نانو ذرات مغناطیسی: سنتز،حفاظت ،کاربرد پذیری و کاربرد (مهندس م. شرفی)

این مقاله بر سنتز ،حفاظت ، کاربرد پذیری و استفاده از نانو ذرات مغناطیسی و همچنین ویژگی های مغناطیسی سیستم های نانو ساختاری تکیه دارد .

روند اصلی در کنترل سایز و شکل نانو ذرات مغناطیسی به روش هایی شکل گرفته است ، مانند : هم رسوبی ، تخریب گرمایی ،سنتز میسل(محلول کلوئیدی) و سنتز هیدروگرمایی .

مشکل اصلی هنوز هم حفاظت در مقابل خوردگی است و بنابراین روش های حفاظت مناسب مورد تاکید قرار خواهند گرفت . برای مثال پوشش پلیمری / سطحی ، پوشش سیلیکا وپوشش کربنی نانو ذرات مغناطیسی یا پوشاننده آنها در یک حفاظت.

نانو ذرات مغناطیسی حفاظت شده می توانند به عنوان بلوک های ساختاری برای ساخت سیستم های کاربردی مختلف استفاده شوند و کاربرد شان در کاتالیزکردن و بیوتکنولوژی به طور خلاصه مرور خواهد شد . سرانجام چند گرایش و چشم انداز آتی در این تحقیق خلاصه خواهند شد .

1) مقدمه :

نانوذرات مغناطیسی توجه بسیاری از محققان را در حد وسیعی به خود جلب کرده است ، که شامل سیالات مغناطیسی ،کاتالیز کردن ، تشدید مغناطیسی ، بیو پزشکی / بیو تکنولوژی ، ذخیره داده ها و درمان پذیری های محیطی است .

در حالیکه تعدادی از روش های مناسب برای سنتز نانوذرات مغناطیسی استفاده شده است ، بکارگیری موفق چنین نانوذرات مغناطیسی در نواحی فهرست شده در بالا به شدت به پایداری ذرات تحت شرایط مختلف بستگی دارد . در بیشتر کاربردهای در نظر گرفته شده ، ذرات هنگامی به بهترین وجه عمل می کنند که اندازه ذرات نانو کمتر از یک مقدار بحرانی است ، گرچه به نوع مواد بستگی دارد ولی در حدود 10-20nm است .

سپس هرنانوذره,یک تک دامنه مغناطیسی(single magnetic domain) می شود ووقتی که دما بالاتر از دمای موسوم به دمای انسدادی باشد, رفتار سوپرپارامغناطیسی را نشان می دهد.

چنین ذرات نانوی مجزایی گشتاور ثابت مغناطیسی بزرگی دارند و مانند یک اتم پارا مغناطیسی بزرگ, با واکنش سریع به اعمال میدان های مغناطیسی با پسماند ناچیز(مغناطیس پسماند) و نیروی مغناطیس زدایی(نیرویی که لازم است تا مغناطیسی کردن را به زیر صفر برساند) عمل می کند .

این ویژگی ها, نانوذرات سوپر پارا مغناطیسی را برای حد وسیعی از کاربردهای بیو پزشکی بسیار جذاب می کند, چون خطر شکل گیری توده ها در دمای اتاق ناچیز است .

به هر حال مشکل غیر قابل اجتناب مربوط به ذرات در این محدوده اندازه ,ناپایداری ذاتی در دوره های زمانی طولانی تر است . چنین ذرات کوچکی تمایل دارند که توده ها را برای کاهش انرژی مربوط به نرخ ناحیه بالای سطح نانوذرات به حجم این ذرات شکل دهند .

به علاوه, نانوذرات فلزی از نظر شیمیایی به شدت فعال هستند و به آسانی در هوا اکسید می شوند, که به طور کلی باعث از دست دادن حالت مغناطیسی و پراکندگی پذیری می شود. برای بسیاری از کاربردها ,این مساله برای بسط روش های حفاظتی حیاتی است که به طور شیمیایی نانوذرات مغناطیسی عادی را در مقابل تنزل در خلال یا بعد از سنتز پایدار می کند .

