نانو ذرات طلا
چه چیزی در مورد نانو بسیار ویژه است؟
ذرات نانو از نظر طبیعت یا علم جدید نیستند. با این حال ، جهش های اخیر در مناطقی مانند میکروسکوپ به دانشمندان ابزاری جدید داده است تا بتوانند از پدیده هایی که به طور طبیعی هنگام تشکیل ماده در نانو تشکیل می شوند ، استفاده کنند. در اصل ، این پدیده ها براساس “اثرات کوانتومی” و سایر تأثیرات فیزیکی ساده مانند سطح گسترش یافته سطح (بیشتر در مورد این موارد زیر) است. علاوه بر این ، این واقعیت که اکثر فرآیندهای بیولوژیکی در مقیاس نانو اتفاق می افتد ، به دانشمندان مدل ها و قالب ها می دهد تا فرآیندهای جدیدی را تصور کنند و بسازند که می توانند کار خود را در پزشکی ، تصویربرداری ، محاسبات ، چاپ ، کاتالیز شیمیایی ، سنتز مواد و بسیاری زمینه های دیگر تقویت کنند. . فناوری نانو صرفاً در ابعاد کوچکتر کار نمی کند. در عوض ، کار در مقیاس نانو باعث می شود دانشمندان از خصوصیات فیزیکی ، شیمیایی ، مکانیکی و نوری منحصر به فرد موادی که به طور طبیعی در این مقیاس اتفاق می افتند ، استفاده کنند.
براي خريد نانو ذرات طلا به شركت بيسموت مراجعه كنيد
شبیه سازی رایانه ای حرکات الکترونی در یک نانوسیم که قطر آن در محدوده نانو است
شبیه سازی رایانه ای حرکات الکترونی در یک نانوسیم که قطر آن در
محدوده نانو (تصویر: چندرسانه ای NSF / گالری اریک هلر)
مقیاس که در آن کوانتومی تأثیر می یابد بر خواص غالب مواد
هنگامی که اندازه ذرات ماده جامد در مقیاس قابل مشاهده با آنچه در میکروسکوپ نوری منظم مشاهده می شود مقایسه می شود ، تفاوت چندانی در خواص ذرات وجود ندارد. اما هنگامی که ذرات با ابعاد حدود 1-100 نانومتر ایجاد می شوند (جایی که ذرات را می توان تنها با میکروسکوپ های تخصصی قدرتمند “دید") ، خصوصیات مواد به طور قابل توجهی از مقیاس های بزرگتر تغییر می کند. این مقیاس اندازه است که به اصطلاح اثرات کوانتومی بر رفتار و خواص ذرات حاکم است. خواص مواد در این محدوده مقیاس بستگی به اندازه دارند. بنابراین ، هنگامی که اندازه ذرات به عنوان نانو مقیاس ساخته می شود ، خواصی مانند نقطه ذوب ، فلورسانس ، هدایت الکتریکی ، نفوذپذیری مغناطیسی و واکنش شیمیایی به عنوان تابعی از اندازه ذره تغییر می کنند.
طلای نانومقیاس خواص بی نظیری را نشان می دهد که در مقیاس نانو وجود دارد. ذرات طلای نانومقیاس زرد رنگی نیست که با آن آشنا شویم. طلای نانو می تواند قرمز یا بنفش به نظر برسد. در مقیاس نانو ، حرکت الکترون های طلا محدود می شود. از آنجا که این حرکت محدود است ، نانوذرات طلا نسبت به ذرات طلای در مقیاس بزرگتر با نور متفاوت واکنش نشان می دهند. اندازه و خصوصیات نوری آنها قابل استفاده است: ذرات طلای نانومقیاس به صورت انتخابی در تومورها جمع می شوند ، در حالی که می توانند با استفاده از جلوگیری از آسیب رساندن به سلولهای سالم ، تصویربرداری دقیق و همچنین تخریب لیزر هدفمند از تومور را فعال کنند.
نتیجه جالب و قدرتمند از تأثیرات کوانتومی نانومره مفهوم “تنظیم پذیری” خواص است. یعنی با تغییر اندازه ذره ، یک دانشمند می تواند به معنای واقعی کلمه یک ماده خاص مورد علاقه را تنظیم کند (مثلاً تغییر رنگ فلورسانس ؛ به نوبه خود می توان از رنگ فلورسانس یک ذره برای شناسایی ذره و مواد مختلف استفاده کرد. می توان برای اهداف مختلف با نشانگرهای فلورسنت “برچسب زد"). یکی دیگر از اثرات کوانتومی قدرتمند این نانو با عنوان “تونل سازی” شناخته می شود که پدیده ای است که میکروسکوپ تونلینگ اسکن و حافظه فلش را برای محاسبات امکان پذیر می کند.
مقیاس در کدام بخش از زیست شناسی رخ می دهد
با گذشت هزاره ، طبیعت هنر زیست شناسی را در مقیاس نانو کامل کرده است. بسیاری از کارکردهای داخلی سلولها بطور طبیعی در مقیاس نانو رخ می دهند. به عنوان مثال ، هموگلوبین ، پروتئینی که اکسیژن را از طریق بدن منتقل می کند ، قطر 5.5 نانومتر دارد. رشته ای از DNA ، یکی از بلوک های ساختمان زندگی بشر ، قطر آن فقط در حدود 2 نانومتر است.
