:)
هر آنچــ ه را ڪ ه این دل طلبــ کرد




چکیده: در سال های اخیر نانو ذرات طلا به دلیل خواص بیولوژی،الکتریکی،مغناطیسی و نوری منحصر به فرد داشتن نسبت سطح به حجم بالا بسیار مورد توجه قرار گرفته اند.توسعه فناوری نانو در زمینه های مختلف باعث کاربرد گسترده این نانو ذرات در زمینه های مختلف به ویژه بیولوژی و پزشکی شده است.خواص الکترونیکی نانو ذرات طلا می توان نه تنها با تغییراندازه اند از آنها ،بلکه ماهیت عامل پوشش و فاصله بین نانو ذرات تنظیم کرد که این وابسته به روش سنتزی به کار رفته می باشد.روش ها مختلفی برای سنتز نانو ذرات طلا وجود دارد که به دسته شیمیایی،فیزیکی و بیولوژی تقسیم بندی می شوند. در این مطالعه مروری بر روش های سنتز نانو ذرات طلا خواهیم داشت. واژه های کلیدی:نانو ذرات طلا،نانو فناوری،تهیه نانو ذرات،پایداری نانو ذرات طلا 1.مقدمه: گاه به فرآیندهای شیمیایی و بیولوژیکی از دید نانومتری یعنی در ابعاد اتمی اطلاعاتی به دست می‌دهد که بسیار راحت‌تر می‌توان مسیر حرکتی آن را مشخص و خواسته‌ها و نظرهای شخصی را در آن اعمال کرد. آنچه که امروز تحت عنوان نانوتکنولوژی مطرح است آشنا شدن و کنترل کردن بسیاری از پدیده‌ها در ابعاد اتمی و آنگسترومی است. پیشرفت‌های اخیر در ساخت کربن تیوب، موتورهای بیومولکولی، سنسورهای با ابعاد باکتری، فیلترهای میکرونی و دیگر موارد موجبات تغییر و تحول در علوم مختلف از جمله کامپیوتر، الکترونیک، هوافضا، بیوشیمی، محیط‌زیست، شیمی و دیگر علوم را فراهم آورده است. در این زمینه، علم شیمی نیز بی‌بهره نبوده و با حضور روش‌های میکروسکوپی و الکترودهایی با ابعاد نانومتر امکان بررسی ساختار و شناسایی بسیاری از سطوح فلزی و غیرفلزی میسر شده است. نانو ذرات،ذرات در اندازه وساختار نانو هستند که ابعاد اغلب درمحدوده1-100ئد می باشد.تحقیقات اخیر نشان داده است که خواص این مواد به اندازه نانو متری آنها وابسته است[1].کاهش اندازه ساختار ها تا ابعاد نانو باعث تغیرات جدید و قابل توجه در خواص شیمیایی و فیزیکی انها می شود.برای مثال،نیرو های مغناطیس زدا در مواد مغناطیسی می توانند تغییر کنند.فعالیت سطحی وظرفیت کاتالیزوریبیشتر می شودونیز کشش مکانیکی میتواند به 5برابر یا بیشتر افزایش یابد.شیمی سطح کریستال ها در محدوده نانو متری می تواند متفاوت از شیمی سطح آنها در محدوده میکرومتری باشد که در نتیجه این امر،واکنش های منحصر به فردی مشاهده میشوند.در نانو ذرات کروی با قطرتقریباٌ 3ئد حدود55%از اتم ها با یون ها در سطح قرار دارندکه این امر از یک طرف باعث تغییرخواص توده ای به وسیله اثرات سطحی واز طرف دیگر موجب واکنش های شیمیایی شبه استو کیومتری می شود[2].