فهرست مطالب

فصلنامه دنیای نانو
پیاپی 73 (زمستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/12/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • امین علمداری*، محسن صدرالدینی صفحات 1-13

    یون های فلزی یا خوشه های مرتبط با پیوندهای آلی برای ایجاد نانوساختارهای یک بعدی، چارچوب های آلی- فلزی (MOFs) نامیده می شوند. سنتز شبکه ای، MOFهایی را با اجزای مشخص شده تشکیل می دهد که می تواند منجر به تشکیل بلورهایی با تخلخل بالا، پایداری شیمیایی و حرارتی زیاد شود. با توجه به مساحت سطح ویژه وسیع تر، اندازه منافذ بزرگ، ماهیت بلوری و قابل تنظیم، MOF های متعددی به عنوان گزینه های بالقوه در زمینه های مختلفی مانند ذخیره سازی و تحویل گاز، ذخیره انرژی، کاتالیزور و سنجش شیمیایی/زیستی استفاده شده اند. این مقاله، مروری بر طبقه بندی MOFها، روش های سنتز MOFها، پارامترهای تاثیرگذار بر سنتز و کاربردهای آنها را ارائه می دهد. انواع مختلف چارچوب های آلی - فلزی مانند چارچوب های ایزوشبکه ای، چارچوب های زئولیتی ایمیدازولات، شبکه های هماهنگی متخلخل و موسسه مواد Lavoisier بررسی می شوند. روش های مختلف سنتز MOF ها شامل سنتز مایکروویو، الکتروشیمیایی، حلال گرمایی، مکانیکی-شیمیایی و سونوشیمیایی و پارامترهای موثر بر سنتز شامل انتخاب لیگاندهای آلی، نمک فلز، نسبت مولی پیش سازها، pH، حلال و دما می باشد. تحقیقات در زمینه MOFs هم در دانشگاه و هم در صنعت به سرعت در حال گسترش است.

    کلیدواژگان: چارچوب آلی-فلزی، یون فلزی، لیگاند آلی، سنتز، کاربردها
  • نفیسه معماریان * صفحات 14-20

    در این مقاله تاثیر نحوه اضافه کردن پیش ماده ها بر خواص فیزیکی ترکیب ZIF-8 تهیه شده به روش همرسوبی، بررسی شده است. خواص فیزیکی شامل ویژگی های ساختاری و پیوندهای شکل گرفته در ترکیبات سنتز شده، بررسی شد. همچنین، با توجه به اهمیت میزان تخلخل در ترکیب ZIF-8 ، مساحت سطح ویژه، حجم حفرات و سایر پارامترهای مرتبط با تخلخل بررسی گردید. نتایج XRD سنتز ساختار ZIF-8 را تائید کرد. همچنین آنالیز FTIR نشان داد که در هر دو نمونه پیوندها به خوبی شکل گرفته است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان داد که نانوذراتی با ابعاد بین 80 تا 110 نانومتر شکل گرفته است. همچنین مشخص شد که اگر پیش ماده ها به صورت آهسته و قطره قطره به همدیگر افزوده شوند، نانو ساختارهایی با قطر ذرات کوچکتر، مساحت سطح ویژه بیشتر و تخلخل بالاتر شکل می گیرد.

    کلیدواژگان: چارچوب های فلز-آلی، ZIF-8، شرایط سنتز، مساحت سطح ویژه
  • نگار اصغری حصوری، سید محسن دهنوی * صفحات 21-34

    امروزه نانوساختارها به دلیل ویژگی های بی نظیر اهمیت زیادی در رویکرد های درمانی بیماری سرطان پیدا کرده اند. هدف از این مقاله، مروری بر نانوساختارهای مشتق شده از مولکول های زیستی است؛ چراکه درک کامل از اجزای سازنده این نانوساختارها در طراحی، مهندسی و ارزیابی عملکرد آن ها در بدن انسان موثر خواهد کرد. بدین منظور، دو چالش کلیدی نانوپزشکی سرطان را که شامل 1- طراحی نانوساختارها براساس ویژگی های متمایز تومور از طریق جفت کردن روش های هدفمند درمان تومور با رویکرد هایی که ریز محیط تومور (TME) را به صورت دقیق مورد هدف قرار دهند و 2- تعیین الگوی توزیع زیستی داروها از طریق یکی کردن روش های هدفمند درمان تومور با رویکرد هایی که مسیرهای تجویزی برای سرطان های خاص را مورد هدف قرار دهند، بررسی می گردد و چگونگی رفع این چالش ها با استفاده از نانوساختارهای مشتق شده از مولکول های زیستی شرح داده می شود. درنهایت، موانعی که لازم است جهت بهره برداری بالینی بر آن ها غلبه گردد، شناسایی و مورد بحث واقع می گردد.

