نانوذره مس: تفاوت میان نسخه‌ها

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
تفاوت جدیدتر ←
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
دیداریویکی‌متن
Masoud.Mkh (بحث | مشارکت‌ها)
۴۶ ویرایش‌ها
ایجاد یک مقاله نو از طریق ایجادگر
(بدون تفاوت)

نسخهٔ ‏۱۰ آوریل ۲۰۱۹، ساعت ۱۵:۴۱

یک نانو ذره¬ی مس، ذره ای از جنس مس با اندازه¬ی ۱ تا ۱۰۰ نانومتر است.[۱] مانند بسیاری از دیگر فرم¬های ]]نانوذره¬[[ها، یک نانوذره¬ی مس میتواند به وسیله¬ی فرایند¬های طبیعی یا از طریق ترکیب شیمیایی تشکیل شود.[۲] این نانوذره¬ها به دلیل کاربرد تاریخی همچون عامل رنگ¬آمیزی و کاربرد مدرن در زیست¬پزشکی شهرت دارند.

استفاده تاریخی

شکل یک:درخشندگی به وسیله¬ی اثر تداخل امواج نور بازتابیده از دو لایه¬ی نانوذرات مس در لعاب کوزه.

یکی از نخستین کاربرد¬های نانوذرات مس رنگ کردن شیشه و ]]سفالدر قرن نهم در بین¬النهرین(میان¬رودان[[) بود.[۱] این با ساختن یک لعاب از مس و نمک نقره و اضافه کردن آن به خاک کوزه¬گری انجام شد. وقتی کوزه در دما¬های بالا پخته می¬شد در شرایط کاهشی، یون¬های فلزی به بخش خارجی لعاب منتقل می¬شدند و به فلز کاهش پیدا می¬کردند.[۱] نتیجه نهایی دو لایه¬ی نانوذره¬ی فلز و با مقدار کمی لعاب در بین آنها بود. وقتی کوزه¬ی پخته شده در معرض نور قرار میگرفت، نور به لایه¬ی اول نفوذ پیدا کرده و از آن بازتابش میشد. نور نفوذ پیدا کرده از لایه¬ی اول توسط لایه¬ی دوم نانوذرات بازتابش پیدا می¬کرد و با نور بازتابش شده از لایه¬ی اول اثر ]]تداخل امواج[[ را ایجاد میکرد که باعث درخشندگی این لایه¬های کوزه میشد.[۲]

ترکیب

شکل ۲: یک روش ترکیب نانوذرات مس شامل نمک مس(II) هیدرازین کربوکسیلات است که متحمل واکنش فعال با هیدروژن رادیکال تولید شده با فراصوت میشود تا نانوذرات، هیدروژن پراکسید و هیدرازین کربوکسیلیک اسید تشکیل شود.

روش¬های مختلفی برای ترکیب کردن شیمیایی نانوذرات مس معرفی شده است. یک روش قدیمی آن شامل کاهش هیدرازین کربوکسیلات مس در یک محلول آبی با رفلاکس یا گرم کردن از طریق ]]فراصوت[[ در یک جو ساکن از آرگون است که نتیجه¬ی آن ترکیبی از اکسید مس و گروهی از نانوذرات مس است که به روش استفاده شده بستگی دارد.[۳] یک روش مدرن ترکیب، بهره بردن از ]]کلرید مسدر یک واکنش دمایی با سدیم سیترات(نمک میوه) یا میریستیک اسید[[ در یک محلول آبی شامل سدیم فرمالدهید سولفوکسیلات(SFS) برای بدست آوردن پودر نانوذره¬ی مس خالص است.[۴] درحالی که این ترکیبات نانوذرات مس پایدار را تولید میکنند، امکان کنترل اندازه و شکل نانوذرات مس وجود دارد. کاهش استیل استونات مس(II) در حلال ارگانیک به همراه آلیل¬آمین و ]]اسید اولئیک[[ باعث به وجود آمدن ساختار میله¬ای و مکعب¬شکل نانوذرات می¬شود ؛ درحالی که تنوع در دمای واکنش بر اندازه¬ی ذرات ترکیب شده تاثیر می¬گذارد.[۵] همانطور که در شکل نمایش داده شده است، روش دیگر ترکیب استفاده از نمک مس(II) هیدرازین کربوکسیلات با فراصوت یا گرما در آب برای به وجود آوردن واکنش فعال است. نانوذرات مس همچنین میتوانند با استفاده از ]]شیمی سبز ترکیب شوند تا اثر زیست¬محیطی واکنش کاهش یابد. کلرید مس میتواند فقط با استفاده از ال-آسکوربیک اسید (ویتامین ث[[) در یک محلول جامد گرمادیده کاهش یابد تا نانوذرات پایدار مس را تولید کند.[۶]

