شناسایی و استراتژی های اندازه گیری نانوذرات

شناسایی و استراتژی های اندازه گیری نانوذرات

فرمت: PPT   تعداد صفحات: 66

مقدمه:

پیشرفت های اخیر در فناوری نانو مربوط به توانایی های جدید در زمینه اندازه گیری و کنترل ساختارهای منفرد در مقیاس نانو است. گسترش فزاینده ابزارهای جدید تعیین مشخصات مواد و ساخت و فن آوری آن برای پیشرفت بیشتر در علم و فناوری نانو مهم و اساسی است. این ابزارها چشم ها را برای دیدن و انگشت ها را برای کنترل نانوساختارها توانا می سازند. با این توصیف احساس می شود که در آینده ای نزدیک بیشترین نیاز محققان و پژوهشگران این خواهد بود که آزمایشگاه های با وسایل اندازه گیری و ابزارهای ساخت مختلف در اختیار داشته باشند تا بتوانند به اکتشاف و تحلیل های جدید در زمینه های مختلف از جمله شیمی، فیزیک، زیست شناسی و مواد و کاربردهای آنها دست پیدا کنند.

در علوم مختلف مهندسی و پزشکی، موضوع اندازه گیری و تعیین مشخصات از اهمیت کلیدی برخوردار است به طوری که ویژگی های فیزیکی و شیمیایی مواد، به مواد اولیه مورد استفاده و همچنین ریزساختار یا ساختار میکروسکوپی به دست آمده از فرایند ساخت بستگی دارد. به عنوان مثال برای شناسایی مواد اولیه، بدیهی است که نوع و مقدار ناخالصی ها، شکل و توزیع اندازه ذرات، ساختار بلورین و مانند آن در ماهیت و مرغوبیت محصول اثر دارند. بنابراین هر چه دستگاه های اندازه گیری و تعیین مشخصات قوی تری در اختیار باشد، کنترل مواد اولیه با دقت بیشتری صورت می گیرد.

در ضمن برای مطالعه ریزساختارها، نیاز بیشتری به ابزارهای شناسایی و آنالیز وجود دارد. در ریزساختار یا ساختار میکروسکوپی مواد، باید نوع فازها، شکل، اندازه، مقدار و توزیع آنها را بررسی کرد.

خواص منحصر به فرد نانومواد شدیداً وابسته به ترکیب شیمیایی، اندازه دانه ها، ساختار سطحی و برهم کنش های بین ذرات تشکیل دهنده آن ها است.

از این رو، اندازه گیری نانویی یا نانو مترولوژی، پایه علم و فناوری نانو به شمار می­آید. توانایی اندازه­گیری و شناسایی مواد (شکل، اندازه، خصوصیات فیزیکی و مکانیکی) در مقیاس نانو، امری حیاتی در علم مواد نانویی است؛ زیرا نانومواد و ابزارهای ساخته شده از آن، باید دقت و قابلیت اعتماد بالایی را داشته باشند.

نانو مترولوژی شامل اندازه گیری طول، نیرو، جرم، خصوصیات الکتریکی، مکانیکی و … است که به درک ما از رفتارهای نانویی کمک می کند و امکان تولید مواد پیشرفته با قابلیت اعتماد بالا و خصوصیات مطلوب را فراهم می آورد.

طبقه بندی روش های تعیین مشخصات مواد براساس نحوه عملکرد:

روش های میکروسکوپی

با استفاده از روش های میکروسکوپی تصاویری با بزرگ نمایی بسیار بالا از ماده بدست می آید. قدرت تفکیک تصاویر میکروسکوپی با توجه به کمترین قدرت تمرکز اشعه محدود می شود. به عنوان مثال با استفاده از میکروسکوپ های نوری با قدرت تفکیکی در حدود ۱ میکرومتر و با استفاده از میکروسکوپ های الکترونی و یونی با قدرت تفکیک بالا در حدود یک آنگسترم قابل دسترسی است. این روش ها شامل STM (Scanning Tunneling Microscope) ،AFM (Atomic Force Microscope) ،(Focused Ion Beam) FIB ،TEM (Transmission Electron Microscope) ،SEM (Scanning Electron Microscope) ،(Scanning Near Field Optical Microscopy) SNOM ،SCM (Scanning Capacitance Microscopy) می باشد.

