سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017

سنتز نانو ذرات نقره جلسه پنجم

مشخصه یابی نانو ذرات نقره تولید شده ( تعیین شکل و سایز نانو ذرات نقره و تاثیر پلیمر در پایداری ذرات)...
عکس نویسنده
عکس نویسنده
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :
سنتز نانو ذرات نقره جلسه پنجم
سنتز نانو ذرات نقره جلسه پنجم

 

هدف: مشخصه یابی نانو ذرات نقره تولید شده ( تعیین شکل و سایز نانو ذرات نقره و تاثیر پلیمر در پایداری ذرات) 

 فعالیت: تحقیق در مورد روشهای شناسایی و  آنالیز نانو ذرات نقره

وسایل: دستگاه میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) یا دستگاه تفرق دینامیکی نور (DLS)

نانوتکنولوژی و کاربردهای آن در زمینه های مختلف، چالش هایی را در درک و تشخیص رفتار مواد در مقیاس نانو ایجاد می کند. دانستن اندازه و توزیع اندازه ذرات، از اطلاعات پیش نیاز برای تولید و ساخت محصولات مختلف است.پس بعد از تولید نانو ذرات، یکی از مواردی که در مطالعه نانوذرات نقش اساسی ایفا می کند، تعیین اندازه  و شکل آن ها می باشد چرا که خواص مواد نانو ساختار تا حد زیادی به شکل، اندازه و آرایش مواد نانو ساختار بستگی دارد، و از طرفی ذرات در گستره نانو متری تمایل زیادی به کلوخه شدن و به هم چسبیدن دارند که در نتیجه پایداری ذرات و اینکه ذرات تا چه زمانی در ایعاد نانو باقی میمانند، برای ما اهمیت فراوانی دارد. 

هم اکنون بیش از 50 روش مختلف وجود دارد که برای تعیین عناصر تشکیل دهنده مواد، شكل و اندازة ذرات، ساختار کریستالی، ترکیب شیمیایی و ریز ساختار مواد مورد استفاده قرار می گیرد. که می توانیم برای آنالیز نمونه هایمان از دستگاه  طیف سنج مرئی ٓ فرابنفش و میکروسکوپ های الکترونی استفاده کنیم.

در جلسه قبل ما از دو پلیمر استفاده کردیم، یکی پلیمر پلی وینیل پیرولیدون و دیگری پلی وینیل الکل که عامل پایدار کننده نانو ذرات ما بودند. حال میخواهیم نمونه هایی که با استفاده از این دو پلیمر ساخته ایم، مقایسه کنیم و تاثیر آنها را در شکل و اندازه و پایداری ذرات بررسی کنیم.
2نمونه ما محلول بود و همچنین می توانیم نمونه جامد را تهیه کنیم و آن را مورد بررسی قرار دهیم. در بعضی از دستگاهای آنالیز، نمونه را به صورت محلول آنالیز میکنند ولی در برخی دیگر باید نمونه جامد باشد. هر دستگاهی برحسب توانایی هایش یک سری اطلاعات در زمیته ساختار نانو ذرات به ما میدهد.

تکلیف: در مورد اینکه از چه دستگاه های برای آنالیز نمونه ها  استفاده می شود، تحقیق کنید.در برخی از دستگاه ها نیاز به آماده سازی نمونه ها میباشد، در این مورد نیز تحقیق کنید.
از آنجا که انجام آنالیز ها و استفاده از دستگاه های مشخصه یابی نانو ذرات، روشی پر هزینه است. پیشنهاد می شود از یکی از دستگاهای آنالیز برای تحلیل نمونه ها استفاده شود، آنچه که مد نظر ماست تعیین شکل و اندازه ذرات (در گستره نانو متری) میباشد که شما میتوانید از یکی از دستگاهای آنالیز که مقرون به صرفه تر است و اطلاعات خواسته شده در مورد نانو ذرات را به شما میدهد، استفاده کنید.

ما میخواهیم در این جلسه با دستگاه میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) از نمونه ها عکسبرداری کنیم و با استفاده از دستگاه تفرق دینامیکی نور (DLS) توزیع اندازه ذرات نقره کلوییدی را آنالیز کنیم،  با تحلیل نتایج، اطلاعاتی در مورد شكل و اندازه و پایداری نانو ذرات (کلوخه نشدن ذرات) بدست میاوریم. برای مقایسه نتایج، نیز میتوانیم از نمونه را در زمانهای مختلف آنالیز کنیم تا در مورد پایداری آنها اطلاعاتی بدست بیاوریم.