    کلیدواژگان: نانوساختارهای دارورسان، درمان سرطان، زیست مولکول های طبیعی، نانوساختارهای چندکاره، ریز محیط تومور
  • ستار صابری، عبدالحکیم پنق*، حمیدرضا وطن پور، آرزو ذاکر، حسن باقری یزدی صفحات 35-44

    در این پژوهش برهمکنش مولکول فاویپیراویر با فولرن بور خالص تازه کشف شده B40 در حلال آبی از طریق محاسبات نظریه تابعیت چگالی بررسی شد. در ابتدا انرژی گیبس حلال پوشی فولرن و ایزومرهای مختلف مولکول فاویپیراویر محاسبه شد و مقادیر منفی بدست آمده نشان داد که فرایند انحلال هردو در دمای محیط خودبخودی است. درصد فراوانی چهار ایزومر مختلف فاویپیراویر محاسبه و سپس پایدارترین ساختار تعادلی داروی فاویپیراویر مشخص شد. در ادامه بر همکنش پایدارترین ایزومر داروی فاویپیراویر با فولرن B40 در جهت گیریهای مختلف بررسی و سپس برهمکنشهای بین مولکولی آنها بررسی و محاسبه شد. نتایج نشان داد که داروی فاویپیراویر از طریق اتم اکسیژن گروه کربونیل آمیدی قویترین برهمکنش با مقدار 31/53- کیلوکالری برمول و سپس از طریق اتم نیتروژن حلقه پیرازینی به مقدار 08/46- کیلوکالری برمول ایجاد می کند. همچنین نتایج آنالیز تحلیل اوربیتالهای پیوندی طبیعی (NBO) نشان داد که انتقال بار از دارو به فولرن صورت میگیرد.

    کلیدواژگان: فاویپیراویر، کرونا ویروس، فولرن B40، انرژی برهمکنش، انرژی حلال پوشی، توتومری
  • صادق دستورانی، محمود شریعتی*، رضا حسن زاده قاسمی صفحات 45-54

    در دوران اخیر، به دلیل توسعه سریع سیستم های بیولوژیکی، تحلیل و مطالعه ی سیستم های بیولوژیکی به یک موضوع پررنگ تبدیل شده است. یکی از اصولی ترین جنبه ها در مطالعه این سیستم ها، تحلیل خواص مکانیکی است. در این مقاله، تحلیل رفتار خمشی تیر یک سرگیردار DNA اریگامی مورد بررسی قرار گرفته است. تحلیل این رفتار با استفاده از دو روش مهم، شبیه سازی دینامیک مولکولی هدایت شده و تئوری غیرخطی، انجام شده است. ابتدا، مدل تیری از DNA اریگامی طراحی و ایجاد شده است. سپس، دو روش مختلف برای بررسی تغییرات خیز در این تیر مورد استفاده قرار گرفته اند. در روش اول، از شبیه سازی دینامیک مولکولی هدایت شده بهره گرفته شده و تغییرات خیز مورد ارزیابی قرار گرفته است. در روش دوم، با تحلیل تئوری غیرخطی، روابط مربوط به تغییر شکل های بزرگ در تیر DNA اریگامی به دست آمده است. در نهایت، تغییرات خیز برای این حالت نیز با استفاده از روابط تئوری غیرخطی مشخص شده است. این مقاله نشان می دهد که نتایج دو روش از تناسب بسیار خوبی برخوردار هستند در نتیجه استفاده از روش تئوری غیرخطی می تواند در مطالعه ی دینامیک مولکولی به منظور کاهش هزینه های محاسباتی و آزمایشگاهی در تحلیل مکانیکی مواد بیولوژیکی موثر باشد. همچنین، روش تئوری غیرخطی می تواند برای بررسی خواص مکانیکی سیستم های بیولوژیکی به منظور نوآوری در پژوهش های مرتبط با طراحی و ساخت این نوع سیستم ها، از اهمیت بالایی برخوردار باشد.