روش های براساس پراش

پراش یکی از خصوصیات تابش الکترومغناطیسی است که باعث می شود تابش الکترومغناطیس در حین عبور از یک روزنه و یا لبه منحرف شود. با کاهش ابعاد روزنه به سمت طول موج اشعه الکترومغناطیسی اثرات پراش اشعه بیشتر خواهد شد. با استفاده از پراش اشعه ایکس، الکترون ها و یا نوترون ها و اثر برخورد آنها با ماده، می توان ابعاد کریستالی مواد را اندازه گیری کرد. الکترون ها و نوترون ها نیز خواص موجی دارند که طول موج آن به انرژی آنها بستگی دارد. علاوه بر این هر کدام از این روش ها خصوصیات متفاوتی دارند مثلا عمق نفوذ نوترون از اشعه ایکس بیشتر و اشعه ایکس از الکترون بیشتر است. این روش ها شامل XRD (X-Ray Diffraction) و XRF (X-Ray Fluorescence) می باشند.

روش های طیف سنجی

استفاده از جذب، نشر و یا پراش امواج الکترومغناطیس توسط اتم ها و یا مولکول ها را طیف سنجی گویند. برخورد یک تابش با ماده می تواند منجر به تغییر جهت تابش و یا تغییر در سطوح انرژی اتم ها و یا مولکول ها شود، انتقال از تراز بالای انرژی به تراز پایینتر، نشر و انتقال از تراز پایین انرژی به تراز بالاتر، جذب نامیده می شود. تغییر جهت تابش در اثر برخورد با ماده نیز منجر به پراش تابش می شود، این روش ها شامل طیف سنجی:

تبدیل فوریه مادون قرمز (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) رزونانس مغناطیس هسته (Nuclear Magnetic Resonance) طیف سنجی رامان (Raman Spectrometry) طیف نگاری جرمی یون ثانیه (Secondary Ion Mass Spectrometry) پراکندگی بازگشتی رادفورد (RBS) طیف سنجی فتوالکترونی پرتو ایکس (XPS) طیف سنجی جرمی:

روش های طیف سنجی جرمی از تفاوت نسبت جرم به بار اتم ها و یا مولکول ها استفاده می کنند. عملکرد عمومی یک طیف سنجی جرمی به صورت زیر است:

1. تولید یون های گازی
2. جداسازی یون ها براساس نسبت جرم به بار
3. اندازه گیری مقدار یون ها با نسبت جرم به بار ثابت

ادامه مطالب زیر را با دانلود فایل پاورپوینت مشاهده کنید.

• روش های جداسازی
• طبقه بندی تجهیزات شناسایی بر مبنای خاصیت فیزیکی مورد اندازه گیری
• طبقه بندی روش های تعیین مشخصات بر اساس ماهیت شناسایی
• شناسایی خصوصیات نانو ذرات آزمایشگاهی یا نانو ذرات صنعتی
• تعیین اندازه، شکل و انباشتگی
• مساحت سطح و تخلخل
• ثبات شیمیایی و بار الکتریکی سطحی در محلول
• ترکیب شیمیایی خلوص و ساختار کریستالی
• شیمی سطح و آلودگی
• تعیین خصوصیات نانو مواد در محیط  مایع
• تعیین خصوصیات نانو مواد در آئروسل
• تعیین خصوصیات کیفی نانو مواد در محیط های بیولوژیکی
• تعیین خصوصیات نانو مواد غیر آلی در ماتریس های بیولوژیکی

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ کاربرد نانو حسگرها در بهداشت حرفه ای

⇐ نانوذرات و کاربرد آن در رفع آلودگی بیولوژیکی

⇐ تصفیه هوا با کمک فناوری نانو و خود تمیز شونده ها (نانو فوتوکاتالیست ها)