فهرست مطالب

نشریه پژوهش های شیمیایی و نانو مواد
پیاپی 4 (زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/04/17
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سعیدرضا هرمزی جنگی* صفحات 1-9

    در پژوهش حاضر، چارچوب های آلی-فلزی (اندازه، 430 نانومتر) بر پایه ی منیزیم با استفاده از روش ساده، کم هزینه و با بازده بالا در حلال های مختلف سنتز شدند. چارچوبهای سنتز شده در این حلال ها، شناسایی گردیدند. دراین راستا، تشکیل  چارچوب های آلی-فلزی  با استفاده از آنالیزهای FT-IR ،EDX ،UV-Vis و SEM و محتوی آلی نمونه های سنتزی با استفاده از تجزیه ی عنصری تعیین گردید. نتایج بررسی ها نشان داد که بازده کوردیناسیون در حلال پروتیک بیشتر از حلال آپروتیک می باشد، اما محتوی آلی چارچوب تشکیل شده در حلال آپروتیک به واسطه نقش رقابت کنندگی آن در فرآیند کوردیناسیون بیشتر از حلال پروتیک ارزیابی شد. سپس اثر نوع حلال کوردیناسیون بر خواص زیست سازگاری چارچوب های آلی-فلزی سنتز شده بررسی گردید. در این راستا، زیست سازگاری چارچوب های سنتز شده با استفاده از آنالیزهای استاندارد جذب-واجذب پروتیین و نسبت همولیز بررسی گردید. نتایج نشان داد که چارچوب آلی-فلزی سنتز شده در حلال پروتیک حدودµg µg-1  02/0 را جذب کرد که ظرفیت جذب پروتیین زیستی آن 5/17 برابر کمتر از نمونه سنتزی در حلال آپروتیک است. نسبت همولیز نمونه سنتز شده در حلال پروتیک 3/0 درصد محاسبه گردید که 5 برابر کمتر از نسبت همولیز نمونه سنتزی در حلال آپروتیک می باشد و نشان از سازگاری بالای این چارچوب آلی-فلزی در حلال پروتیک با گلبول های قرمز خون دارد. نتایج بررسی ها حاکی از آن است که سازگاری زیستی چارچوب های آلی-فلزی پایه ی منیزیم به طور معنی داری متاثر از حلال کوردیناسیون می باشد. نتایج این پژوهش می تواند راهگشایی برای سنتز حامل های زیست سازگارتر داروها و آنزیم ‎ها باشد.

    کلیدواژگان: چارچوب آلی-فلزی، زیست سازگاری، حلال کوردیناسیون
  • فاطمه برزویی*، سیروس جوادپور، علیرضا جهانبین، حامد عقیلی، مهدی نصراللهی نژادفرد صفحات 10-18

    پوشش های کبالت به دلیل خواص مطلوب و سازگاری با محیط زیست به عنوان جایگزین مناسبی برای پوشش های کروم در نظر گرفته می شوند. در پژوهش حاضر با اضافه نمودن فسفر به عنوان عنصر آلیاژی و نانو ذرات تقویت کننده ZrO2 و CeO2 به زمینه پوشش کبالت، پوشش های آمورف Co-P-ZrO2-CeO2 و Co-P به روش رسوب دهی الکتروشیمیایی بر زیرلایه فولاد 37 ST ایجاد شده است. تاثیر چگالی جریان بر مورفولوژی پوشش ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، درصد وزنی عناصر موجود در پوشش ها توسط آنالیز EDS و همچنین اثر آن بر ریزسختی و مقاومت به خوردگی بررسی شد. افزودن نانو ذرات تقویت کننده به زمینه آلیاژی کبالت-فسفر موجب افزایش ریزسختی پوشش های نانوکامپوزیتی شده است. لازم به ذکر است افزایش چگالی جریان تا مقدار بهینه سبب افزایش سختی و سپس کاهش آن می شود. همچنین نتایج آزمون پلاریزاسیون تافل و امپدانس بر پوشش نانوکامپوزیتی نشان دهنده افزایش مقاومت به خوردگی با افزایش چگالی جریان تا mA/cm2 100 برای هردو نمونه آلیاژی و نانو کامپوزیتی می شود که به علت افزایش درصد وزنی فسفر و تشکیل لایه محافظ سطحی می باشد. علاوه بر فسفر، وجود نانو ذرات تقویت کننده در زمینه باعث جلوگیری از رسیدن محلول خورنده به زمینه پوشش و افزایش مقاومت به خوردگی آن می گردد.