    کلیدواژگان: تیر DNA اریگامی، خیز، تئوری غیرخطی، شبیه سازی دینامیک مولکولی هدایت شده
  • حمیدرضا البرزنیا*، مهدی نظیرزاده صفحات 55-63

    در این پژوهش جنبه های الکترواپتیکی آلتروپ تتراهگزاگونال- کربن به عنوان یک نانو ساختار دو بعدی تحت تغییرات پارامتر کمانش فشاری بر مبنای نظریه تابعی چگالی (DFT) و روش تقریب پتانسیل کامل PBE-GGA با استفاده از نرم افزار شبیه سازی و کد های محاسباتی بر پایه اصول محاسبات اولیه بررسی شده است. تجزیه و تحلیل نتایج حاصل از محاسبات خواص الکترونی این نانو ساختار، مانند گاف نواری و چگالی حالت ها (DOS) تحت تغییر کمانش، بیانگر این موضوع است که گاف نوار انرژی این نانوصفحه با مقدار 1/61 الکترون ولت به عنوان یک نیمه هادی شکاف باند مستقیم، ابتدا تحت تاثیر فاکتور کمانش فشاری کمی افزایش می یابد و سپس با اعمال ضرایب کمانش فشاری بالاتر، تا 1/11 الکترون ولت کاهش می یابد . خواص اپتیکی این نانوصفحه، در قطبش خارج از صفحه، با اعمال شرایط کمانش فشاری در طیف نور مرئی،تغییرات آرام و منظمی دارد. همچنین با توجه به نتایج حاصله تطابق قابل قبولی بین خواص الکترونی و اپتیکی این نانوساختار دوبعدی مشاهده می گردد که بیانگر مطابقت رفتارهای الکترونی و اپتیکی می باشد که می توان این نانوصفحه کربنی را به عنوان یک ماده مناسب برای طراحی دستگاه های الکترواپتیکی پیشنهاد نمود.

    کلیدواژگان: نظریه تابعی چگالی، نانوساختار دو بعدی، کمانش فشاری، خواص الکترواپتیکی، اصول محاسبات اولیه
|
  • Amin Alamdari *, Mohsen Sadroddini Pages 1-13

    Metal ions or clusters associated with organic bonds to create one-dimensional nanostructures are called metal-organic frameworks (MOFs). Network synthesis forms MOFs with defined components, which can lead to the formation of crystals with high porosity, and high chemical and thermal stability. Due to their larger specific surface area, large pore size, and crystalline and tunable nature, several MOFs have been used as potential options in various fields such as gas storage and delivery, energy storage, catalysis, and chemical/biosensing. This article provides an overview of MOF classification, MOF synthesis methods, parameters affecting synthesis, and their applications. Various types of organometallic frameworks such as isolattice frameworks, zeolitic imidazolate frameworks, porous coordination networks, and Lavoisier materials are reviewed. Various methods of MOF synthesis include microwave, electrochemical, solvothermal, mechanical-chemical, and sonochemical synthesis and the parameters affecting the synthesis include the selection of organic ligands, metal salt, molar ratio of precursors, pH, solvent, and temperature. Research in the field of MOFs is expanding rapidly both in academia and industry.

    Keywords: metal-organic framework, metal ion, organic ligand, synthesis, applications
  • Nafiseh Memarian* Pages 14-20

    In this article, the effect of adding precursors condition on the physical properties of ZIF-8 compound prepared by co-precipitation method has been investigated. The physical properties, including structural properties as well as bonds formation in the synthesized compounds were studied. Also, considering the importance of porosity in ZIF-8, specific surface area, total pore volume, and other parameters related to porosity were investigated. The XRD results confirmed the synthesis of ZIF-8 structure. Also, FTIR analysis showed that the bonds were well formed in both samples. Scanning electron microscope (SEM) images showed that nanoparticles with dimensions between 80 and 110 nm were formed. It was also found that if the precursors are added slowly and drop by drop, the nanostructures with smaller particle diameter, higher specific surface area with more porosity are formed.Abstract: In this article, the effect of adding precursors condition on the physical properties of ZIF-8 compound prepared by co-precipitation method has been investigated.