در اغلب موارد عیب هایی در سطح مواد دیده میشود از این رو با بهینه سازس ساختار سطحی نانوذرات امکان بهبود رفتار عمومی آنها وجود دارد در میان نانو موادی که برای برنامه های کاربردی به ویژه در بیولوژی مورد استفاده قرار می گیرندنانو ذرات طلا احتمالاٌ گسترده ترین مورد مطالعه نانو ذرات می باشند در واقع نانو ذرات طلا از زمان های قدیم در زمینه های مختلف مورد استفاده قرار گرفته است از جمله در طب سنتی چینی،هندی یا اروپاییویا برای اهداف تزئینی در جامLycurgus 2-نانو مواد نانو مواد به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند: نانو ذرات و مواد نانو ساختار (یا مواد نانوکریستال) و مواد نانو ساختار به نانوسیم‌ها و نانو لوله‌ها، نانو لایه‌ها طبقه‌بندی می‌شوند. تغییر در فاصله بین اتم‌های ذرات و نسبت سطح به حجم زیاد در نانو ذرات تاثیر متقابلی در خواص ماده دارد.برای مثال ترکیبات کاربیدی و نیتریدی پراکنده شده در یک ماتریس آمورف سختی‌های قابل مقایسه و یا بالاتر از الماس در مورد آنها گزارش شده است. این تغییر در فاصله بین اتم‌های انرژی آزاد سطح پتانسیل شیمیایی را نیز تغییر می‌دهد. این امر در خواص ترمودینامیکی ماده (مثل نقطه ذوب) تاثیرگذار است. ملاحظه می‌شود که نقطه ذوب با کاهش اندازه ذرات کاهش می‌یابد و نرخ کاهش ذوب در اندازه خیلی کوچک بسیار شدید است. روش‌های تولید نانو مواد اصلی‌ترین روش‌های ساخت مواد نانو را می‌توان در دو روش کلی 1. روش بالا به پایین و 2. روش پایین به بالا خلاصه کرد. 1. روش بالا به پایین: در این روش با استفاده از یک سری ابزارها، مواد از جسم حجیم جدا شده و جسم کوچک می‌شود تا به اندازه‌های نانومتری برسد. 2. روش پایین به بالا: این روش درست در جهت مخالف روش بالا به پایین است. در این روش مواد نانو با استفاده از به هم پیوستن بلوک‌های سازنده مانند اتم‌ها و مولکول‌ها و قرار دادن آنها در کنار یکدیگر و یا استفاده از خودآرایی، تولید می‌شوند. خودآرایی عبارت است از طراحی مولکول‌ها و ابرمولکول‌هایی که اساس تشکیل آنها مکمل بودن شکل ساختاری است. باید توجه داشت که اتم‌ها و مولکول‌ها همیشه در جایی که مورد نظر ماست قرار نخواهند گرفت و عاملی که محل قرارگیری آنها را تعیین می‌کند انرژی آنها است. به این صورت که مولکول‌ها در جایی قرار خواهند گرفت که کمترین انرژی آزاد را داشته باشند و به سمت انرژی آزاد ( ) منفی تمایل دارند. انرژی آزاد در یک سیستم به‌وسیله استحکام پیوند و انتروپی تعیین می‌شود. روش‌های تولید انبوه که در تولید مواد نانو متری به کار می‌روند عبارتند از: 1. روش مکانیکی 2. روش سل ـ ژل 3. واکنش حالت‌های جامد ـ مایع 4. چگالش فاز گازی 1. روش مکانیکی این روش یک نمونه از روش‌های بالا به پایین است و براساس متلاشی شدن ساختار دانه‌های درشت استوار است. تکنیک آلیاژسازی مکانیکی روشی است که در آن با استفاده از یک آسیاب ساچمه‌ای انرژی بالا مخلوط پودرهای مختلف را در سطح اتمی با یکدیگر آسیاب و ترکیب می‌کنند. با استفاده از این تکنیک علاوه بر پودرهای عنصری خالص از پودرهای آلیاژی و سرامیک‌ها، نظیر اکسیدها، نیتریدها و غیره برای ایجاد آلیاژها و کامپوزیت‌ها استفاده می‌شود. مکانیزمی که در حقیقت به‌کار می‌رود، مکانیزم سایش