این استراتژی ها , شامل پیوند یا پوشش با اجزاء آلی است ، که شامل مواد فعال درسطح یا پلیمر ها یا پوشش با یک لایه غیر آلی است مانند : سیلیکا یا کربن .

شایان ذکر است که در بسیاری از موارد, پوشش های حفاظتی نه تنها ذرات نانو را پایدار می کنند بلکه می تواند برای کاربردپذیری بیشتر نیز استفاده شود ، برای مثال بسته به کاربرد مورد نظر, با نانو ذرات دیگر یا لیگاندهای مختلف بکار می روند.

نانو ذرات کاربردی برای استفاده در کاتالیز ، برچسب زنی زیستی و جداسازی زیستی وعده داده شده است . به ویژه در واکنش های کاتالیزی فاز مایع, چنین ذرات مجزای کوچک و مغناطیسی ممکن است مانند سیستم های همگن مفید باشد که مزیت های پراکندگی بالا ، واکنش پذیری بالا ، و جداسازی آسان را با هم ترکیب می کنند.

در ادامه, پس از نشان گذاری مختصر ذرات مغناطیسی خاص ، ما روی پیشرفت های اخیر در سنتز نانوذرات مغناطیسی و استراتژی های مختلف برای حفاظت از ذرات در مقابل اکسید شدن و خوردگی اسیدی تمرکز می کنیم .

کاربردپذیری بیشتر نانو ذرات مغناطیسی در کاتالیز و جداسازی زیستی به طور خلاصه مورد بحث قرار خواهد گرفت . خوانندگان برای توضیح مفصل تر ویژگی های فیزیکی و رفتار این نانوذرات مغناطیسی یا کاربردهای بیو تکنولوژی و بیو پزشکی به مرورهای ویژه مراجعه کنند .

2) ویژگی های خاص نانو ذرات مغناطیسی :

دو موضوع کلیدی در خواص مغناطیسی نانو ذرات برجسته هستند : تاثیرات محدودیت اندازه و تاثیرات سطحی که در ویژگی های خاص مختلف شکل می گیرند . همان طور که در شکل 1 خلاصه شده است .

سایز محدود روی نتیجه تاثیر می گذارد ، برای مثال کوانتوم الکترون ها ، در حالیکه تاثیرات سطح مربوط به برش یا شکست تقارن ساختار کریستالی هر ذره است . بدون تلاش فراوان ، این دو موضوع در قسمت های 1-2 و 2-2 بررسی خواهند شد .

مرورهای کامل تر در مورد مغناطیس در سیستم های مقیاس نانو می توانند در جایی دیگر دیده شوند . چون توافق کلی در مورد سایز برای ذرات نانو وجود ندارد ، درادامه از این اصطلاح برای ذرات با قطر بین 1 تا nm100 استفاده می کنیم.

ادامه مطلب ....

https://www.dropbox.com/s/laan39wtlro0g1l/Nanoparticles%20_Sharafi_.pdf

نانو ذرات مغناطیسی: سنتز،حفاظت ،کاربرد پذیری و کاربرد (مهندس م. شرفی)

مطالب مشابه :

دارو رسانی به سرطان بر مبنای علم نانو-بیوتکنولوژی

درمان سرطان با کمک نانوذرات ممکن تر می شود! ‏(1391/12/07)

پلیمر

ترجمه آماده مقاله تخصصی با عنوان :Synthesis of Hollow Inorganic Nanospheres

میسل ها و کاربرد آنها

نانوذرات – چشم اندازها و نگرانی ها

پلیمر

نانو ذرات مغناطیسی: سنتز،حفاظت ،کاربرد پذیری و کاربرد (مهندس م. شرفی)

نانوراکتورها (2)

نانو تکنولوژی