فصلنامه دنیای نانو
پیاپی 41 (زمستان 1394)

امروزه کاهش مصرف انرژی اهمیت روزافزونی پیدا کرده است و همسو با تلاش در جهت افزایش کارایی سیستم ها و کاهش قیمت تولید، تقاضا برای ساخت تجهیزات در ابعاد کوچک تر، رو به گسترش می باشد. در این میان میکروکانال ها که در طیف وسیعی از تجهیزات مورد استفاده قرار می گیرند از این قاعده مستثنی نبوده و تحقیقات گسترده ای در این راستا صورت پذیرفته است. این تحقیقات در زمینه میکروکانال ها به بررسی نحوه عبور سیال و معادلات حاکم بر جریان می پردازد. در جداره های کانال با ابعاد میکرون، اغلب با پدیده های پرش حرارتی و لغزش سرعت مواجه می شویم. در نتیجه وجود این پدیده ها در نواحی نزدیک به دیواره کانال، دیگر قادر به استفاده از معادلات ناویر-استوکس و انرژی که در ابعاد ماکرو به کار می روند نخواهیم بود و نیاز است تا شرایط مرزی جدیدی در راستای تحلیل صحیح جریان بکار برده شود. در این مقاله سعی بر آن است تا پارامترهای موثر و معادلات حاکم بر رژیم های گوناگون معرفی گردند، همچنین به معرفی عدد نادسن که در تقسیم بندی رژیم های مختلف جریان نقش بسزایی ایفا می کند پرداخته و از این میان به بسط و توصیف رژیم جریان لغزشی، یکی از پرکاربردترین رژیم های حاکم بر میکروکانال ها خواهیم پرداخت و در نهایت معادلات حاکم بر این رژیم به همراه شرایط مرزی موجود همچون لغزش سرعت و پرش حرارتی معرفی خواهند شد. در پایان نیز به معرفی پدیده خزش حرارتی پرداخته و نشان داده خواهد شد که چگونه بدون داشتن اختلاف فشار، تنها با بهره از گرادیان دمایی قادر به برقراری جریان در طول کانال خواهیم بود.

شبیه سازی دینامیک مولکولی به منظور سنجیدن حرکت یک قطره ی آب در یک میدان خارجی روی سطخ گرافیتی در مقیاس نانو انجام شد. ما سیستم آب-گرافیت رادر چهار چیدمان مختلف مطالعه کردیم: قطره آب روی یک سطح صاف وسه سطح ناصاف دیگر. نخست استاتیک را مطالعه کردیم ونتایج رفتار زاویه ی تماس را متناسب ومطابق با آزمایش ها وشبیه سازی های قبل بدست آوردیم. آب دوستی سطح گرافیت با ناصاف کردن آن افزایش می یابد. ما همچنین با سیستم هایی در مقیاس نانو سروکار داریم که سازگاری نتایج را بانظریه پیوسته بیان می کند. همچنین زاویه تماس با افزایش سایز قطره ی آب به طور چشم گیری تغییر نمی کند. دینامیک ذره را در یک میدان خارجی ثابت مطالعه کردیم و دریافتیم که قطره روی یک سطح صاف نسبت به یک سطح ناصاف سریع تر حرکت می کند. ولی وقتی شیارها موازی میدان خارجی ایجاد می شوند با یک سرعت ثابت با بزرگی قابل قیاس نسبت به حرکت روی یک سطح صاف حرکت می کند. این اتفاق به خاطراین می افتد که اصطکاک بین جامد ومایع به خاطر ناصافی سطح افزایش می یابد. همچنین ما مشاهده می کنیم که قطره ی آب روی یک سطح صاف سر می خورد در حالی که روی یک سطح ناصاف می غلتد.

امروزه نانوذرات مغناطیسی توجه بسیاری از محققان را جلب کرده اند به علت کاربردهای بسیاری که در زمینه های مختلف مثل سیالات مغناطیسی، کاتالیست ها، تصفیه آب، تصاویر رزونانس مغناطیسی، ذخیره داده، بیوتکنولوژی، بیوپزشکی، سیستم های دارورسانی و غیره دارند. روش های سنتز متنوعی برای سنتز نانوذرات مغناطیسی وجود دارد که در این مقاله به بررسی روش های سنتز نانوذرات مغناطیسی و کاربرد آنها خواهیم پرداخت.