مکانیکی همراه با خرد شدن است. شکست دانه‌ها در حقیقت به علت انرژی است که به آنها انتقال داده می‌شود، که این انرژی به سرعت دورانی (یا ارتعاشی)، محفظه، اندازه و تعداد توپ‌ها نسبت جرم توپ به ذرات، مدت سایش در حین فرآیند سایش بستگی دارد. معایب این روش نیز به شرح زیر است: آلودگی و ناخالصی ناشی از ماده ساینده. ایجاد ساختار خشن در پودرهای تولیدی. عدم یکنواختی در اندازه دانه‌ها. ترکیب شیمیایی غیر یکنواخت. 2. سل ـ ژل سل ژل عبارتست از یک فرآیند خودآرایی خود به‌هم پیوستگی یا خود انباشتگی که در طی آن نانو مواد تشکیل می‌شوند. کلوئیدی که در یک مایع معلق شده است سل نامیده می‌شود. سوسپانسیونی که شکل خودش را حفظ می‌کند ژل نامیده شود. در نتیجه سل ‌ـ ژل‌ها سوسپانسیون‌هایی از کلوئید‌ها در مایعات هستند که شکل را نگه می‌دارند. فرآیند سل ـ ژل همان‌طوری که از نامش پیداست مستلزم تکمیل تدریجی شبکه‌ها از طریق تشکیل یک سوسپانسون کلوئیدی (سل) و ژله‌ای شدن سل ـ برای تشکیل شبکه‌ای در یک فاز مایع پیوسته (ژل) است. پیش ماده‌های لازم برای سنتز این کلوئید‌ها عموما شامل یون‌هایی از یک فلز است اما گاهی اوقات سایر عناصر از طریق گونه‌های فعالی که لیگاند‌ها نامیده می‌شوند احاطه شده‌اند. الکوکسید‌ها و الکوکسیلان‌ها بیشتر متداول هستند به دلیل این که سریعا با آب وارد واکنش می‌شوند. تشکیل سل ـ ژل در چهار مرحله به‌وقوع می‌پیوندد: 1. هیدرولیز 2. تراکم و پلیمری شدن منومر‌ها برای تشکیل ذرات 3. رشد ذرات 4. به‌هم چسبیدن ذرات و توده‌ای شدن آنها از طریق تشکیل شبکه‌هایی که در سراسر محیط مایع گسترش یافته‌اند سبب زخیم شدن آنها می‌شود که تشکیل یک ژل می‌دهد. 3. واکنش حالت‌های جامد ـ مایع این روش از برگرفتن رسوب دانه‌ها از فاز محلول استفاده می‌شود و فرآیند آن بر پایه وجود هسته مورد نظر استوار است. برای مثال پودر دی اکسید تیتانیم با اندازه‌های بین 70 تا 300 نانومتر با استفاده از این روش، از تیتانیوم تترا ایزو پروپوکساید تولید می‌شود. 4. چگالش فاز گازی این روش به‌طور کلی بر مبنای پیرولیز ماده اصلی تولید نانو ذرات استوار است و فرآیند آن بدین‌گونه است که یک گاز حامل بی‌اثر و خالص وارد محفظه حاوی مایع اصلی تولید نانو ذرات می‌شود. مایع در این محفظه توسط یک مشعل تجزیه شده و به‌وسیله گاز حامل به مبرد فرستاده می‌شود. بخارات در مبرد سرد شده و به صورت دانه یا خوشه در می‌آید اندازه دانه‌های تولید شده در این روش به عوامل زیر بستگی دارد: نوع گاز بی‌اثر به‌کار برده شده. فشار گاز بی‌اثر. زمان باقی ماندن ذرات در محدوده رشد. نسبت نرخ تبخیر به فشار بخار ماده تبخیر شده. مزایا: کنترل بهینه بر روی اندازه دانه‌ها. خلوص محصولات تولیدی در سیستم‌های تولید خلاء بالا. معایب: بالا بودن قیمت تجهیزات و عدم امکان تولید در ابعاد صنعتی خواص الکترونیکی نانو ذرات طلا را می توان نه تنها با تغییر اندازه آنها،بلکه ماهیت عامل پوشش و فاصله بین نانو ذرات تنظیم کرد[3].