در مطالعه مواد نانو ساختار نمی توانیم از میکروسکوپ های نوری استفاده کنیم، اساس کار میکروسکوپ های نوری به گونه ای است که در آنها نور برگشتی یا عبوری از جسم توسط عدسی هایی بزرگ می شود. که امکان بزرگنمایی تا 1400 برابر وجود دارد، اما با تغییر قطر عدسی و یا سایر قسمت های میکروسکوپ نوری نمی توان ساختارهای نانومتری را مشاهده کرد.

پرسش: چرا برای مطالعه مواد نانو ساختار نمی توانیم از میکروسکوپهای نوری استفاده کنیم؟

 در این حالت بهتر است از میکروسکوپ های الکترونی استفاده شود. زیرا در میکروسکوپهای الکترونی انرژی الکترونها بسیار بیشتر از فوتونهای نور مرئی است و طول موج بسیار کوچکتری نیز دارند،که  می توان به بزرگنمایی بسیار بالاتر با قدرت تفکیک بیشتر دست یافت.

 انواع میکروسکوپ های الکترونی به شرح زیر می باشد:
- میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)
- میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)
- میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)
- میکروسکوپ تونلی روبشی (STM)

هرکدام از این میکروسکوپ ها یک سری اطلاعاتی در مورد ساختار و مورفولوژی سطح نانو ساختارها میدهند. شما میتوانید از میکروسکوپ SEM  برای نمونه جامد استفاده کنید.

تکلیف: نمونه ها را توسط دستگاه TEM آنالیز کرده و اطلاعات بدست آمده در مورد شکل و سایز ذارت را تحلیل کنید.
 اگر هر دو نمونه را آنالیز میکنید از مقایسه آنها به چه نتایجی میرسید؟ در این مورد تحقیق کرده و اطلاعات بدست آمده را گزارش کنید.

شکل زیر تصویر نمونه ای از میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM) میباشد.

سنتز نانو ذرات نقره جلسه پنجم

 

برای اینکه بیشتر با خروجی دستگاه TEM آشنا شوید و بهتر بتوانید تحلیل کنید در زیر مثالی میاورم:
تصویرزیر از نانو ذرات نقره کلوییدی  می باشد که توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری گرفته شده است. در این تصویر نانو ذرات نقره کلوییدی که دارای شکل کروی و  سایز کمتر از 50 نانو مترهستند، مشاهده می شود و همچنین در نمودار هم ماکزیمم سایز ذرات مشخص است.

سنتز نانو ذرات نقره جلسه پنجمسنتز نانو ذرات نقره جلسه پنجم

 

پرسش: چه اطلاعات دیگری از نمودار و شکل بالا میتوانیم استخراج کنیم؟ نقاطی که به هم چسبیدن بیانگر چه پدیده ای میباشند؟

از آنجایی که اندازه و توزیع اندازه ذرات، تاثیر زیادی بر روی استحکام مکانیکی، دانسیته و خواص نوری و حرارتی محصول نهایی دارد، تعیین این اندازه ها بسیار ضروری اند. امروزه ابزارهایی وجود دارند که امکان تعیین اندازه و توزیع اندازه ذرات با استفاده از آنها امکان پذیر است. برای اندازه گیری اندازه ذرات در محیط مایع مورد استفاده قرار می گیرد.
 

سنتز نانو ذرات نقره جلسه پنجم

 

دستگاه دیگری که برای آنالیز ذرات میتوانید استفاده کنید دستگاه تفرق دینامیکی نور (DLS) میباشد، پراکندگی نور دینامیکی روشی فیزیکی است که برای تعیین توزیع ذرات موجود در محلول ها و سوسپانسیون استفاده می شود. این روش به برهمکنش نور با ذره بستگی دارد. نور پراکنده شده بوسیله نانوذرات موجود در سوسپانسیون با زمان تغییر می کند که می تواند به قطر ذره ارتباط داده شود. شکل زیر نمونه ای از دستگاه تفرق دینامیک نور را نشان می دهد.

سنتز نانو ذرات نقره جلسه پنجم

 

تکلیف: در مورد خروجی دستگاه DLS تحقیق کنید و اینکه این دستگاه چه نتایجی را به شما می دهد.

شما عزیزان می توانید برای انجام این پروژه به طرح درس های ذیل مراجعه فرمایید:
سنتز نانوذرات نقره- جلسه اول
سنتز نانوذرات نقره-جلسه دوم
سنتز نانوذرات نقره-جلسه سوم
سنتز نانوذرات نقره- جلسه چهارم
سنتز نانوذرات نقره-جلسه پنجم
سنتز نانوذرات نقره-جلسه ششم

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه: رویا رحیم زاده
تنظیم : مرجان سلیمانیان

تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین