معرفی محصول تجاری (1)

شیشه های خود تمیز شونده

نام تجاری محصول:Pilkington Active self-cleaning glass

نام شرکت سازنده:Pilkington

محل کارخانه:شهر اوتاوای آمریکا

قیمت محصول:20 % بیشتر از شیشه های معمولی

ضخامت شیشه: از5.2mm تا 6mm

ابعاد شیشه:تا 33300mm *5180mm

زمان لازم برای شروع فعالیت خود تمیز کنندگی: تقریبا پس از 3 روز قرار گرفتن در معرض نور خورشید

عمر خاصیت خود تمیز شوندگی شیشه: حداقل 10 سال

روش تولید:CVD

زمان اولین تولید محصول: سال 2001 تولید آزمایشی و سال 2003 تولید کامل

محل کاربرد: برج ها و آپارتمان ها و هر محلی که شیشه در معرض نور خورشید باشد

خواص خود تمیز کنندگی : هم فوتوکاتالیستی و هم آبدوستی

آشنایی با مکانیزم علمی شیشه های خود تمیز شونده

1) خاصیت فوتوکاتالیسی در شیشه خود تمیز شونده

لایه های متشکل از نانوکریستال های دی اکسید تیتانیوم در فاز آناتاس با پرتو فرابنفش تحریک شده و باعث می شود الکترون اتم های سطحی با جذب فوتون بر انگیخته شده از لایه ظرفیت به لایه هدایت منتقل شوند. در این حالت زوج الکترون -حفره در سطح نانو ذرات ماده دی اکسید تیتانیوم بوجود می آید. مولکول های اکسیژن هوا در برخورد با سطح این الکترون ها را می ربایند. در این حالت با سطح ماده بسیار فعال می شود ، بطوریکه می تواند آب را نیز اکسید کند. به این دلیل این ماده در برخورد با مولکول های آلوده کننده که عموما مولکول های آلی کربنی هستند می توانند آنها را اکسید کرده ، به دی اکسید کربن ، آب و غیره تبدیل کند.

2) خاصیت فوق آبدوستی در شیشه های خود تمیز شونده 

از یک دیدگاه مواد به دو دسته آبدوست و آبگریز تقسیم می شوند. مواد آبدوست معمولا دارای پیوندهای قطبی بوده و می توانند در تماس با مولکول  آب آن را جذب کنند. اما مواد آبگریز بر خلاف دسته قبل دارای پیوند های غیر قطبی هستند. اتم های این  مواد از طریق نیروی واندروالس یکدیگر را جذب می نمایند و می توانند با مولکول های آلی پیوند خوبی برقرار کنند، اما با آب و مواد قطبی پیوند برقرار نکرده و آب از سطح آن دور می شود .

دی اکسید تیتانیوم ماده ایست که می تواند در شرایطی حالت آبدوستی را در خود تشدید کند. چنانچه سطح این ماده با نور فرابنفش تحریک شود با فرایندی که در بخش قبل توضیح داده شد ، در مجاورت آب پیوند های  اکسیژن این ماده شکسته شده و به پیوند هیدروکسیل تبدیل می شود . بنا براین هر اتم تیتانیوم روی سطح دارای دو گروه  هیدروکسیل بوده و می تواند مولکول های آب را با پیوند هیدروژنی جذب نماید از این رو سطح این ماده خاصیت فوق آبدوستی به خود می گیرد . شیشه های خود تمیز شونده در برخورد نور ماورای بنفش فعال شده و با تجزیه مواد آلی یا ایجاد باندهای ضعیف بین سطح و مواد  آلاینده به راحتی تمیز می شوند.

از دوستان عزیزم عذر خواهی میکنم بخاطر اینکه بعضی از مطالب خوانا نیست(برای دیدن کامل مطلب متن را بر روی نرم افزار ورد واقع بر سیستم کپی کرده واز آن استفاده نمایید ) با تشکر عبادی

مشخصه‌یابی مواد نانو؛

میکروسکوپ‌های الکترونی(TEM و SEM)

1. میکروسکوپ الکترونی عبوری  (TEM)

میکروسکوپ الکترونی عبوری از جمله میکروسکوپ‌های الکترونی است که در آن از پرتو الکترونی متمرکز شده برای به دست آوردن تصاویر استفاده می‌شود. در این میکروسکوپ، یک پرتو الکترونی مثل نور از درون نمونه عبور کرده و متأثر از ساختار درونی نمونه می‌شود. در واقع؛ هنگامی که الکترون‌ها در میکروسکوپ الکترونی عبوری از درون نمونه عبور می‌کنند، انرژی خود را از دست می‌دهند و از طرف دیگر نمونه خارج می‌شوند. الکترون‌های خروجی دارای توزیع خاصی از انرژی هستند که مختص عنصر یا عناصر تشکیل دهنده‌ی نمونه است.

