشت، بررسی و در توافق با یکدیگر می باشند.

در این تحقیق سیال خون به دو صورت با در نظر گرفتن نیوتونی و غیرنیوتونی با درصد های غلظت ذرات متفاوت در داخل یک میکروکانال مستطیلی سه بعدی که در محفظه حول محور عمودی با سرعت زاویه ای ثابت دوران می کند. تحت تاثیر جریان الکتریکی مستقیم قرار دارد، بررسی عددی شده است. نتایج عددی در تعداد نانو ذرات متفاوت در سیال نیوتنی و غیر نیوتنی استخراج شد و مشاهده گردید که افزایش تعداد ذرات، افزایش سرعت سیال در جهات مختلف را نشان می دهد. با افزایش کسر حجمی، فشار در امتدادکانال بیشتر می شود همچنین با بررسی عددی سرعت و نحوه توزیع ذرات نتیجه گیری شده است که تغییرات سرعت در سیال غیر نیوتنی بسیار کمتر از سیال نیوتنی می باشد و عملا جریان سیالات غیر نیوتنی به میدان الکتریکی قوی تر نیازمند است.

در این پژوهش اثر اندازه و شکل نانوساختار بر دمای کوری گادولینیم با شکل های کروی، نانومیله و لایه نازک بر اساس الگوریتم مونت کارلو و با استفاده از نرم افزار ومپایر شبیه سازی شده است. دمای کوری نانوذرات کروی گادولینیم با کاهش اندازه از 10 به 1 نانومتر، از 289 کلوین به 245 کلوین کاهش می یابد. مشاهده می شود دمای کوری نانومیله های گادولینیم، با افزایش قطر نانومیله در یک نسبت ابعادی ثابت و همچنین با طول ثابت، افزایش می یابد. بعلاوه، مشاهده می شود که با افزایش ضخامت لایه نازک گادولینیم، دمای کوری افزایش می یابد. در نهایت، داده های شبیه سازی، با معادلات معرفی شده توسط سایر محقیقن تطبیق و ثابت معادلات استخراج می شود.

متوتروکسات MTX به عنوان یک عامل شیمی درمانی این قابلیت را دارد که در درمان تومورهای مغزی به کار گرفته شود اما بدلیل عدم نفوذ کافی به پارانشیم مغز، کمتر مورد استفاده قرار می گیرد. با طراحی سیستم های مبتنی بر نانوفناوری، می توان بر این محدودیت ها غلبه کرد. در این مطالعه، به منظور بارگذاری متوتروکسات در حامل آلبومین سرم انسانی HSA، از روش سونیکاسیون استفاده شد. نتایج نشان داد که اندازه نانوذرات آلبومین حاوی متوتروکسات کمتر از 100 نانومتر بود. بعلاوه درصد محبوس سازی و بارگذاری دارو به ترتیب برابر 3 و 47 بودند. آنالیز حرارتی نانوذرات دلالت کرد که متوتروکسات به شکل آمورف است. همچنین پروفایل رهایش دلالت بر رهایش آهسته و کنترل شده متوتروکسات از نانوذرات در محیط خنثی را داشت. به علاوه نتایج دلالت بر کاهش اثر سمیت نانوذرات آلبومین حاوی متوتروکسات در مقایسه با داروی آزاد داشت. بنابراین فرمولاسیون ارائه شده می تواند پتانسیل بالایی در سیستم های دارورسانی به سلول های گلیوبلاستوما داشته باشد.

در این پژوهش، به توسعه آنتن های موج نشتی در باند مخابرات نوری و طول موج 1550 nm به منظور شکل دهی نور به طور دلخواه پرداخته شده است. در این راهکار، با بهره مندی از موجبرهای دورگه پلاسمونیک که تلفات کم و قابلیت مجتمع سازی بهتری دارند، به سنتز آنتنهای موج نشتی مدوله شده، خواهیم پرداخت. سنتز شکل پرتو در این آنتنها با ایجاد تغییرات در ضخامت لایه سیلیکونی موجبر دورگه پلاسمونیک حاصل می شود. تغییرات ایجاد شده در ساختار موجبر، تغییرات سرعت نور را به دنبال دارد و باعث می شود مقادیر متفاوت نشتی، حاصل شوند. در نهایت با مهندسی این مقادیر نشتی، به تامین شکل پرتو دلخواه می پردازیم. از مزایای راهکار پیشنهادی نسبت به پژوهش های گذشته، می توان به قابلیت تجمیع پذیری، تامین هر شکل پرتو دلخواه و پهنای باند بالای آنتنهای پیشنهادی، اشاره کرد. از کاربردهای آن نیز می توان به مواردی چون سیستمهای تشخیص فاصله به کمک نور، مخابرات نوری بی سیم و افزایش بازدهی سلولهای خورشیدی، اشاره کرد.