    Keywords: metal-organic frameworks, ZIF-8, preparation condition, specific surface area
  • Negar Asghari Hosori, Seyed Mohsen Dehnavi* Pages 21-34

    Nowadays, nanostructures have become very important in cancer treatment approaches due to their unique properties. This review aims to investigate nanostructures derived from biomolecules, as a complete understanding of the nanostructure's components helps to design, engineer, and evaluate their performance in the human body. Two key challenges of cancer nanomedicine are 1- designing nanostructures based on the distinct characteristics of tumors by coupling targeted tumor therapies with approaches that precisely target the tumor microenvironment (TME) and 2- determining the biodistribution pattern of drugs by unifying the targeted tumor treatment approaches with related approaches to prescription pathways for specific cancers. These challenges will be reviewed and the ways to deal with them using nanostructures derived from biomolecules will be explained. Finally, barriers that need to be overcome to enable clinical exploitation will be identified. It is hoped that this article will provide valuable information to researchers who are interested in novel methods of cancer treatment.

    Keywords: drug delivery nanostructures, cancer treatment, natural biomolecules, multifunctional nanostructures, tumor microenvironment
  • sattar saberi, Abdolhakim Pangh *, Hamidreza Vatanpour, Arezoo Zaker, Hassan Bagheri yazdi Pages 35-44

    In this study, the interaction of the Favipiravir drug with B40 fullerene in aqueous solution was investigated with the Density Functional Theory (DFT). At first, the solvation Gibbs Free energy of fullerene and different isomers of the favipiravir drug and B40 fullerene were calculated. Results indicate that the solvation of B40 fullerene and the Favipiravir drug in water as a solvent are thermodynamically feasible. The percentage of different isomers of favipiravir was calculated from relative Gibbs energy and also, the most stable structure of favipiravir isomers was determined. Furthermore, the interaction of the most stable isomer of the Favipiravir in aqueous solution with B40 fullerene was investigated in different orientations. The results show that the Favipiravir drug strong interacts with B40 fullerene through the oxygen atom of the amide group with -31.53 kcal/mol and through the nitrogen atom of the pyrazine ring with -46.08 kcal/mol. Results of NBO analysis indicates that charges transfer occurred from drug to fullerene.

    Keywords: Favipiravir, Corona virus, B40 fullerene, Interaction energy, Solvation energy, Tautomerism
  • Sadegh Dastorani, Mahmoud Shariati *, Reza Hasanzadeh Ghasemi Pages 45-54

    In recent times, due to the rapid development of biological systems, the analysis and study of biological systems has become a hot topic. One of the most fundamental aspects of the study of these systems is the analysis of mechanical properties. In this article, the analysis of the bending behavior of the DNA origami cantilever beam has been investigated. The analysis of this behavior has been done using two important methods, steered molecular dynamics simulation and nonlinear theory. First, a model of a DNA origami beam is designed and modeled. Then, two different methods have been used to check the changes in the deflection in this beam. In the first method, the steered molecular dynamics simulation is used and the changes in deflection are evaluated. In the second method, by analyzing the nonlinear theory, the relationships related to large deformations in the DNA origami beam have been obtained. Finally, the variation of the deflection for this mode has also been specified using nonlinear theoretical relations. This article shows that the results of the two methods have a very good Validation, as a result, the use of the nonlinear theory method can be effective in the study of molecular dynamics in order to reduce computational and laboratory costs in the mechanical analysis of biological materials. Also, the nonlinear theory method can be of great importance for investigating the mechanical properties of biological systems for innovation in research related to the design and construction of these types of systems.

    Keywords: DNA origami beam, deflection, nonlinear theory, steered molecular dynamics simulation
  • Hamidreza Alborznia *, Mehdi Nairzadeh Pages 55-63

     In this research, the electro-optical aspects of Tetra-Hexagonal-Carbon allotrope as a two-dimensional nanostructure under compressive buckling parameter based on density functional theory (DFT) with PBE-GGA full potential approximation method using simulation software and computational codes based on first-principles calculations have been investigated. The analysis of the results obtained from the calculations of the electronic properties of this nanostructure, such as the band gap and density of states (DOS) under buckling change, indicates that the energy band gap of this nanosheet as a direct band gap semiconductor with 1.61 eV, increases slightly under the influence of the compressive buckling factor and then decreases down to 1.11 eV by applying higher compressive buckling factors. The optical properties of this nanosheet have smooth and regular changes in the out-of-plane polarization, by applying compressive buckling conditions in the visible light spectrum. Also, according to the obtained results, an acceptable match between the electronic and optical properties of this two-dimensional nanostructure is observed, which indicates the correspondence of electronic and optical behaviors, which can predict this carbon nanosheet is a suitable material for designing electro-optical devices.

    Keywords: Density functional theory (DFT), Two-dimensional nanostructure, Compressive buckling, Electro-optical properties, First-principles calculations