پرتو الکترونی عبور کرده از نمونه، ‌روی یک صفحه‌ی فسفری متمرکز و سپس نمایش داده شده و یا برای پردازش کامپیوتری به یک کامپیوتر فرستاده می‌شود

اجزای اصلی یک دستگاه TEM، عبارتند از:

تفنگ الکترونی، عدسی جمع کننده، هم‌ردیف کننده‌ی پرتوهای الکترونی، نگهدارنده نمونه، عدسی شیئی، عدسی تصویری، سیستم‌های حذف کننده آلودگی، صفحه فلورسنت و دوربین عکاسی. کل سیستم در یک خلأ حداقل torr ^4-10قرار دارد تا مسیرآزاد طولانی برای الکترون‌ها موجود باشد

بررسی نمونه:

در روش بررسی ساختار با میکروسکوپ الکترونی عبوری، مناسب‌ترین نوع نمونه،‌ نمونه‌ای خیلی نازک است که الکترون قادر به عبور از آن باشد. در این راستا قدرت عبور الکترون از نمونه به ولتاژ شتاب دهنده‌ی پرتوهای الکترونی و نیز چگالی و عدد اتمی نمونه نیز بستگی دارد.

به طور کلی آماده‌سازی نمونه‌های TEM مشتمل بر دو مرحله آماده سازی اولیه و نازک نمودن نهایی می‌باشد. برای نازک نمودن نمونه‌های TEM از روش‌های مختلفی همچون بمباران یونی نمونه و یا غوطه‌ور سازی در یک محلول خورنده استفاده می‌شود. پس از عملیات آماده‌سازی، معمولاً نمونه‌ها روی یک توری فلزی کوچک با قطر mm 3 نگهداری شده و درون میکروسکوپ قرار داده می‌شود. 

2. میکروسکوپ الکترونی روبشی  (SEM)

این میکروسکوپ، یکی از روش‌های تولید تصاویر به وسیله‌ی روبش یک پرتو الکترونی روی سطح نمونه است. توسط این روش تصاویر سه بعدی از ساختار نمونه به دست می‌آید.

در SEM نمونه با پرتو الکترونی باریکی به قطر 100 آنگستروم بمباران می‌شود. در اثر برخورد پرتوهای الکترونی به نمونه، الکترون‌های ماده برانگیخته می‌شوند و در هنگام بازگشت به مدار اصلی خود به شکل پرتو الکترونی از سطح نمونه منتشر شده و توسط یک آشکارساز جمع‌آوری و آنالیز می‌شوند. این پرتوهای برگشتی از نمونه،‌ برای مشخصه‌یابی خواص مختلفی از ماده از قبیل: ‌ترکیب شیمیایی، پستی و بلندی سطح، کریستالوگرافی، خواص الکتریکی و مغناطیسی و... به کار می‌روند.

ستون حرکت الکترون‌ها و نیز محفظه نگهدارنده‌ی نمونه در SEM همیشه باید در خلأ باشد زیرا اگر نمونه در محیط پر از گاز قرار گیرد، به دلیل ناپایداری بالای پرتو، امکان تولید یا القای پرتو الکترونی وجود ندارد. آتش‌گیری گازها و امکان یونیزه شدن الکترون‌ها در محیط گاز، تخلیه بار را احتمالی کرده، منجر به ناپایداری پرتوها می‌شود.

درخشندگی و وضوح هر نقطه از تصویر SEM، بستگی به شدت (تعداد) الکترون‌های بازگشتی از سطح نمونه دارد، که آن نیز شدیداً وابسته به کیفیت موضعی سطح است. و بدین ترتیب، می‌توان معیاری از پستی و بلندی سطح به دست آورد. در تصاویر به دست آمده، نقاط روشن نشان دهنده‌ی سطح برجسته و نقاط تیره‌تر تصویر، نشان دهنده‌ی سوراخ‌ها و فرورفتگی‌های سطحی است.

. آماده سازی نمونه :

برای تصویربرداری از سطح نمونه‌ها به روش SEM، بهتر است که سطح نمونه رسانا باشد؛ زیرا اگر نمونه عایق باشد، سطح باردار شده و مسیر حرکت الکترون‌های برگشتی را تغییر خواهد داد و بنابراین، تصویر واضحی از سطح نمونه به دست نخواهد آمد.

برای سطوح نارسانا مثل سطوح غیرفلزی، یک لایه‌ی نازک طلا یا گرافیت روی سطح رسوب داده شده و بدین طریق، سطح رسانا می‌شود. همچنین نمونه‌های ریز (نظیر پودرها) باید روی یک فیلم هادی نظیر آلومینیوم، پخش شده و کاملاً خشک شوند. علاوه بر این، نمونه‌ها بایستی عاری از مایعاتی با فشار بخار بالا نظیر آب، محلول‌های پاک کننده آلی و فیلم‌های روغنی باقی‌مانده باشند.