ویژگی¬ها

نانوذرات مس ویژگی های منحصر به فردی از جمله کاتالیزوری و فعالیت های ضد قارچ/ضد باکتری از خود نشان میدهند که در مس تجاری مشاهده نمی¬شود. اول از همه، نانوذرات مس دارای یک فعالیت کاتالیزوری بسیار قوی می¬باشند که می تواند آنرا به ناحیه سطحی کاتالیزوری بزرگ آنها نسبت داد. ، نانوذرات با اندازه های کوچک و تخلخل زیاد، زمانی که مورد استفاده به عنوان عامل در ترکیبات آلی هستند، قادر به دستیابی به عملکرد واکنش بالاتر و زمان واکنش کوتاه¬تر می¬باشند.[۷] در واقع، نانوذرات مس استفاده شده در واکنش تراکم یدوبنزن، باعث تبدیل حدود 88 درصد به بایفنیل شده اند، در حالی که مس تجاری تنها می-تواند باعث 43 درصد تبدیل شود.[۷] نانوذرات مس که بسیار کوچک و دارای نسبت سطح به حجم بالایی هستند نیز می توانند به عنوان ضد قارچ / ضد باکتری ها عمل کنند.[8] فعالیت ضد میکروبی بوسیله تعامل نزدیک آنها با غشاهای میکروبی و آزاد کردن یون¬های فلزی آنها در محلول، ایجاد می شود.[۸] همانطور که نانوذرات در محلولها به آرامی اکسید می شوند، یونهای مس از آنها خارج می شوند و وقتی که غشای چربی در نزدیکی آنها قرار دارد، آنها می توانند رادیکال های آزاد هیدروکسیل سمی ایجاد کنند. سپس، رادیکال های آزاد، لیپید ها را در غشای سلولی از طریق اکسیداسیون برای تخریب غشاء جدا می کنند. در نتیجه، مواد داخل سلولی از طریق غشاهای مخرب خارج می شوند؛ سلول ها دیگر قادر به حفظ فرآیندهای بیوشیمی پایه نیستند.[۹] در پایان، تمام این تغییرات داخل سلول که ناشی از رادیکال های آزاد هستند، باعث مرگ سلول می شود.[۹]

کاربرد¬ها

خاصیت کاتالیزوری

نانوذرات مس با فعالیت های کاتالیزوری عالی می توانند به سنسورهای طبیعی و الکتروشیمیایی اضافه شوند. واکنشهای احیا که در این سنسور ها استفاده می شوند، عمدتا غیر قابل برگشت هستند و همچنین نیاز به انرژی بیشتری برای اجرا دارند. در حقیقت، نانوذرات میتوانند واکنشهای احیا را برگشت¬پذیر کنند و در هنگام استفاده در سنسورها، توان حداکثر را کاهش میدهند.[۱۰]

شکل ۳: هیدروژل پلی آکریل آمید حاوی نانوذرات مس قادر به تعیین سطوح گلوکز در نمونه ای است که به ژل اضافه شده است. زمانی که گروه های اسید فنیل بورون در پلیمرهای هیدروژل، مولکول های گلوکز را درگیر می کنند، ژل متورم می شود. در نتیجه، نانوذرات مس با توجه به چگونگی نور حادث پراکنده شده توسط ژل از هم جدا می¬شوند. همانطور که سطح گلوکز کاهش می یابد، رنگ ژل از قرمز تا نارنجی به زرد تا سبز تغییر می کند.[۱۱]

