فهرست مطالب

فصلنامه نانو مقیاس
سال دهم شماره 3 (پیاپی 39، پاییز 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/07/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • طناز عمویان، امیررضا صدرالحسینی، سیده مهری حمیدی* صفحات 1-8

    وجود غلظت های مختلفی از دوپامین را می توان دلیلی بر سلامتی یا عدم سلامتی در برخی از عضو های بدن دانست. در این پژوهش به ساخت حسگر بر پایه ی پدیده تم پلاسمون در بلور فوتونی یک بعدی پرداخته شده است. به این منظور، بلور فوتونی یک بعدی با روش تفنگ الکترونی ساخته شد و نمونه در معرض غلظت های مختلف دوپامین با کمک کانال میکروفلویید قرار گرفت. نتایج اندازه گیری جابجایی مد تم در نمونه با قطبش های مختلف و غلظت های دوپامین، نشان دهنده حساسیت 96/16 نانومتر بر غلظت است.

    کلیدواژگان: حسگر زیستی پلاسمونی: دوپامین، بلورفوتونی، تم پلاسمون
  • اسماعیل رستمی*، راضیه دشتی صفحات 9-20

    در این کار پژوهشی کاتالیزگر گرافن اکسید عامل دار شده با پیریمیدینیوم هیدروژن سولفات تهیه شد و جهت تهیه بیس کومارین ها استفاده شد. گرافن اکسید از اکسایش گرافیت به روش ارتقا یافته هامر تهیه شد و با 2 - آمینوپیریمیدین به روش آمید سازی عامل دار شد. از واکنش محصول مرحله قبل و سولفوریک اسید کاتالیزگر حاوی هیدروژن سولفات تهیه شد و توسط روش های گوناگون طیف سنجی، میکروسکوپی و گرمایی مانند FTIR، XRD، FESEM، EDS و TGA شناسایی شد. در ادامه جهت بررسی کارایی کاتالیزگر در سنتز آلی تهیه بیس کومارین ها از واکنش شبه سه جزیی و یک مرحله ایی 4-هیدروکسی کومارین و آلدهیدهای آروماتیک در شرایط بدون حلال مطالعه شد. نتایج این مطالعه نشان داد که این کاتالیزگر جهت تهیه این ترکیبات بسیار کارآمد بوده و بازده بالایی از محصولات بدست آمد. روش استفاده شده و کاتالیزگر مورد بررسی نسبت به دیگر روش ها و کاتالیزگرها دارای مزیت های بسیاری از جمله سازگاری با محیط زیست، پایداری کاتالیزگر در محیط واکنش، جداسازی آسان محصولات، عدم وجود محصولات جانبی، زمان کم واکنش، انجام واکنش در دمای پایین و در دسترس بودن کاتالیزگر می باشد.