3. مقایسه بین TEM  و SEM

مقایسه بین روش‌های TEM و SEM نشان می‌دهد که تمرکز پرتو الکترونی در SEM بیشتر از TEM است. بنابراین، امکان دست‌یابی به تصاویر سه بعدی سطوح با کیفیت بالا در SEM میسر است. ولی TEM عمدتاً کنتراست یا تباین خوبی از نمونه‌های نازک ارائه می‌دهد. نکته قابل توجه دیگر، دقت حاصله در این دو فرایند است. در این راستا، قدرت تفکیک به دست آمده در TEM بیشتر از SEM است. دقت SEM حداکثر 10 نانومتر است. بنابراین، برای به دست آوردن اطلاعاتی در مورد شکل و اندازه ذرات با اندازه کوچک‌تر از 10 نانومتر، TEM روش مناسب‌تری است.

نقش نانو در پزشکی:

 محققان ام آی تی در تلاشند با کمک نانو میله های طلا روشی جدید دردرمان سرطان ارایه دهند.محققان ام آی تی اعلام کردند که با استفاده از تکنولوژی نانو می توانند از طلا در درمان سرطان سود جویند. آنها نانو میله هایی از این عنصر را تولید کرده اند که ??بیلیونیم متر عرض و ?? بیلیونیم متر طول داشته و می توانند اشعه مادون قرمز را به خوبی جذب کنند.اما وجود مولکولهای خاصی به نام (CTAB) روی سطح خارجی طلا فعالیت های محققان را با مشکل رو به رو کرده است. این مولکولها که طی فرایند تولید نانو میله ها در سطح خارجی طلا تولید می شوند، اتصال دارو یا دی ان ای به میله های طلا را به سختی ممکن میسازد.طی بررسی هایی که برای رفع این مشکل انجام گرفته است، محققان تاکنون دو روش را برای مقابله با این مشکل یافته اند. آنها پی بردند حرارتی که هنگام پرتورسانی به میله های طلا در سطح آن ایجاد می شود، باعث کاهش تراکم مولکولهای CTAB در سطح طلا می شود. نظریه دیگر حاکی از جایگزین کردن CTABها توسط مولکولهای نوعی سولفور به نام تیول است که بسیار محکمتر به سطح طلا چسبیده و امکان اتصال مولکولهای پایدار یا دی ان ای به انتهای آن وجود دارد.
بر اساس گزارش ام آی تی، در صورت حل این مشکل، محققان قصد دارند به کمک نانو میله های طلا و اشعه مادون قرمز تومورهای سرطانی را نابود کنند. این به آن معنی است که نانو میله ها وارد تومور سرطانی شده و پس از فعال شدن توسط مادون قرمز، باعث سوزانده شدن تومورها می شوند. در عین حال به دلیل سطح جذب بالای طلا نسبت به مادون قرمز، این اشعه آسیبی به سلولها و نسوج اطراف تومور نخواهد رساند.
همچنین می توان به کمک این تکنولوژی جدید داروهای متناسب با بیماری را به انتهای میله ها متصل کرده و مستقیماً به تومورهای مورد هدف فرستاد تا تاثیر آنها تنها بر روی سلولهای سرطانی متمرکز شده و آنها را نابود کنند.

نانو ذرات طلا:

به‌تازگی یک گروه تحقیقاتی به رهبری پروفسور هانو هاکینن از مرکز علوم نانوی دانشگاه جیواشکیلا، موفق به تعیین ساختار اتمی نانوذرات طلا شدند. نتایج این تحقیق برای حوزه‌های تحقیقاتی متفاوتی چون پزشکی، تحقیقات مولکول زیستی و نانوالکترونیک سودمند خواهد بود.
ساختار نانوذرات طلا پس از گذشت یک دهه، همچنان به میزان زیادی ناشناخته مانده‌است. مطالعه اخیر گامی برای شناخت پایداری، ترکیب شیمیایی و خصوصیات الکترونیکی، شیمیایی و نوری ذرات مذکور به شمار می‌رود. اندازه هر ذره یک تا ? نانومتر است و از آن‌جا‌ که ذرات مذکور از بسیاری جهات همانند اتم‌های غول‌پیکر رفتار می‌کنند ما در تحقیق خود، آن‌ها را ابراتم نامیده‌ایم.
می‌توان از نتایج این تحقیق در پزشکی، تحقیقات مولکول زیستی و نانوالکترونیک بهره گرفت؛ مثلاً به کمک نانوذرات طلا می‌توان سلول‌های سرطانی را نابود کرد. این ذرات می‌توانند از طریق یک پوشش مولکولی سازگارِ زیستی، خود را به سلول‌های سرطانی متصل کنند. به کمک لیزر می‌توان به این ذرات حرارت داد و این کار را تا آنجا ادامه داد که سلول‌های سرطانی مذکور بمیرند، همچنین در هنگام مشاهده مولکول‌های زیستی با یک میکروسکوپ الکترونی، این ذرات می‌توانند به‌ عنوان یک ردیاب عمل کنند. در نانوالکترونیک نیز می‌توان از نانوذرات طلا به‌عنوان اجزای مدارهای الکتریکی استفاده کرد.
نتایج این تحقیق در یکی از برترین نشریات علمی ایالات متحده به نام Proceedings of the National Academy of Sciences به چاپ رسیده‌است