یکی از نمونه ها یک سنسور گلوکز است. با استفاده از نانوذرات مس، سنسور نیازی به آنزیم ندارد و بنابراین نیازی به مقابله با تجزیه آنزیمی ندارد. [۱۲]همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، بسته به سطح گلوکز، نانوذرات در سنسور، نور را با یک زاویه متفاوت پخش می کنند. در نتيجه، نور پراکنده شده رنگ متفاوتي را براساس سطح گلوکز نشان مي دهد.[۱۱] در واقع، نانوذرات، سنسور را قادر می سازند که در دماهای بالا و pH های متفاوت پایداری نشان دهد و مقاومت بیشتری نسبت به مواد شیمیایی سمی داشته باشد.[12] علاوه بر این، با استفاده از نانوذرات، اسید آمینه بومی می تواند شناسایی شود. یک الکترود کربن روی صفحه ای چاپ شده با نانوذرات مس به عنوان یک سیستم سنجش پایدار و موثر برای تشخیص 20 اسید آمینه به کار می-رود.[۱۳]

میکروب¬زدایی

خاصیت آنتی باکتریال نانوذرات به دلیل اندازه بسیار کوچک و در نتیجه نسبت بالای سطح به حجم آن‌هاست؛ نسبت سطح به حجم بالا این امکان را برای نانو ذرات فراهم می‌کند تا مستقیما با غشاء میکروبی در تماس باشند. طی تحقیقی که توسط تعدادی از محققان دانشگاه فردوسی مشهد صورت گرفته، تاثیر حضور اکسید آهن به عنوان ناخالصی بر ویژگی‌های ساختاری و خواص ضد باکتری نانو ذرات اکسید مس تهیه شده به روش سل – ژل مورد بررسی قرار گرفته است. طی این تحقیق، نانوذرات مس با اندازه دانه 37 نانوم‌تر با درصدهای مختلفی از آهن به عنوان ناخالصی (0. 15، 0. 1، 0. 05، 0. 0) توسط روش شیمیایی سل- ژل در دمای 400 درجه سانتی گراد تهیه شده و تاثیر افزودن ناخالصی بر خواص آنتی باکتریال نمونه‌ها بررسی شده است. نتایج این آزمایش حاکی از آن است که خواص آنتی باکتریال نمونه‌های اکسید مس با افزودن ناخالصی آهن تا میزان 15% در برابر باکتری (Escherichia) E. Coliافزایش قابل ملاحظه‌ای خواهد داشت. همچنین در راستای بهره‌برداری از این ویژگی نانوذرات مس، اخیرا محققان دانشگاه صنعتی امیر کبیر با استفاده از این نانوذرات موفق به تولید پارچه‌های آنتی باکتریال شده‌اند که قابل استفاده در حوزه منسوجات پزشکی و خانگی است. به علت آنکه قیمت نانو ذرات مس در مقابل نانو ذرات نقره (که خاصیت آنتی باکتری بسیار بالایی دارند) کمتر است، این محققان بر آن شدند تا نانوذرات مس را جایگزین نانوذرات نقره در بافت منسوجات ضد باکتری کنند. خواص ضد قارچ، ضد باکتری و ضد میکروب نانوذرات مس آن را جهت استفاده در الیاف و منسوجات پزشکی از قبیل گاز استریل، لباس‌های مورد استفاده در بخش‌های در معرض آلودگی، نخ بخیه و... بسیار کاربردی کرده است. پارچه تولیدی توسط این دسته از محققان به دلیل آبگریزی (عدم خیس شوندگی سطح)، خواص مکانیکی بیشتر و نهایتا خاصیت ضد باکتری نسبت به پارچه‌های پنبه‌ای رجحان داشته و علاوه بر آن از ثبات بالایی حین شستشو برخوردارند چنانچه حتی بعد از سی مرتبه شستشو در شرایط استاندارد خاصیت ضد باکتریشان دستخوش تغییر زیادی نمی‌شود. همچنین طی اعلام ستاد توسعه فناوری نانو نخ‌های از جنس پلی استر با خاصیت آنتی باکتریال بدست آمده از نانوذرات نقره و مس در بافت فرش ماشینی بکار رفته و باعث شده‌اند تا فرش نهایی خاصیت ضد باکتری داشته و در مراکز پر رفت و آمد دچار بوگرفتگی نشود.خطای یادکرد: برچسب <ref> غیرمجاز؛ یادکردهای بدون محتوا باید نام داشته باشند. (). «عصر مس». دریافت‌شده در 2019/04/10. تاریخ وارد شده در |بازبینی= را بررسی کنید (کمک)<ref>



