""زکات علم نشر آن است امام علی علیه السلام""

""زکات علم نشر آن است امام علی علیه السلام""

""کاربرد نانو مواد در الکتروشیمی تجزیه""

کلیه مطالب این وب نوشت توسط نویسنده آن تهیه و تنظیم می گردد و کپی برداری از متـون شرعاً و اخلاقاً تنها با درج منبع و ذکر نام وبلاگ امکان پذیر می باشد.

یا مهدی (عج)

آخرین نظرات
نویسندگان

۱ مطلب با کلمه‌ی کلیدی «روشهای پایین به بالا» ثبت شده است

ویژگی های نانو حسگرها

chemist | جمعه, ۱۹ ارديبهشت ۱۳۹۳، ۰۳:۳۶ ب.ظ

می دانیم که با کاهش اندازه ذرات، سطح افزایش می یابد. افزایش نسبت سطح به حجم نانوذرات باعث می شود که اتم های واقع در سطح، اثر بسیار بیشتری نسبت به اتم های درون حجم ذرات، بر خواص فیزیکی ذرات داشته باشند. این ویژگی واکنش پذیری نانوذرات را به شدت افزایش می دهد. علاوه بر این افزایش سطح ذرات، فشار سطحی را تغییر داده و منجر به تغییر فاصله بین ذرات یا فاصله بین اتمهای ذرات می شود.
هنگامی که نانو ذرات روی سطح الکترود استفاده می شوند، پوشش سطح را افزایش داده و بر رفتار ولتامتری مشاهده شده اثر می گذارند. مزایای دیگر این کار افزایش ناحیه سطح فعال، بهبود گزینش پذیری و فعالیت کاتالیزوری و نیز افزایش نسبت پاسخ به نوفه خواهد بود. این ویژگی ها نانومواد را برای مطالعه در کاربردهای الکتروشیمیایی ایده آل می کنند. انتقال جرم همگرا1ی بهبود یافته به نانو الکترودها امکان مطالعه فرآیندهای الکتروشیمیایی سریعتر را فراهم می آورد. در ابعاد نانو، صفحات کریستالی ای در دسترس قرار می گیرند که در مقیاس ماکرو در دسترس نبودند، که این منجر به بهبود در پاسخ جریان و کاتالیز می گردد.
موادی که از نانو حسگرها ساخته می شوند بایستی دوام و استحکام بالا و خواص الکتریکی خوبی داشته باشند. نانوحسگرها به علت کوچکتر و حساس تر بودن ذاتی، این ظرفیت را دارند که قیمت تمام شده آنها کمتر از قیمت تمام شده ی حسگرهای موجود در بازار باشد.


مزایای استفاده از نانو مواد در الکترود از کجا آمده است؟[1]


I.  پتانسیلهای آشکارسازی پایین از چندین منبع ناشی می شود:

(a) مساحت سطحی بزرگ الکترودهای مبتنی بر نانو مواد منجر به چگالی جریان پایین تر و بنابراین " اضافه ولتاژ" های پایینتر می شود.

(b) در بعضی موارد، اثر الکتروکاتالیستی نانوذرات فلزی رسوبی همراه با مواد CNT ممکن است تاثیر قوی روی الکتروآنالیز آنالیتها و بنابراین روی کاهش پتانسیل های آشکارسازی بگذارد.

(c)

CNTs خود می توانند مکانهای الکتروکاتالیستی در شکل گروههای اکسیژن روی سطوحشان ارائه دهند. این گروههای حاوی اکسیژن می توانند به طور شیمیایی و الکتروشیمیایی تولید شوند.

(d) نانوذرات فلزی و اکسید فلزی و نانومیله2ها اثر الکتروکاتالیستی روی بسیاری از آنالیتها نشان می دهند.


