فصلنامه دنیای نانو
پیاپی 39 (تابستان 1394)

ساخت ابرخازنهایی با دانسیته انرژی بالا همراه با حفظ دانسیته توان و طول عمر بالا یک چالش مهم بر سر راه کاربردی شدن و گسترش آنها محسوب می شود. گرافن با ویژگی های منحصر به فردش همچون سطح، رسانایی الکتریکی و استحکام مکانیکی اش افقی روشن در پیشروی این هدف گشوده است. ساخت الکترودهای بر پایه گرافن بویژه ساختارهای کامپوزیتی گرافن / اکسید فلزی توانسته است ظرفیتهای خازنی قابل ملاحظهای را نشان داده و همچنین این بستر دوبعدی کربنی توانسته است طول عمر اکسیدهای فلزی را بطور چشمگیری بهبود ببخشد. در این مقاله مروری بر انواع ابرخازنها می شود و ساختارهای مختلف که به منظور افزایش عملکرد آنها مورد استفاده قرارگرفته است معرفی شده و نقش گرافن در ساختار الکترود ابرخازن و مدل های ساختاری کامپوزیت گرافن/ اکسید فلزی بررسی می شود.

رشد سریع نانوتکنولوژی موجب ایجاد پیشرفت های جدید در علوم و فناوری گردیده اما در مقابل به طور همزمان نگرانی هایی در مورد خطر استفاده از نانو مواد بر سلامتی افزایش یافته است. اخیرا انواع مختلفی از نانو ذرات در حوزه های مختلف پزشکی قانونی همچون کاغذ, جوهر, اسناد امنیتی و اثر انگشت استفاده می شود. با وجود چشم انداز روشن در در مواردی استفاده از نانو ذرات در علوم قضایی، قرارگیری پرسنل آزمایشگاه با نانو ذرات ممکن است اثرات سوء را در شکل بیماری های جدی برای آنها بهمراه داشه باشد. هدف از این مطالعه بررسی اثرات مثبت و منفی استفاده از نانو ذرات بمنظور حل اثرات احتمالی جانبی آنها در کاربردهای پزشکی قانونی برای ایجاد محیطی امن می باشد.

اکسید تیتانیم با اندازه ذره کمتر از 100nm خواص جالبی را به ویژه درکاتالیستها به دلیل افزایش نمایی سطح ویژه با کاهش اندازه ذرات نشان میدهند. رنگدانه های سفید اکسید تیتانیم با اندازه ذره 300nm بعنوان نانوساختار محسوب نمی شوند. نانوساختارهای اکسید تیتانیم به عنوان کاتالیست (در واکنشهای شیمیایی نظیر آلکیلاسیون آروماتیک ها، ایزومریزاسیون آلکان ها، دی هیدراسیون الکل ها و...)، پایه کاتالیست (در فرایندهای اکسیداسیون و احیا انتخابی نظیر اکسیداسیون COو دی هیدروژناسیون هیدروکربن ها، هیدروژناسیون اولفین ها هیدرودیسولفوریزاسیون، و احیاء ترکیبات نیتروژندار و برای مبدل های کاتالیستی و...) و فتوکاتالیست)برای تصفیه خاک، آب، هوا و سطوح) کاربرد دارند.

نیاز روز افزون جهان به انرژی و محدودیت ذخایر هیدروکربوری، پژوهشگران را به طراحی شیوه های جدید و مقرون به صرفه بیشترین تولید از مخازن نفتی را به دنبال داشته باشد. در دهه اخیر استفاده از مواد شیمیایی از جمله نانوذرات جهت تغییر ترشوندگی مخازن به منظور افزایش برداشت نفت مورد توجه قرار گرفته است. نانوذرات با افزوده شدن به یک سیال، می توانند میزان برداشت نفت را افزایش دهند. پایداری نانو سیال ها و طراحی آنها به گونه ای که با شرایط مخزن و محیط زیست سازگار باشند از ظرفیت های بالقوه این مواد می باشد. در این پژوهش با ارایه معیارهای غربالگری نانوذرات، نقشه راه انتخاب نانوذره مناسب را بیان کرده و در ادامه با طرح موضوع آنالیز حساسیت به اثر بخشی شاخصها پرداخته شده است. جدول غربالگری و آنالیز حساسیت، طراحی آزمایش ها را برای رسیدن به نتیجه مطلوب را هموار کرده و باعث صرفه جویی در هزینه و زمان می شود.

