فصلنامه دنیای نانو
پیاپی 53 (زمستان 1397)

نانوساختارهای بورنیترید به علت نسبت سطح به حجم بالا قابلیت زیادی در جذب سطحی گازها دارند. در این مقاله، جذب گاز استیلن روی نانوقفس بورنیترید B12N12 و همچنین فولرن هایC24 با استفاده از محاسبات کوانتومی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین تاثیر دوپ کردن روی فرآیند جذب مورد بررسی قرار گرفت. طبق نتایج بدست آمده، جذب گاز روی گاف انرژی این نانوساختارها تاثیر می گذارد. دوپ کردن نانوساختار با اتم های فسفر و آلومینیوم انرژی جذب را به ویژه برای حالت آلومینیوم افزایش می دهد. همچنین در اثر جذب، انتقال الکترون از استیلن به نانوساختار اتفاق می افتد که محاسبه انتقال کلی چگالی الکترون GEDT و نیز نقشه پتانسیل الکتروستاتیکی مولکول این انتقال را اثبات کرد. همچنین انتقال الکترون بیشتر باعث جذب قوی تر می شود که این مورد به ویژه برای حالت دوپ شده با آلومینیوم قابل ملاحظه است. در مجموع نتایج نشان داد که جذب استیلن روی نانوساختارهای بورنیتریدی قوی تر از نانوساختارهای کربنی فولرن است.

نتایج این تحقیق موفق به دستیابی فیلمی یکنواخت و بسیار نازک از گرافن رشد یافته بر روی بستر سیلیکا به روش رسوب دهی بخار شیمیائی شده است که با تنظیم شرایط دمائی کوره در سه منطقه با دماهای 1100 و 950 و 800 درجه سانتی گراد منجر به کنترل فرایند رشد گرافن با پدیده چیدمان خود محدود کننده شده که حداکثر توان رشد صفحه ای دو لایه از گرافن را دارد. این فرایند در سه مرحله دو مکانسیم شکست خوراک و هسته زائی همراه با رشد گرافن را بیان می کند. آنالیزهای تصویر برداری AFM، طیف سنجی رامان و تصویر TEM به بررسی وضعیت ساختاری گرافن سنتز شده می پردازند و نتایج آنرا با گرافن رشد یافته بر بستر مسی مقایسه می کند نتایج بدست آمده حاکی از آن است که گرافن سنتز شده از نظر کیفی، نواقص ساختاری، ضخامت و یکنواختی وضعیت بسیار مطلوب تری داشته و در کاربردهای الکترونیک که بزرگترین حوزه کاربرد گرافن است بسیار مناسب و مفید خواهد بود.

تتراسایکلین به عنوان یک آنتی بیوتیک طیف وسیع، به طور گسترده در انسان، حیوان و آبزی پروری برای پیشگیری و درمان بیماری های عفونی باکتریایی مورد استفاده قرار می گیرد. با توجه به جذب ضعیف تتراسایکلین توسط بدن انسان و حیوان، بیشتر آن ها به عنوان ترکیب اصلی متابولیزه نشده به محیط زیست دفع می شود. حضور تتراسایکلین در آب می تواند سبب مشکل مقاومت آنتی یوتیکی شود که تهدیدی جدی برای سلامتی انسان و حیوان ها است. از سوی دیگر، به دلیل ساختار شیمیایی پایدار و مقاومت در برابر تخریب زیستی، تتراسایکلین نمی تواند به طور موثر توسط سامانه های معمول تصفیه آب و فاضلاب حذف شود. بنابراین، استفاده از روش های جدید برای حذف تتراسایکلین از آب و فاضلاب ضروری است. در این مطالعه، تخریب و حذف تتراسایکلین توسط فرایند نورکاتالیزگری در حضور نانو نورکاتالیزورهای مختلف مورد بررسی قرار گرفته است.