بسیاری از محققان علوم پزشکی با استفاده از نانوماتیک طبیعی زیست شناسی در تلاشند تا ابزارها ، روشهای درمانی و درمانی دقیق تر و شخصی تر از روشهای معمول را طراحی کنند. اثرات یکی از نمونه های پزشکی فناوری نانو ، روش سنجش زیستی بارکدی است ، روشی نسبتاً کم هزینه برای شناسایی نشانگرهای بیولوژیکی خاص بیماری در خون ، حتی اگر تعداد بسیار کمی از آنها در یک نمونه وجود داشته باشد. فرآیند اصلی ، که به ذرات “به رسمیت شناختن” و “تقویت کننده” DNA به نانوذرات طلا وصل می شود ، در ابتدا در دانشگاه شمال غربی برای نشانگر نشانگر سرطان پروستات به دنبال پروستاتکتومی نشان داده شد. ثابت شده است که سنجش بیو-بارکدی نسبت به سنجش های معمولی برای نشانگرهای تجاری همان هدف بسیار حساس تر است و می تواند برای تشخیص تقریباً هر هدف مولکولی سازگار باشد.
درک فزاینده ساختارهای بیومکلی نانو از مقادیر دیگر بر پزشکی تأثیر می گذارد. برخی از دانشمندان به دنبال راه هایی برای استفاده از اصول بیولوژیکی نانو از مونتاژ مولکولی ، خود ساماندهی و مکانیک کوانتومی برای ایجاد بسترهای جدید محاسباتی هستند. محققان دیگر دریافته اند که در فتوسنتز ، انرژی حاصل از گیاه است
برداشت محصول از نور خورشید تقریباً فوراً با استفاده از فرآیندهای مکانیکی کوانتومی با راندمان تقریبا 100٪ (انرژی کمی به عنوان گرما هدر می رود) به “مراکز واکنش” گیاهان منتقل می شود. آنها در حال تحقیق در مورد فتوسنتز به عنوان الگویی برای نانوسیستمهای “انرژی سبز” برای تولید ارزان و ذخیره انرژی خورشیدی غیر آلوده هستند.
مقیاس که در آن سطوح و رابط ها نقش بزرگی در خواص مواد و تعامل دارند
مواد نانومقیاس دارای مناطق به مراتب بزرگتر از جرمهای مشابه مواد در مقیاس بزرگتر هستند. با افزایش سطح هر جرم از یک ماده ، مقدار بیشتری از مواد می توانند با مواد اطراف در تماس باشند ، بنابراین بر واکنش پذیری تأثیر می گذارد.
یک آزمایش فکری ساده نشان می دهد که چرا نانوذرات دارای مناطق سطح پدیده ای بالا هستند. یک مکعب جامد از یک ماده 1 سانتی متر در یک طرف ، دارای 6 سانتی متر مربع مساحت سطح است ، تقریباً برابر با یک طرف نیم چوب لثه. اما اگر آن حجم 1 سانتیمتر مکعب از یک طرف با مکعب های 1 میلی متر پر شود ، این تعداد مکعب های به اندازه 1000 میلی متر (10 10 10 10 10) است که هر یک از آنها مساحت 6 میلی متر مربع دارند ، برای کل. مساحت 60 سانتیمتر مربع تقریباً برابر با یک طرف دو سوم کارت یادداشت 3 ”x 5”. هنگامی که 1 سانتیمتر مکعب پر از مکعب های به ابعاد میکرومتر باشد - یک تریلیون (1012) از آنها ، هر یک با مساحت 6 میکرومتر مربع - کل مساحت آن 6 متر مربع یا حدود مساحت حمام اصلی است. یک خانه متوسط و هنگامی که آن حجم یک سانتی متر مکعب پر از مکعب های به اندازه 1 نانومتر 1021 پوند باشد ، هر کدام مساحت 6 نانومتر مربع دارند - مساحت کل آنها به 6000 متر مربع می رسد. به عبارت دیگر ، یک سانتی متر مکعب نانوذرات مکعب مساحت کل یک سوم بزرگتر از یک زمین فوتبال است!
نانولوله ها
تصویر نشان دهنده تأثیر افزایش سطح سطح تأمین شده از مواد نانوساختار است
یکی از مزایای مساحت بیشتر و افزایش واکنش پذیری در مواد نانوساختار این است که آنها به ایجاد کاتالیست های بهتری کمک کرده اند. در نتیجه ، تجزیه و تحلیل توسط مواد نانوساختار مهندسی شده در حال حاضر حدود یک سوم بازارهای بزرگ کاتالیزور ایالات متحده و جهانی را تحت تأثیر قرار داده و بر میلیاردها دلار درآمد در صنایع نفت و شیمیایی تأثیر می گذارد. اتومبیل ، که سمیت دود موتور را کاهش می دهد. باتری های نانو مهندسی شده ، سلول های سوختی و کاتالیزورها به طور بالقوه می توانند از واکنش پذیری بیشتری در مقیاس نانو استفاده کنند تا حالتهای پاکتر ، ایمن تر و مقرون به صرفه تری برای تولید و ذخیره انرژی ایجاد کنند.
مساحت بزرگ همچنین از بین دیگر موارد استفاده از غشاء و مواد برای ساخت و سازهای نانوساختار ایده آل برای تصفیه آب و نمک زدایی آب است. این برنامه همچنین به پشتیبانی از “عملکردی” سطوح مواد نانو (اضافه کردن ذرات برای مقاصد خاص) ، برای کاربردهایی از تحویل دارو تا عایق لباس کمک می کند.
منبع : https://www.nano.gov/nanotech-101/special