با این حال نانو ذرات صرفاٌ به صورت سینتیکی پایدار هستند وباید آنها تثبیت کرد تا به ذرات بزرگ تر تجمع پیدا نکنند.روش اصلی مورد استفاده برای تثبیت نانو ذرات در محلول شامل حفاظت الکتروستاتیک می باشدبنا بر این روش های مختلفی برای سنتز نانو ذرات طلا گسترش پیدا کردند.مرسوم ترین استراتژی استفاده از یک عامل محافظ بر روی سطح نانو ذرات طلا می باشد،که نه تنها مانع از تجمع آنها می شود، بلکه با عث عامل دار کردن سطح نانو ذرات می شود و به طور زیادی سایز وتوزیع ذرات را تحت تاثیر قرار می دهد. نانو ذرات طلا بسته به سایزی که سنتز میشوند ویا فاصله ای که این نانو ذرات بایکدیگر دارند دارای رنگ های مختلفی میباشند. روش های سنتز نانو ذرات طلا تولید نانوذرات طلا به طور کلی میتواند با سه روش شیمیایی،فیزیکی وبیولوژی صورت بگیرد.تعدادی از این روش ها که برای سنتز نانوذرات طلا مورد استفاده قرار گرفته اند در ادامه بررسی می شوند. روش های سنتز شیمیایی -کاهش به وسیله سیترات یکی از مرسوم ترین روش ها برای سنتز نانو ذرات طلا استفاده از سیترات برای کاهش HAuC14در آب می باشد که اولین بار توسط Turkevitchدر سال 1951معرفی شده است[4].در این روش ،نانوذرات طلا با حرارت دادن محلول HAuC14.در حضور سیترات سدیم به دست می آید. در این واکنش،در ابتدا سیترات به عنوان عامل کاهنده برای تبدیل به طلا(III)به طلا(0)وتولید نانوذرات به کار میرود وسپس به عنوان یک عامل پوشش دهنده روی سطح نانو ذرات جذب می شود و باعث ایجاد دافعه بین نانو ذرات شده وبه این ترتیب از تجمع نانو ذرات جلوگیری می کند. این روش باعث ایجاد نانو ذراتی کروی با محدوده سایز 16-147nmمیشود با تغییر عواملی مانند دما،نسبت نمک طلا به سیترات،و میزان معرف هایی که اضافه می شود می توان سایز ذرات وتوزیع نانو ذرات را کنترل کرد[5].در یک روش بهبود یافته، نانو ذرات طلا با سایز کوچک تر (.nm5/3)با استفاده از کاهش یون های HAuC14با محلول سرد سدیم بوروهیدرید(NaBH4)به جای گرم کردن محلولدر حضور یون های سیترات نمی تواند باعث کاهش یون های طلا شود[6].نانو ذرات کوچک سنتز شده با این روش میتواند به عنوان دانه برای تولید ذرات بزرگ تر مورد استفاده قرار گیرد. -روش دو فازی Brust-schiffrin در سالBrust-schiffrin1994روش بسیار ساده ای برای سنتز نانو ذرات طلا با سایز بسیار کوچک(nm2/5-5/1)ارئه کرد.در این روش ابتدا نانو ذرات در محیط آلی به وسیله کاهش یون های طلا توسط سدیم بوروهایدراید سنتز شده و گونه هایی ماندد آمین ها،کربوکسیلات ،فسفین ها ،دایسولیفید ها و زانتان می توانند به عنوان پوشش دهنده به کار روند .سپس بسته به نوع عامل پوشش دهنده ذرات می توانن خشک شوند و مجددا به یک حلال آلی دیگر یا آب منتقل شوند[7]. پلیمرها ،آلکان تایول ها و کءوردینیت لیگاندعا نیز به طور گستردهبه عنوان عامل محافط و تثبیت کننده برای تولید نانو ذرات طلا با ویژگی های ساختاری معین به کار رفته اند [8].