ابداع روشی کم‌هزینه در ساخت آزمایشگاهی نانوذرات اکسید فلزی در دانشگاه شهید بهشتی

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از ستاد ویژه توسعه نانو، با توجه به رشد روز افزون استفاده از نانوذرات فلزی و اکسید‌های آنها در علوم مختلف در سال‌های اخیر، سنتز و طراحی این مواد نیز با رشد وسیعی روبه‌رو شده است. تا کنون روش‌های مختلفی از جمله روش‌های رادیویی، تجزیه گرمایی، تجزیه شیمیایی و غیره برای ساخت نانو مواد فلزی و اکسید‌های آنها استفاده شده است که بسیاری از آنها زمان‌بر و پرهزینه هستند.

به گفته دکتر سید سعید سید حسینی داورانی، هدف از انجام این تحقیق، دستیابی به روشی با بازدهی بالا و سرعت بیشتر جهت سنتز نانوذرات اکسید فلزی بوده است. برای این منظور از روش سونوالکتروشیمی استفاده شده است.

سید حسینی داورانی پیرامون مزیت‌های روش مذکور افزود: «روش سونوالکتروشیمی یکی از ساده‌ترین و کم‌هزینه‌ترین روش‌ها در تولید نانوذرات است. این روش که ترکیبی از امواج فراصوت با روش متداول الکتروشیمی است، نسبت به روش الکتروشیمی منجر به تشکیل ذراتی با ابعاد کوچک‌تر در حد نانومتر می‌شود. ضمن اینکه استفاده از امواج فراصوت در طول فرایند، سرعت واکنش را نیز به مقدار زیادی افزایش می‌دهد. به همین دلیل در مقایسه با سایر روش‌ها در این روش می‌توان با سرعت بالاتر و راندمان بیشتر محصول را تولید کرد».

نانوذرات تولید شده در این طرح، به دلیل ویژگی‌های نوری منحصر به‌فرد خود، قابلیت کاربرد در علم ساخت لیزر، فناوری ارتباطات، حسگرهای فلورسانسی، ترانزیستورها، تجزیه زیستی و غیره دارند.

این محقق در توضیح کامل‌تر نتایج حاصل شده عنوان کرد: «در مقایسه تأثیر هم زدن مکانیکی با شدت بالا و کاربرد امواج فراصوت مشخص شد که ذرات نانوساختار تنها در حضور امواج فراصوت تشکیل می‌شوند. از طرفی بررسی خصوصیات نوری نانوذرات سنتز شده به کمک دستگاه طیف‌سنجی ماوراء بنفش و نور مرئی و نیز دستگاه فوتولومینسانس صورت گرفت. نتایج حاکی از این بود که با کوچک شدن اندازه ذرات طیف جذب و نشر نانوذرات به سمت امواج الکترو مغناطیس با انرژی بیشتر و طول موج‌های کوتاه‌تر جابه‌جا می‌شود».

لازم به توضیح است که در روش مورد استفاده در این طرح، تابش امواج فراصوت نقش کلیدی در سنتز ترکیبات با ساختار نانو دارد. در واقع، هنگامی که امواج فراصوت در سیستم به کار گرفته می‌شود، حباب‌های تولید شده به صورت نامتقارن متلاشی می‌شوند.

این نوع متلاشی شدن نامتقارن باعث تشکیل میکروجت‌هایی با سرعت بالا در مایعات و نیز امواج شوک با سرعت بالا در ذرات جامد می‌شود. در نتیجه برخوردهایی بین ذره‌ای ایجاد می‌شود که بر اثر آن ذرات ریز‌تر شده و ترکیبات نانو ساختار تشکیل می‌شود.

سید حسینی داورانی در پایان تأکید کرد: «از آنجا که عوامل مختلفی در روش سونوالکتروشیمی روی اندازه ذرات مؤثر هستند، به همین منظور در تحقیقات تکمیلی، تأثیر دانسیته جریان بر روی اندازه ذرات مورد بررسی قرا رگرفته است که مقاله این کار در حال حاضر پذیرفته شده و در دست چاپ است».

دکتر سید سعید سید حسینی داورانی، دکتر مصطفی محمدپور امینی، اعضای هیئت علمی دانشگاه شهید بهشتی، دکتر اکرم شهرجردی فارغ التحصیل دکتری شیمی تجزیه و دکتر عزت الله نجفی فارغ التحصیل دکتری و پسا دکتری شیمی معدنی از این دانشگاه در انجام این طرح همکاری داشته‌اند.