II.  همچنین حساسیت بالاتر، از مساحت سطحی بزرگتر آشکارسازهای نانو ساختار ناشی می شود، زیرا مساحت سطحی بزرگتر، مقیاس بزرگتر ردوکس را ممکن می سازد؛ بنابراین، افزایش سیگنال (و همچنین بعضی مواقع نویز). مهم است اشاره کنیم که حساسیت بالاتر به طور مستقیم به حد تشخیص های پایینتر مربوط نمی شود چون در بعضی موارد سطوح نویز پس زمینه با مرتبه بزرگی یکسان یا بیشتر نسبت به سیگنال افزایش می یابد. این گاهی در مورد آشکارسازهای CNT-فیلم اصلاح شده وجود دارد.

III.  در مواردی که سیگنال در مرتبه بزرگتر نسبت به نویز افزایش می یابد، حد تشخیص بهبود می یابد. چنین رفتاری به علت اینکه نانوذرات یا CNTs نشانده شده در ماتریس پلیمر به عنوان آرایه های نانوالکترود عمل می کنند که با توجه به همپوشانی شدید لایه های انتشار، یک پاسخ مربوط به ماکروالکترود می دهند اما نویز مربوط به سطح فعال تولید می کنند، که بسیار کوچکتر هستند. نمونه های خوبی در فهرست کتب وجود دارد که افزایش S/N به علت استفاده از CNT گزارش می دهد. برای مثال، Crevillen و همکارانش افزایش کوچک S/N برای آسکوربیک اسید3 با استفاده از الکترود نواری4 کربن اصلاح شده با نانولوله های کربنی چند دیواره5 (MWCNT) توصیف کردند،این پارامتر برای فولیک اسید تکرار شد. علاوه براین، در کار دیگری بهبود قابل توجه (%20 <) S/N برای بعضی پلی فنولها6 حتی در تجزیه ی نمونه های واقعی با استفاده از همان الکترود گزارش شده
است.

IV.  ثبات 8 و مقاومت 7بالاتر در برابر اثرناپذیرسازی9 از مساحت سطحی بزرگتر آشکارسازهای مبتنی بر نانومواد ناشی میشود (این به ویژه برای آشکارسازهای مبتنی بر CNT درست است). این مشخصه ها بر تکرار پذیری بهتر دلالت دارد، زیرا سیگنال در نتیجه ی تمایل به رسوب است.


بنابراین از ویژگی های مهم نانو حسگرها می توان موارد زیر را نام برد:

1. ابعاد کوچکتر و ارزان تر
2. افزایش مساحت سطحی الکترود
3. افزایش میزان انتقال جرم
4. انتقال الکترون سریع در مقایسه با الکترودهای بر پایه ی مواد توده ای
5. بهبود گزینش پذیری
6. حساسیت زیادتر
7. افزایش نسبت پاسخ به نوفه


چند راه برای تولید نانوحسگرها وجود دارد [2]:


I.  از این دست، لیتوگرافی10 به عنوان شیوه ای بالا به پایین11 در اکثر مدارهای مجتمع به کار می رود. این این روش شامل شروع از یک بلوک بزرگتر از برخی مواد و کنده کاری کردن و ایجاد فرم مورد نظر است.
II.  راه دیگر برای تولید نانوحسگر روش های از پایین به بالا12 است که شامل سامان یافتن
13 حسگر از اجزای کوچکتر، به احتمال زیاد اتم ها و مولکول ها است. این امر شامل حرکت اتم های یک ماده خاص به موقعیت خاص است که توسط بررسی های آزمایشگاهی با استفاده از ابزارهایی مانند
میکروسکوپ اتمی به دست می آید.
III.  راه سوم شامل استفاده از نانوساختارهای خاص است که بتوان به عنوان حسگر استفاده کرد.



1 Convergent

2 nanorod
3 Ascorbic acid
4 Screen printed carbon
5 Multi-walled carbon nanotube
6 Polyphenol

7 stability
8 resistance
9 passivation
10 lythography
11 Top-down
12 Bottom-up
13 Montage


منابع:

 1) Martin Pumera, Alberto Escarpa, "Nanomaterials as electrochemical detectors in microfluidics and CE: Fundamentals,designs, and applications", Electrophoresis 2009, 30, 3315–3323

 2) http://edu.nano.ir/index.php?actn=papers_view&id=213

  • chemist