بدلیل اهمیت نانو ساختارهای MoS2 در نانوتکنولوژی و خصوصا درفرآیند HDS، اثر اندازه روی ساختار این دسته از نانومواد و خواص مرتبط آن در این مطالعه بررسی می شود و ماهیت فازها و سایت های فعال این ساختارها ارزیابی شده تا در طراحی و ساخت کاتالیست های جدید و بهینه کردن عملکرد آن ها استفاده شود. در این مطالعه، برای اولین بار از تصاویر STMهمراه با محاسبات DFT برای تهیه نقشه و دسته بندی ساختارهای اتمی MoS2 بعنوان تابعی از اندازه استفاده می شود. یک وابستگی بسیار زیاد در ساختار الکترونی و مورفولوژی به اندازه و یک گذار ساختاری در اندازه های مشخصی از کلاسترها مشاهده گردید که نشان داد ساختار لبه و در نتیجه خواص کاتالیستی مرتبط با آن بسیار به اندازه کلاسترها وابسته است. در قسمت آخر، مسیر واکنش روی این لبه های وابسته به اندازه بررسی گردید و مشخص شد که مسیر DDSروی لبه سولفور و مسیر HYDروی لبه مولیبدن انجام می گردد. از نتایج حاصل می توان با کنترل شرایط درسنتز نانوکلاسترها با اندازه مطلوب، بالاترین فعالیت کاتالیستی را بدست آورد و راندمان فرآیند را بالا برد.

در این مقاله مروری بر روش های ساخت و تهیه نانوسریا و همچنین پوشش دهی آن توسط مواد آلی برای پراکنده شدن آن در حلالها و یا گازوییل انجام شده است. افزایش و فرمولاسیون این ماده در گازوییل به منظور کاهش مصرف سوخت و گازهای خروجی از اگزوز توسط تست های موتوری نیز بررسی شده اند. استفاده از افزودنی نانوسریا تجارتی Envirox و ارزیابی آن کاهش مصرف سوخت تا میزان 11% ، نشر جرمی ذرات تا 1/46%، مونواکسید کربن تا 6/14% وکاهش آلدییدهای فرمالدیید و استالدیید تا 30% را بدنبال داشته است. این افزودنی سبب افزایش NOx خروجی از اگزوز تا 8/27% شده است.

استفاده از روش های سنتی دارورسانی 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.

از سال 1980 که شرکت تویوتا اولین قطعات نانوکامپوزیتی تشکیل شده از ترکیب بسپار-رس را برای استفاده در صنعت خودروسازی تولید کرد نانوکامپوزیت ها به صورت تجاری درآمدند. پیشرفت هایی که در زمینه توانایی تعیین مشخصات، تولید و دست کاری مواد نانومقیاس ایجاد شده باعث گردیده تا از آن ها به عنوان مواد پرکننده در گونه های جدید نانوکامپوزیت ها استفاده شود. نانوکامپوزیت های حاصل از بسپارها و نانوذرات فلزی، اکسیدها و سایر مواد پرکننده ی دیگر ، مقاومت کششی، مدول و دمای اعواج حرارتی بسیار خوبی دارند. هم چنین بعضی ویژگی های کامپوزیت ها مانند رنگ شفافیت، مقاومت در برابر سوختن، عایق بودن، ویژگی های مغناطیسی و ضدخوردگی به واسطه ی نانومواد بهبود یافته اند. در مقاله ی حاضر ابتدا یک مرور کلی در رابطه با پیشرفت نانوکامپوزیت های بسپاری با تاکید بر روش های گوناگون تهیه ی نانوکامپوزیت های بسپار-سیلیکات لایه ای با نظر به این که تا چه حد بهبود در خواص حاصل می شود، انجام می شود. سپس در ادامه انواع بسپارهایی که در تهیه ی نانوکامپوزیت های بسپار-سیلیکات لایه ای مورد استفاده قرار می گیرند، متدوال ترین ریخت شناختی نانوکامپوزیت های بسپار-سیلیکات لایه ای، ساختار و ویژگی های سیلیکات های لایه ای و در نهایت متدوال ترین تکنیک هایی که برای مشخصه یابی این نانوکامپوزیت ها استفاده می شود، مورد بررسی قرار می گیرد.

به طور کلی در این مطالعه اصول و طریقه سنتز نانو ذرات در محیط محلول به سه روش احیای شیمیایی، احیای فتوشیمیایی-تشعشعی و روش شیمیایی ضدحلال، در سال های اخیر بررسی و مطالعه گردید. در ابتدا اهمیت سنتز نانوذرات به روش شیمیایی و ارجعیت این روش ها بر روش های فیزیکی بحث گردید؛ سپس روش احیای شیمیایی و نانوذرات سنتز شده به روش احیای شیمیایی در سال های اخیر مطالعه گردید. در ادامه سنتز نانوذرات به روش احیای فتوشیمیایی-تشعشعی و مطالعات انجام شده توسط این روش در سال های اخیر بررسی و مرور گردید و در نهایت به مطالعه روش استفاده از ضدحلال جهت سنتز نانوذرات و همچنین نانوذرات سنتز شده به این روش پرداخته شد. نتایج، برتری روش ضدحلال نسبت به سایر روش ها را نشان می دهد.