    کلیدواژگان: رسوب دهی الکتروشیمیایی، پوشش نانوکامپوزیتی، چگالی جریان، ریزسختی، مقاومت به خوردگی
  • خلیل صیدالی جوانمردی، زهرا کرمی هرستانی* صفحات 19-24

    در مقاله پیش رو، به بررسی تاثیر جذب مولکول استالدهید بر خواص ساختاری و الکترونی تک لایه SiC2 با استفاده از نظریه تابعی چگالی پرداخته شده است. به این منظور، پیکربندی های مختلف جذب مولکول بر روی تک لایه مورد بررسی قرار گرفته و پایدارترین ساختار براساس انرژی جذب گزارش شده است. نتایج نشان داد که مولکول استالدهید به صورت فیزیکی با انرژی در حدود 310/0 الکترون ولت برروی SiC2  جذب می شود. مقایسه ساختار نواری و چگالی حالات SiC2  قبل و بعد از جذب مولکول استالدهید نشان داد که گاف انرژی و فاصله تراز فرمی تا نوار هدایت پس از جذب استالدهید به ترتیب 0/008 و 0/006 الکترون ولت افزایش می یابد که می  تواند موجب کاهش هدایت الکتریکی تک لایه گردد. بر اساس محاسبات انجام شده از تک لایهSiC2 می توان به عنوان حسگر گاز استالدهید براساس تغییر هدایت، تغییر گرمای واکنش یا به عنوان سطح جاذب در حسگرهای گاز پیزوالکتریک بهره برد.

    کلیدواژگان: SiC2، استالدهید، نظریه تابعی چگالی
  • سعیدرضا هرمزی جنگی*، زهرا دهقانی صفحات 25-33
    در پژوهش حاضر، نانوزیم های نقره اصلاح نشده با یک روش ساده سنتز شدند و خواص نوری، اندازه، مورفولوژی و رفتار نانوزیمی نانوزیم های سنتز شده مشخص گردید. نتایج نشان داد که نانوزیم سنتزی فعالیت ویژه‎ای به بزرگی 5/02 میکرومولار در دقیقه از خود نشان می دهد که حاکی از فعالیت شبه -آنزیمی بالای آن است. بنابراین مشخصه یابی بیوشیمیایی به جهت اندازه گیری شرایط بهینه فرآیند نانوزیمی/آنزیمی بر نانوزیم های سنتزشده و بررسی میزان پایداری آنها در برابر تغییرات محیطی انجام پذیرفت. نتایج نشان داد که نانوزیم های سنتز شده در دامنه ی دمایی 30-25 درجه سانتی گراد و در دامنه ی pH برابر 4/5-3/5 بیشینه ی فعالیت شبه-آنزیمی خود را نشان می دهند. سپس اثر شرایط نگه داری بر فعالیت نانوزیمی و طول عمرنگه داری نانوزیم سنتزی بررسی گردید. نتایج نشان داد که فعالیت شبه پراکسیدازی نانوذرات نقره اصلاح نشده تقریبا در حدود 75 درصد و 63 درصد به ترتیب پس از 7 روز قرار گرفتن در معرض نور روز و اکسیژن هوا حفظ شد. همچنین مطابق مطالعات سینتیکی، پارامترهای سینتیکی Km و Vmax برای نانوزیم های نقره اصلاح نشده به ترتیب برابر  0/05 میلی مولار و 113/6 نانومولار در ثانیه محاسبه شد که نشان از قدرت نانوزیمی بالای آن دارد. در نهایت، ماندگاری (پایداری ذخیره سازی) نانوزیم های آماده شده نیز در شرایط نگهداری معمول (یعنی 4 درجه سانتیگراد در تاریکی) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که این نانوزیم ها پس از 10 روز ذخیره سازی، 96 درصد فعالیت اولیه خود را ذخیره کردند.
    کلیدواژگان: پایداری ذخیره سازی نانوزیم، مشخصه یابی بیوشیمیایی نانوزیم، فعالیت نانوزیمی، نانوزیم نقره، پارامترهای سینتیکی
  • میترا مهرابی*، فاطمه هنرآسا صفحات 34-42
    در سال های اخیر گرافن اکسید به دلیل داشتن ویژگی های منحصر بفرد مانند داشتن سطح تماس بالا، خصوصیات مکانیکی خوب، روش های آسان سنتز، وجود گروه های عاملی مختلف بر روی سطح و امکان اصلاح سطح به یکی از جذاب ترین مواد در طراحی و ساخت غشاهای مورد استفاده در فرایندهای تصفیه آب تبدیل شده است. برای ساخت این دسته از غشاها، روش های گوناگونی پیشنهاد شده است که هر یک به نوبه خود دارای معایب و مزایایی هستند. از طرف دیگر با دستکاری در فرایند سنتز و یا اصلاح گرافن اکسید می توان عملکرد این دسته از غشاهای جداسازی را کنترل و تنظیم کرد. در این مقاله ابتدا به بررسی انواع روش های متداول در تهیه غشاهای جداسازی ساخته شده بر مبنای گرافن اکسید پرداخته می شود و در ادامه نحوه ی کنترل و تنظیم عملکرد این دسته از غشاها برای رسیدن به شرایط مطلوب تر در فرایند تصفیه آب بررسی می شود.
    کلیدواژگان: غشا، گرافن اکسید، درجه اکسیداسیون، تصفیه آب
  • عبدالحمید دهقانی، میلاد قزلسفلو، لیلا مرادی* صفحات 43-54

    یک دغدغه بسیار چالش برانگیز محققان در قرن اخیر همواره تولید مواد شیمیایی در مقیاس نانومتری بوده است و همسو شیمیدانان تلاش کرده اند تا درک کنند که چگونه اصول شیمیایی اساسی در زمانی که سیستم ها به فضاهایی با ابعاد نانو محدود می شوند، تغییر می کنند. بنابراین هدفی که مدت ها در علم نانو دنبال می شود این است که ماهیت ساختارها و عملکرد سیستم های بیولوژیکی پیچیده که توسط سلول ها پوشش داده می شوند، را با ایجاد نانوساختارهای مصنوعی به شیوه ای منطقی به تصویر بکشد. بدین منظور راهبردهای متفاوتی پیشنهاد شده و مورد بررسی تجربی قرار گرفته است. در این بین، نانوراکتورها به عنوان یک پدیده نوظهور و یک راهبرد عملی و علمی جدید برای تولید نانومواد مطرح شده اند. نانوراکتورها ماهیت شیمیایی پایه مولکول ها و مولکول های درون خود را تغییر می دهند و نحوه رفتار آنها را در واکنش های شیمیایی تغییر می دهند. در حقیقت نانوراکتورها محفظه های بسیار کوچکی با اندازه نانومتر هستند که از کاتالیزگرها یا دارو که به عنوان مهمان در داخل ساختار نانوراکتور جایگذاری شده است در برابر تاثیرات محیطی محافظت کرده و واکنشگرها و کاتالیزگرها را در فضایی کوچک به مدت طولانی محصور می کنند و در نتیجه پتانسیل زیادی برای بهبود فرآیندهای شیمیایی از خود نشان می دهند. نکته حایز اهمیت این است که علاوه بر انجام گستره وسیعی از واکنش های شیمیایی، فضای درون نانوراکتورها محیط مناسبی برای تولید نانوساختارهای مختلف می باشد. در این مقاله، به طور خلاصه به معرفی نانوراکتورها و برخی از کاربردهای آن پرداخته می شود.

    کلیدواژگان: نانوراکتور، نانوراکتورهای خود آرا، نانوراکتورهای طبیعی و مصنوعی
|
  • Saeed Reza Hormozi Jangi * Pages 1-9

    In this contribution, magnesium-based metal-organic frameworks (average size, 430 nm) were synthesized by a simple, low-cost, and high-efficient method utilizing different coordination solvents. The as-synthesized frameworks were then characterized by several characterization methods. The formation of metal-organic framework(MOF( coordination bindings was confirmed by FT-IR, EDX, UV-Vis, and SEM analyses. The organic content of the as-prepared MOFs was quantified by elemental analysis. The results showed that the coordination yield in protic solvents is higher than that of the aprotic solvents. In contrast, the organic content of the MOFs prepared in aprotic media was found to be more than that of the protic solvent due to the competitive role of aprotic solvents in the coordination process. The effect of coordination solvent on the biocompatibility of as-synthesized MOFs was also investigated using the standard protein absorption-desorption and hemolysis analysis. The protein adsorption results showed that the as-synthesized MOFs with protic solvents absorbed about 0.02 μg μg-1, which is 17.5-fold lower than that of the aprotic solvents. The hemolysis ratio of the synthesized sample in protic solvent was calculated at about 0.3%, which is 5 times lower than the hemolysis ratio of the synthetic sample in aprotic media, indicating their high erythrocyte compatibility. These findings reveal that the biocompatibility of magnesium-based metal-organic frameworks is significantly affected by the coordination solvent. The Authors strongly recommend using the results of this contribution for the synthesis of biocompatible carriers for drug and enzyme immobilization aims.

    Keywords: Metal-organic framework, Biocompatibility, Coordination solvent
  • Fatemeh Borzooei *, Sirus Javadpour, Alireza Jahanbin, Hamed Aghili, Mehdi Nasrollahi Nezhad Fard Pages 10-18

    Cobalt coatings are considered a suitable alternative to chromium coatings due to their desirable properties and environmental compatibility. In this study, by adding phosphorus as an alloying element and reinforcing nanoparticles of ZrO2 and CeO2 to the cobalt coating matrix, amorphous Co-P-ZrO2-CeO2 and Co-P coatings were produced on a ST37 steel substrate using electrochemical deposition. The effect of current density on the morphology of the coatings was investigated by scanning electron microscopy (SEM), and the weight percentages of elements present in the coatings were analyzed using EDS analysis. Microhardness and corrosion resistance were also examined. The addition of reinforcing nanoparticles to the cobalt-phosphorus alloy matrix increased the hardness of the nanocomposite coatings. It should be noted that increasing the current density up to an optimal level increases the hardness, and then decreases it. The results of the Tafel and EIS analyses on the nanocomposite coatings indicate an increase in corrosion resistance with an enhancement in current density up to 100 mA/cm2 for both alloy and nanocomposite samples, which is due to an increase in the weight percentage of phosphorus and the formation of a surface protective layer. In addition, the presence of reinforcing nanoparticles in the matrix prevents corrosive medium from reaching the coating surface, improving its corrosion resistance.

    Keywords: Electrochemical deposition, Nanocomposite Coating, Current Density, Microhardness, Corrosion Resistance
  • Khalil Seidali Javanmardi, Zahra Karami Horastani * Pages 19-24

    This paper investigates the influence of acetaldehyde molecule adsorption on the structural and electronic properties of the SiC2 monolayer using density functional theory. For this purpose, different adsorption sites on the monolayer were investigated and the most stable structure was reported based on the adsorption energy. The results showed that the acetaldehyde molecule is physically adsorbed on SiC2 with an energy of about 0.310 eV. Comparing the band structure and density of states of SiC2 before and after the adsorption of acetaldehyde molecule showed that the energy gap and the distance between the Fermi level and the conduction band after acetaldehyde adsorption increase by 0.008 eV and 0.006 eV, respectively, which can cause a decrease in electrical conductivity. Based on the calculations, SiC2 can be used as an acetaldehyde gas sensor based on conductivity and, reaction heat change, or as an absorbent surface in piezoelectric gas sensors.

