آشنایی با علم جذاب و کاربردی نانو شیمی

نانو شیمی (Nanochemistry) یک شاخه علمی است که از ترکیب علم شیمی و نانو ظهور یافته است. نانوشیمی در ارتباط با سنتز بلوک های ساختاری  با ویژگی‌های وابسته به اندازه ، سطح و شکل است که در زمینه های علمی و مهندسی ، بیولوژیکی و پزشکی کاربرد دارند.

نانوشیمی یک زمینه نوظهور است و فرصت های فراوانی برای آن نه تنها در زمینه تحقیقات تئوری اولیه بلکه در تحقیقات کاربردی و توسعه محصولات تجاری نیز وجود دارد. روش ها و تکنیک های این رشته هنوز در حال تحول هستند ، بنابراین تمایل به حل مشکلات و توانایی کار بر روی فرآیندها و محصولات در مراحل اولیه یک مزیت بزرگ برای مهندسی نانوشیمی است.

علم نانو شامل مطالعه موادی در مقیاس ۱ تا ۱۰۰ نانومتر است. در این زمینه علمی دانشمندان و مهندسان به طور هدفمند اتمها و مولکولهای منفرد را برای ایجاد فناوری نانو دستکاری می کنند که در سطح میکروسکوپی فعالیت دارند. این فرآیند برای تولید موادی با خواص تقویت شده مانند دوام بالاتر و جرم فیزیکی کمتر استفاده می شود. برای کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه در ادامه مقاله با نشریه جهان شیمی فیزیک همراه شوید.

زمینه های کاربردی نانو شیمی

امروزه ، نانو شیمی دانان در زمینه شیمی زیست پزشکی ، شیمی پلیمر ، سنتز محصول و بسیاری از زمینه های دیگر فعالیت می کنند. آنها از طیف گسترده ای از روش ها برای تهیه و جمع آوری “قطعات کوچک ماده” با رفتارهای الکترونیکی ، مغناطیسی ، نوری ، شیمیایی و مکانیکی جدید استفاده می کنند.

سیلیس ، طلا ، پلی دی متیل سیلوکسان ، کادمیوم سلنید ، اکسید آهن و کربن موادی هستند که قدرت تحول آمیز نانوشیمی را نشان می دهند. این زمینه علمی می تواند مؤثرترین ماده کنتراست MRI را بسازد که توانایی شناسایی سرطان ها و حتی از بین بردن آنها در مراحل اولیه دارد.

سیلیکا (شیشه) می تواند برای خم کردن یا متوقف کردن عبور نور از مسیر آن استفاده شود. کشورهای در حال توسعه همچنین از سیلیکون برای تولید مداری برای مایعات استفاده می کنند تا توانایی شناسایی پاتوژن ها را در جهان توسعه دهند. در نانوشیمی کربن در اشکال و فرم های مختلف مورد استفاده قرار می گیرد و در حال حاضر تبدیل به یک انتخاب برتر برای مواد الکترونیکی شده است.

بهتر است بدانید:

در کل ، نانو شیمی با ساختار اتمی ترکیبات ارتباطی ندارد در عوض  در مورد روش های مختلف برای تبدیل موادی برای رفع مشکلات کنونی در زمینه های مختلف است.

شیمی به طور عمده با درجه آزادی اتم ها در جدول تناوبی سروکار دارد ، اما نانوشیمی درجه های دیگری از آزادی را کنترل می کند که رفتارهای مواد را کنترل می کند.

از روشهای نانو شیمیایی می توان برای تولید مواد نانو کربنی مانند نانولوله های کربنی (CNT) ، گرافن و فولرن ها استفاده کرد که به دلیل خاصیت مکانیکی و الکتریکی قابل توجه در سالهای اخیر مورد توجه قرار گرفته اند.

از آنجا که تقریباً تمام اتمهای موجود در یک نانوپارتیکل روی سطح هستند ، این ذرات خصوصیات شیمیایی و فیزیکی ویژه ای دارند که با خصوصیات مولکول های منفرد یا تشکیلات بزرگتر اتمها یا مولکولها متفاوت است.

نانوشیمیست ها محصولات دارویی جدید ، مواد ساختاری ، اجزای دستگاه الکترونیکی ، مواد ساطع کننده نور و بسیاری محصولات دیگر را توسعه می دهند که بسیاری از آنها از قبل به صورت تجاری در دسترس بوده اند.

نانو شیمی دانان همچنین می توانند اثرات سلامتی و ایمنی ذرات نانو را در هوا و آب مورد مطالعه قرار دهند یا از نانوذرات برای پاکسازی یا خنثی کردن آلاینده ها استفاده کنند.

مزایای استفاده از نانو شیمی

یکی از کاربردهای بسیار مهم نانو شیمی ، پزشکی است و یکی از محصولات مراقبت از پوست ساده که با استفاده از فناوری نانوشیمیایی ساخته می شود ضد آفتاب است. ضد آفتاب ها حاوی نانوذرات اکسید روی و دی اکسید تیتانیوم  هستند. این ترکیبات با جذب یا بازتاب نور از پوست در مقابل تابش مضر UV از پوست محافظت می کند.

روشهای نوظهور تحویل دارو که شامل روشهای نانوتکنولوژی هستند می توانند برای افزایش واکنش بدن ، هدف گذاری های خاص و متابولیسم غیر سمی داروها کارآمد باشند. در حال حاضر بسیاری از روش ها و مواد نانو برای تحویل دارو عملکرد مطلوبی دارند و می توان از آنها برای فرستادن مواد خاص به نقاط مختلف بدن استفاده کرد.

نانو شیمی برای بهبود زخم ها و ساییدگی ها نیز می تواند موثر باشد و با تولید نانوفیبرها به پانسمان زخم ها و سائیدگی ها کمک کند. این ترکیبات علاوه بر خواص آنتی بیوتیکی و ایجاد یک محیط کنترل شده می توانند با تحریک رشد و تزاید سلولی به بهبود زخم ها نیز کمک کنند.

در حال حاضر تحولات جدید در نانوشیمی انواع نانوساختارها با خواص قابل توجه  و قابل کنترل را تولید کرده است. برخی از کاربردهای این مواد نانوساختار شامل SAM ها و لیتوگرافی ، استفاده از نانوسیم ها در حسگرها و نانوآنزیم ها هستند که کمک بزرگی به رفع مشکلات کنونی انسان ها در زمینه های مختلف می کنند.