بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق، روش جدیدي براي ساخت جرایز نانومتري نقره با استفاده از روش بالا به پایین ارائه شده است. با انجام عملیات حرارتی، لایهي نازك نقرهي پوشش داده شده بر روي الیاف شیشهاي، به جزایري از نقره تبدیل میشوند که اثر غلظت و دما بر روي ویژگی هاي این جزایر بررسی شده است. با کاهش غلظت، جدایش بیشتري بین جزایر مشاهده میشود. مناسبترین دما براي جدا شدن لایه و تشکیل جزایر ، دماي 500 oC است. مشخصهیابی نمونهها با استفاده از تصاویر الکترونی روبشی - SEM - ، آنالیز ترکیبی EDS و طیفسنجی بازتاب پخشیدگی - DRS - انجام شده است.
مقدمه
از آنجاییکه الیاف شیشهاي سطح نسبتاً زیادي دارند؛ وخصوصیات بعضی از مواد نیز وابسته به افزایش سطح آنها میباشد؛ میتوان از الیاف شیشهاي به عنوان بستري که تا حدودي سطح را افزایش می دهد؛ استفاده کرد. ازطرفی با توجه به پتانسیل نانوذرات نقره در زمینهي بیوحسگرها، حسگرهاي شیمیایی، خاصیت ضدباکتري1]و[2، فعالیتهاي کاتالیستی و کاربرد این نانوذرات در طیفسنجی رامان افزایش سطح یافته و طیفسنجی فلورسانس[3] علاقهي روبه رشدي در ساخت و مطالعهي این نانوذرات مشاهده میشود. براي ساخت میکرو و نانو ساختارهاي نقره، روشهاي مختلفی وجود دارد. یکی از رهیافتهاي ساخت،روش پایین به بالا است که در این روش اتمها و مولکولهاي منفرد در کنار یکدیگر جمع و چگالیده میشوند و ساختار موردنظر ساخته میشود.[4]
از جمله روشهایی که در این گروه قرارمیگیرند؛ واکنشهاي شیمیایی کنترل شده با کاتالیستها[4]،واکنشهايشیمیایی6]،5،[3، واکنشهاي فوتوشیمیایی9]،8،7،[3 ورادیولسیس11]،10،[3میباشند.رهیافت دیگر در ساخت نانوساختارها، روش بالا به پایین میباشد که مواد بزرگمقیاس بهکار گرفته میشود و بتدریج بعد یا ابعاد آنها با روشهاي گوناگون کاهش مییابد.[4] این روش بندرت در ساخت نانوذرات فلزي بهکار میرود و به کمک روشهاي آرك الکتریکی، کندوسوز لیزري[3] و لیتوگرافی[4] امکانپذیر است. در این تحقیق، روش جدیدي براي ساخت نانوذرات نقره بر روي سطح - جزایر نقرهنانومتري - با بهکارگیري عملیات حرارتی معرفی میشود. نخست، پوشش نازکی از نقره به روش احیاي شیمیایی که روش تولنز نام دارد؛ بر روي سطح الیاف شیشهاي لایهنشانی میشود14]،13،.[12سپس این الیاف شیشهاي نقرهاندود شده، در دماهاي مختلف تحت عملیات حرارتی قرار میگیرند. با افزایش دما، جدا شدن لایهي نقره آغاز شده و جزایر نقره بر روي الیاف شیشهاي تشکیل میشوند. در این مطالعه، وابستگی اندازه و جدایش جزایر به دما و غلظت بررسی شده است.
روش آزمایش
از آنجاییکه چسبندگی و کیفیت پوشش نقره لایه نشانی شده بر روي الیاف شیشهاي وابسته به تمیز بودن زیرلایه است؛ قبل از شستشوي الیاف با آب بدون یون، مدت 5 دقیقه در اسید HF قرار داده شدند. روش لایهنشانی شامل سه محلول است: 1 ،2 و .3محلول 1 شامل 10 میلیلیتر محلول نیترات نقره 0/5 مولار - آکروس - است. محلول 2 متشکل از 10 میلیلیتر محلولپتاس - واکو - 1 مولار و محلول 3 نیز 10 میلیلیتر محلولساکاروز - مرك - 0/7 مولار است. تمام محلولها با آب بدون یون آماده شدند. pH محلول 3 به کمک اسیدنیتریک - فولوکا - بر روي2 تنظیم میشود. ابتدا، با استفاده از محلول 1 ، 2 و محلول آمونیاك، کمپلکس آمونیاکی نقره ساخته میشود.
حدود 0/2 گرم الیاف شیشهاي در داخل این محلول قرار داده میشود و سپس محلول 3 به آن اضافه میگردد. بدین ترتیب کمپلکس نقره روي سطح الیاف احیا میشود و بر اساس معادلهي 1 پوشش نازکی از نقره بر روي آنها لایهنشانی میشود:[13]این الیاف شیشهاي پوشش داده شده با نقره در دماي اتاق خشک شده و سپس در دماهاي مختلف به مدت 30 دقیقه تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند. جدول 1مقدار الیاف و غلظتمحلولهاي اولیه را نشان میدهد. ریخت نمونهها به وسیلهي میکروسکوپ الکترونی روبشی فیلیپس مدل XL3 و آنالیز ترکیبی آنها با استفاده از کماسکن مدل MV2300 بررسی شده است.خصوصیات نوري نمونهها نیز به کمک طیفسنجی بازتابِ پخشیدگی و با استفاده از AvaSpec مدل 2048TEC بررسیشده است.
نتیجهگیري و بحث
شکل 1 تصاویر SEM الیاف نقرهاندود شده را قبل از عملیات حرارتی در مقیاسهاي مختلف نشان میدهد. الیاف نقرهاندود از ساختار الیاف شیشهاي تبعیت کردهاند - شکل .1الف - . قطر الیاف شیشهاي بهطور متوسط 5 میکرومتر است - شکل .1ب - . نقاط سفیدي که بر روي بعضی از بخشهاي الیاف مشاهده میشود؛مربوط به رسوبات اکسیدنقره میباشد که در لابهلاي الیاف برجايماندهاند و بهراحتی به کمک امواج فراصوت میتوان آنها را از میان الیاف خارج کرد. براساس آنالیز ترکیبی، تقریباً تمام سطح با پوششی از نقره پوشیده شده است. الیاف شیشهاي نیز متشکل از آلومینیوم، سیلیکون و اکسیژن است. از آنجایی که همیشه مقداري کربن در محیط وجود دارد؛ در آنالیز ترکیبی نمونهها کربن مشاهدهمیشود - شکل.1ج - .
مقیاسهاي مختلف و آنالیز ترکیبی آنها