    کلیدواژگان: گرافن اکسید، کاتالیزگر، پیریمیدینیوم هیدروژن سولفات، سنتز، بیس کومارین، شیمی سبز
  • ایرج کاظمی نژاد*، منا ابراهیمی فر صفحات 21-31
    در پژوهش حاضر، نانوساختارهای ZnCo2O4 به روش آبی-حرارتی با موفقیت ساخته شدند. به منظور بررسی اثر ریخت این نانوساختارها بر کارایی حسگری گاز آنها، در فرآیند سنتز از سه مقدار متفاوت اوره (5، 10 و 15 میلی مول) استفاده شد که منجر به رشد سه ریخت متفاوت ZnCo2O4 گردید. مشخصه های ساختاری و ریخت شناسی نمونه ها به ترتیب با تکنیک های پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد مطالعه قرار گرفتند. سپس جهت بررسی پارامترهای حسگری گاز، نانوساختارهای تهیه شده در اتانول پراکنده و بر روی بستری از شیشه با الکترودی از جنس طلا قرار گرفتند. نتایج نشان داد که حسگر حاوی نانوساختارهای ZnCo2O4 که با غلظت اوره mmol 5 به صورت میکروگل های میله ای رشد یافته اند مقدار پاسخ قابل توجه 5/9، زمان پاسخ 25 ثانیه و زمان بازیابی 49 ثانیه را برای گاز استون با غلظت ppm 100 در دمای کار oC240 دارد. علاوه بر این، مشاهده شد این حسگر گزینش پذیری خوبی نسبت به گاز استون در مقایسه با گازهای اتانول، متانول، بنزن و تولوین دارد. پاسخ حسگری بالای میکروگل های میله ای 5mmol urea ZnCo2O4 را می توان به سطح تماس موثر بزرگ و ریخت میله ای شکل نمونه و همچنین به پراکندگی یکنواخت نانوساختارهای آن مرتبط دانست.
    کلیدواژگان: ریزساختار ZnCo2O4، اثر ریخت، کارایی حسگری گاز، گاز استون
  • اکبر نیازی، حسین نیکوفرد، ابراهیم حیدری سمیرمی، مهدی اسماعیل زاده* صفحات 32-41
    در این مقاله، به مطالعه خواص ترابرد الکترونی در نانونوارهای مکسین Zr2CO2 از نوع دسته صندلی (AMNR) می پردازیم. با استفاده از روش تنگ بست، ساختار نواری این ماده را بدست آورده و با رهیافت تابع گرین غیرتعادلی، رسانش الکترونی را بررسی می کنیم. مشاهده می شود که افزایش دادن عرض نوار از 5-AMNR به 20-AMNR باعث کاهش گاف انرژی از 1.77 الکترون ولت به 1.40 الکترون ولت و همچنین افزایش بیشینه رسانش از (7e^2)⁄h به (18e^2)⁄h می گردد. افزایش عرض نوار تا 55-AMNR نیز نهایتا منجر به کاهش گاف انرژی تا مقدار حدی 1.39 الکترون ولت خواهد شد. همچنین برای یک نانونوار با عرض معین 5-AMNR، تهی جایگاه های کربن و زیرکونیوم را در سه موقعیت مرکزی، لبه ای و خطی در نظر گرفته و نشان می دهیم که تهی جایگاه می تواند گاف انرژی را تا مقدار 1.62 الکترون ولت کاهش داده و حالت پله ای رسانش را از بین ببرد. همچنین در حضور تهی جایگاه، شاهد کاهش بیشینه رسانش هستیم و در مواردی این کاهش از (7e^2)⁄h (در حالت بدون تهی جایگاه) به مقدار کمتر از (3e^2)⁄h می رسد. نتایج این مقاله بیانگر قابلیت تنظیم گاف نواری با تغییر عرض نوار و همچنین کنترل رسانش با اعمال تهی جایگاه می باشد. چنین ویژگی ای نشان دهنده کاربرد های بالقوه این نوع مکسین در ادوات نانوالکترونیک است.
    کلیدواژگان: مکسین، ترابرد الکترونی، روش تنگ بست، تهی جایگاه، رسانش
  • میثم حق پرست، محمدمهدی طهرانچی*، سیده مهری حمیدی صفحات 42-50

    حسگرهای میدان مغناطیسی برپایه ساختارهای مغناطوالکتریک کاربردهای مختلفی در صنایع از قبیل حسگرهای زیستی می توانند داشته باشند. با استفاده از شبیه سازی بر پایه روش المان محدود، می توان حسگرهایی با فرکانس کاری و حساسیت مناسب طراحی کرد که مسیر را برای ساخت حسگرهای بیومغناطیسی هموار می کند. در همین راستا در این مقاله به منظور کنترل مغناطش اشباع و ذخیره نفوذ پذیری از ساختارهای مغناطوالکتریک بر پایه نانوساختار طرحدار شده آلیاژ گالفنول به عنوان لایه مغناطوتنگش و آلومینیم نیترید به عنوان لایه پیزوالکتریک استفاده کردیم. ساختار طراحی شده بصورت تیرکی بوده و دارای ضریب مغناطوالکتریک V/cm.Oe 5850 در فرکانس تشدید 9/3051 هرتز بوده و توانایی اندازه گیری میدان مغناطیسی در محدوده یک پیکوتسلا دارد.

    کلیدواژگان: حسگر میدان مغناطیسی، ضریب مغناطوالکتریک، اثر مغناطوتنگش، روش المان محدود، آلیاژ گالفنول
  • امیرحسین ریحانی، مهدی موسوی کمازانی* صفحات 51-64

    در این مطالعه، نانوساختارهای SiO2، CeO2/SiO2، ZnO/SiO2 و ZnO/CeO2/SiO2 با روش سل- ژل به دو شکل با استفاده از پیش ماده های تترااتیل اورتوسیلیکات (TEOS)، سریم نیترات و روی نیترات سنتز شدند. در روش اول، نمک ها پس از اضافه شدن TEOS و در روش دوم پیش از اضافه شدن TEOS اضافه شدند. با تفاوت در ترتیب اضافه شدن مواد، پراکندگی مواد در کامپوزیت ها و اندازه ی ذرات تغییر محسوسی داشتند. بهترین شرایط از نظر ترکیب مواد و اندازه ی ذرات برای نانوکامپوزیت ZnO/CeO2/SiO2 سنتز شده به روش دوم بود. آنالیز های EDS، XRD، FT-IR، FESEM و BET برای نمونه ها جهت صحت تشکیل نانوساختار مورد انتظار انجام شد. در نهایت، نانوکامپوزیت ZnO/CeO2/SiO2 سنتز شده به روش دوم برای تعیین ظرفیت ذخیره سازی الکتروشیمیایی هیدروژن مورد ارزیابی قرار گرفت. با روش کرونوپتانسیومتری ظرفیت ذخیره سازی هیدروژن آن mAh/g 75/708 به ثبت رسید که نسبت به ظرفیت های گزارش شده مقدار قابل توجهی است. مقایسه ی این عدد با میزان ظرفیت ذخیره سازی نانوساختار های سیلیکا و سریا نیز نشان دهنده ی تاثیر سازنده ی این مواد بر روی هم است. مطابق با نتایج، روش دوم سنتز روشی مناسب تر برای ساخت این نانومواد جهت ذخیره سازی الکتروشیمیایی هیدروژن می باشد.

    کلیدواژگان: نانوساختار، سل- ژل، روی، سریا، سیلیکا، ذخیره سازی هیدروژن، کرونوپتانسیومتری
|
  • Tannaz Amoyan, Amirreza Sadrolhosseini, Seyede Mehri Hamidi * Pages 1-8

    The presence of different concentrations of dopamine can be a reason for the health or unhealthiness of some parts of the body. In this research, a sensor is made based on the plasmon theme phenomenon in one-dimensional photonic crystal. For this purpose, one-dimensional photonic crystal was fabricated by electron gun method and the sample was exposed to different concentrations of dopamine with the help of microfluidic channel. The results of measuring the theme mode displacement in the sample with different polarizations and dopamine concentrations show a sensitivity of 16.96 nm per concentration.

    Keywords: Plasmonic sensors, Dopamine, Photonic Crystal, Tamm Plasmon
  • Esmael Rostami *, Razeih Dashti Pages 9-20

    Graphene oxide functionalized by pyrimidinium hydrogen sulfate (GO@Pyrim.H-HSO4) is an efficient and environmentally benign catalyst for the synthesis of bis-coumarins. At first, graphene oxide was prepared according to a modified Hummers method from the oxidation of graphite using violent oxidants such as concentrated sulfuric acid, sodium nitrate, potassium permanganate, and Hydrogen peroxide. It was subsequently modified by 2-aminopyrimidine through amide formation and then treated with sulfuric acid to reach the catalyst as pyrimidinium hydrogen sulfate (GO@Pyrim.H-HSO4). The catalyst was characterized by X-ray diffraction (XRD), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), field emission scanning electron microscopy (FESEM), thermogravimetric analysis (TGA), and FTIR spectroscopy. The synthesis of bis-coumarins was implemented through a one-pot process using no solvent by the reaction of 4-hydroxycoumarin and functionalized benzaldehydes. The scope and limitations of the procedure were examined using aromatic aldehydes with various functional groups. The functional groups had no significant effect on the product yields. The catalyst exhibited efficient properties such as simple work-up, no byproducts, sustainability, nonmetal and safe components, stability under reaction conditions, and recoverability. The synthetic route shows significant properties including sustainable, simple work-up, solvent-free condition, short reaction times, and no by-product.