منابع

  1. ↑ ۱٫۰ ۱٫۱ ۱٫۲ Khan, F.A. Biotechnology Fundamentals; CRC Press; Boca Raton, 2011
  2. ↑ ۲٫۰ ۲٫۱ Heiligtag, Florian J.; Niederberger, Markus (2013). "The fascinating world of nanoparticle research". Materials Today. 16 (7–8): 262–271. doi:10.1016/j.mattod.2013.07.004. ISSN 1369-7021.
  3. ↑ Dhas, N.A.; Raj, C.P.; Gedanken, A. (1998). "Synthesis, Characterization, and Properties of Metallic Copper Nanoparticles". Chem. Mater. 10 (5): 1446–1452. doi:10.1021/cm9708269.
  4. ↑ Khanna, P.K.; Gaikwad, S.; Adhyapak, P.V.; Singh, N.; Marimuthu, R. (2007). "Synthesis and characterization of copper nanoparticles". Mater. Lett. 61 (25): 4711–4714. doi:10.1016/j.matlet.2007.03.014.
  5. ↑ Mott, D.; Galkowski, J.; Wang, L.; Luo, J.; Zhong, C. (2007). "Synthesis of Size-Controlled and Shaped Copper Nanoparticles". Langmuir. 23 (10): 5740–5745. doi:10.1021/la0635092.
  6. ↑ Umer, A.; Naveed, S.; Ramzan, N.; Rafique, M.S.; Imran, M. (2014). "A green method for the synthesis of Copper Nanoparticles using L-ascorbic acid". Matéria. 19 (3): 197–203. doi:10.1590/S1517-70762014000300002.
  7. ↑ ۷٫۰ ۷٫۱ Dhas, N. A.; Raj, C. P.; Gedanken, A. (1998). "Synthesis, Characterization, and Properties of Metallic Copper Nanoparticles". Chem. Mater. 10: 1446–1452. doi:10.1021/cm9708269.
  8. ↑ Ramyadevi, J.; Jeyasubramanian, K.; Marikani, A.; Rajakumar, G.; Rahuman, A. A. (2012). "Synthesis and antimicrobial activity of copper nanoparticles". Mater. Lett. 71: 114–116. doi:10.1016/j.matlet.2011.12.055.
  9. ↑ ۹٫۰ ۹٫۱ Wei, Y.; Chen, S.; Kowalczyk, B.; Huda, S.; Gray, T. P.; Grzybowski, B. A. (2010). "Synthesis of Stable, Low-Dispersity Copper Nanoparticles and Nanorods and Their Antifungal and Catalytic Properties". J. Phys. Chem. C. 114: 15612–15616. doi:10.1021/jp1055683.
  10. ↑ Luo, X.; Morrin, A.; Killard, A. J.; Smyth, M. R. (2006). "Application of Nanoparticles in Electrochemical Sensors and Biosensors". Electroanalysis. 18: 319–326. doi:10.1002/elan.200503415.
  11. ↑ ۱۱٫۰ ۱۱٫۱ Yetisen, A. K.; Montelongo, Y.; Vasconcellos, F. D. C.; Martinez-Hurtado, J.; Neupane, S.; Butt, H.; Qasim, M. M.; Blyth, J.; Burling, K.; Carmody, J. B.; Evans, M.; Wilkinson, T. D.; Kubota, L. T.; Monteiro, M. J.; Lowe, C. R. (2014). "Reusable, Robust, and Accurate Laser-Generated Photonic Nanosensor". Nano Letters. 14: 3587–3593. Bibcode:2014NanoL..14.3587Y. doi:10.1021/nl5012504. PMID 24844116.
  12. ↑ Ibupoto, Z.; Khun, K.; Beni, V.; Liu, X.; Willander, M. (2013). "Synthesis of Novel CuO Nanosheets and Their Non-Enzymatic Glucose Sensing Applications". Sensors. 13: 7926–7938. doi:10.3390/s130607926.
  13. ↑ Zen, J.-M.; Hsu, C.-T.; Kumar, A. S.; Lyuu, H.-J.; Lin, K.-Y. (2004). "Amino acid analysis using disposable copper nanoparticle plated electrodes". Analyst. 129: 841. Bibcode:2004Ana...129..841Z. doi:10.1039/b401573h.
برگرفته از «https://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=نانوذره_مس&oldid=25867684»