نانوذرات نقره و نقره- کبالت دارای خواص ضد قارچی می باشد و در پزشکی به کار می رود. در پژوهش حاضر اثر نانوذره نقره و نقره-کبالت بر وزن بدن و سطوح سرمی هورمونهای T3و T4 در موش صحرایی نر بالغ مورد بررسی قرار گرفت. در این مطالعه تجربی از 49 سر موش صحرایی نر بالغ باوزن تقریبی 220-180 گرم استفاده شد. حیوانات به 7گروه تقسیم شدند. گروه کنترل هیچ دارویی دریافت نکرد. گروه های تجربی 2و1 به ترتیب مقادیر 100و25 میلی گرم بر کیلو گرم نانوذره نقره سنتزشده در بازه زمانی 75 ثانیه را بصورت درون صفاقی به مدت 14 روز دریافت کردند. گروه تجربی 3 مقدار 25 میلی گرم بر کیلو گرم نانوذره نقره سنتزشده در بازه زمانی 300 ثانیه را بصورت درون صفاقی به مدت 14 روز دریافت کردند. گروه های تجربی 5و4 به ترتیب مقادیر 100و25 میلی گرم بر کیلو گرم نانوذره نقره کبالت که در آن نانوذره نقره در بازه زمانی 75 ثانیه سنتزشده را بصورت درون صفاقی به مدت 14 روز دریافت کردند. گروه تجربی 6 مقدار 25 میلی گرم بر کیلو گرم نانوذره نقره کبالت که در آن نانوذره نقره در بازه زمانی 300 ثانیه سنتزشده را بصورت درون صفاقی به مدت 14 روز دریافت کردند. در پایان دوره آزمایش وزن بدن حیوانات اندازه گیری شدند و به منظور سنجش هورمونی ، خونگیری از قلب انجام شد. میانگین سطوح سرمی هورمونهای T3,T4 با استفاده از آزمونهای آماری مناسب ANOVA و تست دانکن مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت . میانگین وزن بدن در تمام گروه های تجربی دریافت کننده نانوذره نقره نسبت به گروه کنترل تغییر معنی داری نشان نداد. میانگین وزن بدن در گروه های تجربی5و4 دریافت کننده نانوذره نقره کبالت نسبت به گروه کنترل افزایش معنی داری نشان داد. سطح سرمی هورمونT3 در گروه تجربی 1 دریافت کننده نانوذره نقره نسبت به گروه کنترل افزایش معنی داری را نشان داد. سطح سرمی T3 در تمام گروه های تجربی دریافت کننده نانوذره نقره-کبالت نسبت به گروه کنترل تغییر معنی داری نشان نداد. سطح سرمی T4 در تمام گروه های تجربی نسبت به گروه کنترل دریافت کننده نانوذره نقره تغییر معنی داری را نشان نداد. سطح سرمی هورمون T4 در گروه های تجربی 6و5 دریافت کننده نانوذره نقره-کبالت نسبت به گروه کنترل کاهش معنی داری نشان داد. 05/0>p. نانوذره نقره باعث افزایش سطح سرمی T3 گردید . نانوذره نقره-کبالت باعث کاهش سطح سرمی T4 گردید .

با پیدایش گرافن در قرن اخیر، همه روزه شاهد نمایان گشتن وجوه جدیدی از خواص فوق العاده ی این ماده بوده ایم. ضخامت اتمی، استحکام بالا و نفوذناپذیری ساختار گرافن، همگی پتانسیل های بالایی را برای کاربرد این ماده در زمینه های گوناگون فراهم آورده اند. در سال های اخیر اثربخشی این ماده در بحث پالایش آب نیز موردبررسی محققین قرارگرفته و نتایج حیرت انگیزی به دست آمده است. بر طبق آزمایش ها، قرارگیری گرافن تک لایه و چندلایه ی متخلخل در مسیر جریان آب، می تواند آب را با بازده بالایی تصفیه کند، این در حالی است که سطح جریان آب عبوری بسیار بالاست. دانشمندان در کنار آزمایش های عملی توسط شبیه سازی های محاسباتی بر روی بهبود ساختار و هندسه ی نسل جدید سامانه های غشایی متمرکز گشته اند و امیدوارند که بتوانند بسیاری از مشکلات زیست محیطی قرن اخیر، ازجمله بحران آب را با استفاده از قابلیت های این ماده برطرف سازند.

در این پژوهش، روابطی برای تخمین شار حرارتی بحرانی ارائه شده است. روابط ارائه شده در این مقاله برای تخمین شار حرارتی بحرانی نانوسیال درون لوله، برای فشارهای 100، 400 و 800 کیلوپاسکال و شارهای جرمی 100<G kg/m2.s<2500 اعتبارسنجی شده‏ اند. براساس ضرایب همبستگی بدست آمده، مقدار شار جرمی و طول لوله، به ترتیب دارای بیشترین تاثیر در افزایش و کاهش مقدار شار حرارتی بحرانی هستند. برای راحتی در استفاده از روابط، نیازی به محاسبه خواص نانوسیال نیست و تنها با داشتن مقدار غلظت حجمی نانوذره موجود در نانوسیال، مقدار شار حرارتی بحرانی قابل پیش بینی است. در این پژوهش دو مدل کلی و دوبخشی ارائه شده است که مدل کلی برای تمام کانال ها و مدل دوبخشی دارای دو معادله غیرخطی برای میکرولوله ها و لوله های با ابعاد بزرگتر است. براساس نتایج بدست آمده، دقت مدل غیرخطی کلی حدود 15 و مدل دوبخشی حدود 3 است. همچنین براساس نتایج برای میکرولوله ها، مدل غیرخطی دوبخشی دارای حدود 4 خطاست. بیشترین خطای نتایج برای روابط، مربوط به شارهای حرارتی بحرانی کمتر از kW/m2400 است.