    Keywords: Graphene oxide, pyrimidinium hydrogen sulfate catalyst, Synthesis, bis- coumarin, Green Chemistry
  • Iraj Kazeminezhad *, Mona Ebrahimifar Pages 21-31
    In the present work, ZnCo2O4 nanostructures were successfully synthesized using hydrothermal method. In order to investigate the morphology of the nanostructures on their gas sensing performance, we used three different concentrations of urea (5, 10, 15 mmol) in growth process which caused three different morphologies of ZnCo2O4. The structure and morphology of the products were respectively analyzed by XRD and SEM. To study the gas sensing parameters, the nanostructures were dispersed in ethanol and then settled on a gold coated glass electrode. The results showed that the sensor including ZnCo2O4 nanostructure grown under 5 mmol urea has 9.5 response, 25 seconds response time, and 49 seconds recovery time for 100 ppm acetone gas at 240 oC work temperature. In addition, we observed that this sensor has a good selectivity for acetone gas in compare to ethanol, methanol, benzene, and toluene gases. The high response of ZnCo2O4 flower shaped microrod grown under 5 mmol urea could be related to its large specific area and rod morphology.
    Keywords: ZnCo2O4 nanostructure, morphology effect, gas sensing performance, acetone gas
  • Akbar Niazi, Hossein Nikoofard, Ebrahim Heidari Semiromi, Mahdi Esmailzadeh * Pages 32-41
    In this paper, we study the properties of electronic transport in MXene Zr2CO2 nanoribbons of armchair type (AMNR). By using the tight-binding method, we obtain the band structure of this material and investigate the electron conductance with the non-equilibrium Green's function approach. It can be seen that increasing the width of the ribbon from 5-AMNR to 20-AMNR reduces the energy gap from 1.77 eV to 1.40 eV and also increases the maximum conductance from 7 e^2⁄(h )to 18 e^2⁄(h ). Increasing the width of the ribbon to 55-AMNR will eventually lead to the reduction of the energy gap to a limit value of 1.39 eV. For a nanoribbon with a certain width of 5-AMNR, we consider carbon and zirconium vacancies in three central, edge, and linear positions and show that the vacancy can reduce the energy gap up to 1.62 eV and eliminate the step mode of conductivity. Also, in the presence of vacancy, we see a decrease in the maximum conductance, and in some cases, this decrease reaches from 7 e^2⁄(h ) (in the case without vacancy) to less than 3 e^2⁄(h ). The results of this paper indicate the ability to adjust the band gap by changing the width of the ribbon and also control the conductance by applying the vacancy. These properties show the potential applications of this kind of MXene in nanoelectronic devices.
    Keywords: MXenes, electronic transport, tight-binding method, vacancy, Conductance
  • Meisasm Haghparast, MohammadMehdi Tehranchi *, Seyedeh Mehri Hamidi Pages 42-50

    Magnetic field sensors based on magneto-electric structures have various applications in industries such as biosensors. Through simulation using the finite element method (FEM), sensors with appropriate main frequency and sensitivity can be designed, paving the way for the fabrication of bio-magnetic sensors. In this article, we utilized magneto-electric structures based on patterned Galfenol alloy nanostructures as the magnetostrictive layer and aluminum nitride as the piezoelectric layer. The designed cantilever-type structure has a magnetoelectric coefficient of 5850 V/cm.Oe at the resonance frequency of 3051.9 Hz and is capable of measuring magnetic fields in the range of one Pico tesla.

    Keywords: Magnetic field sensor, Magnetoelectric coefficient, Magnetostrictive effect, finite element method, Galfenol alloy
  • Mehdi Mousavi-Kamazani *, AmirHossein Reihani Pages 51-64

    In this study, SiO2, CeO2/SiO2, ZnO/SiO2, and ZnO/CeO2/SiO2 nanostructures were synthesized by sol-gel method in two ways using TEOS, cerium nitrate, and zinc nitrate as precursors. In the first method, salts were added at the end, but in the second method, TEOS was added at the end. With the difference in the order of adding materials, the distribution of materials in the composites and the size of the particles changed significantly. The best conditions in terms of material composition and particle size were for the ZnO/CeO2/SiO2 nanocomposite synthesized by the second method. EDS, FT-IR, FESEM, BET, and XRD analyzes were performed for the samples to confirm the formation of the expected nanostructure. Finally, the ZnO/CeO2/SiO2 nanocomposite synthesized by the second method was evaluated to determine the electrochemical hydrogen storage capacity. With the chronopotentiometric method, its hydrogen storage capacity was recorded as 708.75 mAh/g, which is a significant amount compared to the reported capacities. The comparison of this number with the storage capacity of silica and ceria nanostructures also shows the constructive effect of these materials on each other. According to the results, the second synthesis method is a more suitable method for making these nanomaterials for electrochemical hydrogen storage.

    Keywords: nanostructure, Sol-gel, Zinc, Ceria, Silica, Hydrogen storage, Chronopotentiometry