استفاده از روش های سنتی دارو رسانی در درمان بیماری ها با مشکلات متعددی از جمله آسیب رسانی به بافت های سالم، افزایش دوز مصرفی، هدررفت دارو و منقضی شدن آن در مدت زمان محدود مواجه است. بهبود اثربخشی دارو، ارتقاء فراهم زیستی، قابلیت هدف گیری بهتر سلول ها، رهایش کنترل شده دارو، افزایش قابلیت انحلال دارو و جذب بالاتر آن در بدن، کاهش اثرات جانبی و سمیت دارویی، کاهش دوز مصرفی و دفعات تجویز دارو از جمله مهم ترین مزایای نانوحامل های دارویی به عنوان سامانه های نوین دارورسانی در مقابل روش های سنتی به شمار می روند. یکی از مهم ترین نانوحامل های دارویی که در این مقاله به شرح ساختار، روش های سنتز و تعیین خصوصیات آن پرداخته خواهد شد، نانوکپسول می باشد.

طبق تعریف جوامع علمی، یک نانوذره به ذره ای با ابعاد 100-1 نانومتر گفته می شود. بشر خواسته یا ناخواسته سالهای بسیاری است که از نانوذرات بهره می برد، از استفاده نانوذرات نقره و طلا به عنوان رنگدانه در شیشه ها در قرن دهم گرفته تا به کار بردن نانوذرات دوده در لاستیک ها که از سال 1900 برای افزودن رنگ سیاه و مقاومت بیشتر در برابر سایش آنها انجام شده است. امروزه به دلیل نیاز روزافزون نانو ذرات در زمینه های مختلف، دانشمندان سعی بر تولید نانوذرات با استفاده از روش هایی با سمیت کمتر دارند. به همین دلیل روش های بیولوژیکی مختلفی برای ساخت نانوذرات به کار رفته اند و همچنان این روند ادامه دارد. با توجه به اهمیت این موضوع، در این مطالعه به بررسی ساخت نانوذرات پرکاربرد با کمک روش های بیولوژیکی و غیر سمی پرداخته شده است.

در این تحقیق گرافن و کاربرد آن در نانوسیالات جهت بهبود انتقال حرارت مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته اند. در ابتدا خواص، ویژگی ها، مزایا، کاربردها و روش های تولید گرافن مورد بررسی قرار گرفته است و در مرحله بعد به بخش تجربی کار پرداخته شده است. در بخش تجربی گرافن مورد استفاده در تهیه نانوسیالات سنتز شده و با استفاده از آنالیزهای مورد نیاز شناسایی گشتند. سپس نانوسیالات با استفاده از روش دو مرحله ای تهیه شد و رسانایی حرارتی آن ها با استفاده از دستگاه سنجش رسانایی مورد اندازه گیری قرار گرفت. همچنین با استفاده از سیستم آزمایشگاهی ساخته شده، ضریب انتقال حرارت نانوسیالات مورد اندازه گیری قرار گرفت.

جامدات بلورین با فضاهایی در ابعاد مولکولی، به دلیل خواص جذب سطحی بی نظیر و مساحت سطح بالا، تبادل یون و خواص کاتالیزوری، توجه شیمیدانان را به خود جلب کرده اند. دسته جدیدی از این جامدات چارچوب های فلز-آلی (MOF) یا پلیمرهای کویوردیناسیونی متخلخل می باشند که موضوع روز دنیای شیمی معدنی می باشند. اکثر پلیمرهای کویوردیناسیونی متخلخل یا (MOF) ها در محدوده اندازه حفره مزومتخلخل و میکرومتخلخل قرار می گیرند (ترکیبات مزومتخلخل دارای قطری بین 2 تا 50 نانومتر و ترکیبات میکرومتخلخل قطری کمتر از 2 نانومتر دارند). ساختار و خواص (MOF)ها وابسته به دو فاکتور مواد اولیه و فرایند سنتز می باشند. در مورد مواد اولیه دو عامل یون فلزی و یا کلاسترهای فلزی از یک طرف و اتصال دهنده های آلی از طرف دیگر، که واحدهای سازنده ثانویه نامیده می شوند(SBU) مورد توجه می باشند.

با توجه به مطالعات انجام گرفته مبنی بر کاهش ویسکوزیته نفت خام های سنگین به کمک نانوذرات فلزی (فلزات واسطه) تعدادی نانو فلز مختلف (آهن، نیکل و مس) به همراه میکرو ذره مس، به جهت مقایسه، انتخاب و پس از افزودن آنها به نفت سنگین، ویسکوزیته نفت سنگین در دو دمای ° 50 و ° 100 اندازه گیری شد و با نتایج محقیقن دیگر مقایسه شد. مقایسه نانوذره مس و میکرو ذره مس نشان می دهد که اندازه میکرو در کاهش ویسکوزیته نفت خام موثرتر از نانو می باشد.