    Keywords: SiC2, Acetaldehyde, density functional theory
  • Saeed Reza Hormozi Jangi *, Zahra Dehghani Pages 25-33
    In this contribution, bare silver nanozymes were synthesized by a simple method, and their optical properties, size, morphology, crystalline structure, and nanozymatic behavior were evaluated. The as-prepared nanozymes reveal a specific activity as high as 5.02 μM min-1, therefore, their biochemical characterization was performed to investigate their stability against environmental changes such as pH and temperature variations, revealing maximum nanozyme activity over pH range of 3.5-4.5 at 25-30 ℃. Thereafter, the impact of the storage conditions on the nanozyme activity and shelf-life were investigated, revealing that the activity of the as-prepared nanozymes was retained at about 75% and 63% after exposing to light and air oxygen for 7 days, respectively. Besides, based on kinetics studies, Km, and Vmax of these nanozymes were calculated as 0.05 mM and 113.6 nM sec-1, in turn, revealing their high nanozyme activity and catalytic efficiency. Finally, the shelf-life (storage stability) of the as-prepared nanozymes was investigated under common storage conditions (i.e. 4°C in the dark), revealing that 96% of the initial activity of nanozymes was saved after 10 days of storage.
    Keywords: Nanozyme storage stability, Nanozyme biochemical characterization, Nanozyme activity, Silver nanozyme, Kinetic parameters
  • Mitra Mehrabi *, Fatemeh Honarasa Pages 34-42
    In recent years, graphene oxide has become one of the most attractive materials for design and manufacturing of membranes used in water treatment processes. Because graphene oxide shows unique properties, such as a high surface area, good mechanical properties, simple synthesis techniques, presence of various functional groups on its surface and the possibility of surface modification. Various methods have been proposed for preparing graphene oxide membranes, each of which has its own advantages and disadvantages. On the other hand, it is possible to control and adjust the functions and performance of these separation membranes by making changes in the synthesis process or by modifying graphene oxide itself. Here, Firstly, the various common methods for preparing separation membranes based on graphene oxide will be discussed. Then, methods of controlling and adjusting the performance of these membranes to attain more favorable conditions for water treatment processes will be developed.
    Keywords: Membrane, Graphene oxide, Degree of oxidation, Water Treatment
  • Abdulhamid Dehghani, Milad Ghezelsofloo, Leila Moradi * Pages 43-54

    A very challenging concern of researchers in the last century has always been the production of chemicals at the nanometer scale, and at the same time, chemists have tried to understand how basic chemical principles change when systems are confined to nanoscale spaces. A long-pursued goal in nanoscience is to capture the essence of structures and functions of complex biological systems, as epitomised by cells, by creating artificial nanostructures in a rational manner. For this purpose, different strategies have been proposed and experimentally investigated. In the meantime, nanoreactors have been proposed as an emerging phenomenon and a new practical and scientific strategy for the production of nanomaterials. Nanoreactors change the basic chemical nature of molecules and moieties within them, and alter how they behave in chemical reactions. In fact, nanoreactors are very small chambers of nanometer size that protect the catalysts or the drug that is placed as a guest inside the nanoreactor structure from environmental influences, and they enclose reactants and catalysts in a small space for a long time, and as a result, they show great potential for improving chemical processes.The important point is that in addition to performing a wide range of chemical reactions, the space inside nanoreactors is a suitable environment for the production of various nanostructures. In this article, nanoreactors and some of their applications are briefly introduced.

    Keywords: Nanoreactors, Self-assembled nanoreactors, Natural, synthetic nanoreactors