هرچند استفاده از مشتقات آلکان تایول ها به عنوان عامل محافظ به دلیل عدم حلالیت درآب باعث ایجاد محدودیت هایی می شود. -سنتز با استفاده از مایع های یونی (Ionic liquids)به عنوان عامل محافظ مایع های یونی ،نمک های آلی ،که در دمای اتاق و یا نزدیک به دمای اتاق به صورت مایع هستند ،در سال های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته اند و با توجه به اینکه جایگزین های بالقوه برای حلال فرار مرسوم می باشند .یک مایع یونی ،یک نمک است که مرکب از یک کاتیون آلی ومعمولا ،یک آنیون معدنی میباشد که در دمای اتاق ویا نزدیک به دمای اتقا به صورت مذاب می باشد .مایع های یونی دارای فشار بخار ناچیز،پایداری گرمایی بسیار خوب،هدایت الکتریکی بالا ،پنجره الکتروشیمیایی وسیع ،توانایی بالا برای حل کردن بسیاری از مواد شیمیایی و به آسانی برای استفاده مجدد بازیافت می شوند .همه این ویژگی های مطلوب ،مایع های یونی را حلال هایی جالب برای کاربرد گسترده مخصوصا در شیمی تجزیه قرار داده است .این وسژگی منحصر به فرد این ترکیبات باعث شد که زمینه نانو تکنولوژی نیز مورد توجه قرار گیرند .اخیرا از دو نوع مایع یونی با ساختار ایمیدازولی شامل 1-دودسیل-3-متیل ایمیدازولیم کلراید 1 و 1و4-بیس(بوتیل ایمیدازولیم-1-ایل)دودکان برمایئد2،به عنوان عامل محافظ برای سنتز نانو ذرات طلا استفاده کردند. این نانو ذرات سنتز شده ،نانو ذراتی با سایز 5-15nmو خاصیت آبدوست می باشند و از نظر زیستی بسیار سازش پذیر بوده و کاربرد های بالقوه ای دارند .[9] -روش میکرو امولسیون یا میل برگشتی روش میسل برگشتی یا میکروامولسین،یک روش عالی برای تهیه نانو ذرات با اندازه و رخت شناسی یکنواخت تر می باشد[15].در این روش یک محلول آبی در یک فاز روغنی پیوسته پراکنده میشود. در این سیستم ها از ترکیباتی مثل مواد فعال در سطح و لیپوزوم ها که درارای سر های قطبی آبدوست ودم های ناقطبی آب گریز هستند استفاده می شود وهنگام افزودن این مواد به سیستم فوق تجمعات کروی شکلی (میسل ها)ایجاد می شوند. این روش به مسیل های معکوس یا برگشتی نیز معروف است.واکنشگر های اولیه موجود در میسل های جداگانه در اثر اختلاط به داخل یک میسل منتقل می شوند وواکنش بین واکنشگرها به داخل میسل جدید ایجاد شده محدوده میگردد. در این روش تنوع انواع مواد فعال در سطح مورد استفاده باعث ایجاد میسل هایی با اندازه ای مختلف شده و درنتیجه نانو ذراتی با اندازه های متنوع در مقیاس نانو سنتز می شوند. از عوامل موثر بر اندازه ورخت شناسی ذرات در این روش عبارتند از:نوع ماده فعال در سطح،نسبت فاز روغن به آب وسرعت هم زدن نمونه[11].مانا و همکارانش در سال 2552از روش میکروامولسیون برای سنتز نانو ذرات طلا استفاده کردند. روش های سنتز فیزیکی: روش های فیزیکی مختلفی برای سنتز نانو ذرات وجود دارد که شامل تخلیه قوس الکتریکیError! Bookmark not[3defined.]


+
تاریخ  یکشنبه بیست و پنجم خرداد 1393ساعت 23:58  نویسنده × المیــ ــرا ×  |