در این مقاله پیشرفت های اخیر در سنتز مواد کاتدی مناسب جهت استفاده در باتری های قابل شارژ آلومینیومی بررسی شده است. دو نوع باتری آلومینیومی که طی دو سال اخیر توسعه داده شده اند به تفصیل بررسی شده است. مورد اول کاتد فیلم سه بعدی گرافن است که دارای کیفیت بالا، جهت گیری مناسب و توانایی زیاد در ایجاد کانال و ماتریکس هدایت الکترونی پیوسته، شاهراه نفوذ یونی پیوسته و جرم الکترواکتیو برای کل الکترود است. باتری دوم بر اساس ساخت درجای نانو اسکرول های کربنی ویژه ای که به عنوان کاتد برای باتری آلومینیومی بکار می روند، بنا شده است. ساختارهای مارپیچ توسط چند لایه گرافنی که درون اسکرول کربنی توخالی، پیچ و تاب خورده اند، ایجاد می شود که دارای کانال های انتقال الکترونی سریع، قابلیت عالی ذخیره سازی آنیون و توانایی فوق العاده برای انطباق با افزایش زیاد حجم در طول پروسه چرخه زنی است. هر دو باتری در محدوده دمایی وسیعی عملکرد قابل قبولی دارد. این ویژگی ها برای استفاده در سیستم های ذخیره انرژی، بسیار امیدوار کننده است.

در این پژوهش اثر گروه های الکترون کشنده و الکترون دهنده بر جذب پیرولیدین 2-آمین بر روی نانو شیت بور نیترید بررسی شدند. ابتدا ترکیب پیرولیدین 2-آمین با گروه های عاملی NO2, CN, OCH3, NH2, CH3 استخلاف دار شدند و جذب ترکیبات پیرولیدین 2- آمین استخلاف دار شده بر روی نانو صفحه بور نیترید بررسی شدند. گاف انرژی HOMO-LUMO ٬ ممان دو قطبی ، پارامترهای ساختاری ، سختی، پتانسیل شیمیایی و شاخص الکتروندوستی نانو صفحه بور نیترید و کمپلکس ها محاسبه شدند. محاسبات با استفاده از نظریه تابعی دانسیته با روش B3LYP و با مجموعه پایه 6-31G انجام شدند. نتایج به دست آمده از جذب پیرولیدین 2- آمین عامل دار شده با گروه های الکترون کشنده و الکترون دهنده نشان میدهد که این کمپلکسها با افزایش الکترون کشندگی گروه ها با ترتیب با انرژی 17.44-٬ 22.77-٬ 23.15-٬ 23.59- و 32.44- کیلو کالری بر مول در سطح نانو صفحه جذب شده و سبب کاهش قابل توجهی در شکاف انرژی نانو صفحه بور نیترید می شود.

نانو زیست فناوری می تواند داروهایی را با ابعاد نانومتری ایجاد کند. سیستم‏ های انتقال دارو به منظور بهبود خواص دارویی و درمانی ‏ایجاد می‏ شوند و بر توزیع دارو در بدن موثر هستند. ‏این ساختارها به ‏دلیل کنترل و آهسته نمودن رهایش دارو، محافظت از مولکول دارویی، اندازه کوچکتر از سلول، قابلیت عبور از موانع زیستی جهت رسانش دارو به محل هدف، افزایش عمرماندگاری دارو در جریان خون، دارورسانی هدفمند و زیست‏ سازگاری می‏ توانند به‏ عنوان یک سیستم دارورسانی بسیار موثر در نظر گرفته شوند که باعث افزایش کارایی درمانی دارو می شوند. نانو به اندازه ای کوچک که دیده نمی شود اما تاثیری بسیار بزرگ در زندگی انسان دارد. علم نانوتوانمندی تولید مواد، ابزارها و سیستم های جدید را با در دست گرفتن کنترل در سطوح ملکولی و اتمی و استفاده از خواص را دارا می باشد که در آن سطوح ظاهر می شود و در نتیجه علم نانو پایه اساسی در درک بهتر طبیعت در دهه های آتی خواهد بود.

افزودنی ها موجود برای بتن همیشه تمامی مشخصات بتن را بهبود نمی بخشد. نانو فناوری نشان داده است که قابلیت بهبود عملکرد بتن را به صورت همه جانبه دارد. در این مقاله تعدادی از کاربرد های نانو فناوری در بتن بررسی شدند. سپس به بررسی تاثیر استفاده از دی اکسید تیتانیوم در افزایش یا کاهش مقاومت خمشی قطعات پیش ساخته بتنی در نمای معماری سازه های بتنی پرداخته شده است. 3 طرح با در نظر گرفتن صفر، 5/2 و 5 درصد جایگزینی سیمان با TiO2 مورد آزمایش مقاومت خمشی قرار گرفتند. افزودن TiO2 به افزایش مقاومت خمشی منجر شده است. بهترین نتایج از نمونه با 2.5٪ TiO2 به دست آمده است. این امر می تواند به علت اثر پرکنندگی ذرات TiO2 باشد که در آن محصولات هیدراتاسیون می توانند رشد کنند و در نتیجه یک میکروساختار چگال تر به دست می آید. مقایسه SF3 و SF1 در سن 28 روز نشان می دهد که افزایش TiO2 موجب افزایش مقاومت خمشی بوده است. این نشان می دهد که TiO2 پتانسیل زیادی برای بهبود خواص مکانیکی سیمان کامپوزیت دارد.