پاورپوینت خودآرایی نانوذرات

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

عنوان: خودآرایی نانوذرات

اسلاید 3 :

فرایند خودآرایی

خودآرایی (Self-assembly) یا خودمونتاژ (Self-montage) فرایندی است که در آن یک سیستم بینظم از اجزای موجود از قبل به شکل یک ساختار با الگوی سازمان یافته تبدیل میشود.

ساختار جدید نتیجه خاص تعاملات محلی در میان اجزای اولیه بدون هیچ نیروی خارجی است.
هنگامی که اجزای تشکیل دهنده مولکولها باشند، این فرایند خودآرایی مولکولی (Molecular Self-assembly) نامیده میشود.

اسلاید 4 :

فرایند خودآرایی

خودآرایی در معنای معمول:
به سازمانیافتن خود به خودی و برگشت پذیر از واحدهای مولکولی است که توسط فعل و انفعالات غیرکوالانسی (Noncovalent) انجام میشود.

اسلاید 5 :

خودآرایی در تعريف علميتر عبارت است از:
روش ساخت پايين به بالا (Bottom up Method ) که در آن اتمها يا مولکولها با ارتباطات فيزيکي يا شيميايي، خود را به شکل يک نانو ساختار منظم درميآورند.
ايجاد بلور نمک يا دانههاي برف، با آن ساختارهاي پيچيده، مثال خوبي براي خودآرايي است.

اسلاید 6 :

خودآرایی مولکولی مفهومی کلیدی در شیمی ابرمولکول (Supramolecular) است.
خودآرایی مولکولی در چنین سیستمهایی از طریق فعل و انفعالات غیرکوالانسی استوار است.
این فرایند باعث تشکیل مولکولهای بزرگتر مانند میسل، وزیکول، بلور مایع، تک لایه لانگمویر توسط مولکولهایی مثل سورفکتانتها میشود.

اسلاید 7 :

خودآرایی نانوساختارها از اجزای نانوذرهای با اندازه nm1-1000، به علت خواص منحصربه فرد نوری، الکترونیکی، مغناطیستی، کاتالیستی، مورد توجه قرار گرفته است.
توانایی اتصال نانوذرات به سطوح، شرط لازم برای ساخت ظرفهای میکرو یا نانو ساختارهای مناسب جهت استفاده در زمینه نانوبیوتکنولوژیست.
دو روش برای خودآرایی نانوساختارها وجود دارد:
خودآرایی فیزیکی
خودآرایی شیمیایی

اسلاید 8 :

خودآرایی شیمیایی
جفت شدن شیمیایی با عوامل سطحی موجود بر یک بسترعاملدار است.
کنترل موقعیت نانوذرات بر سطوح عاملدار.
طراحی نانوساختارهای کمپلکس شده بر سطح را برای کاربردهای خاص مانند مولکولهای الکترونیکی و زیستحسگر ممکن میسازد.

اسلاید 9 :

خودآرایی فیزیکی:
فرآیندی ساده از فرایند شیمیایی است و ساختارهایی غیرپیچیده ایجاد میکند.
خودآرایی فیزیکی نانوذرات فاقد ثبات بلند مدت (Long Term Stability) میباشد.

اسلاید 10 :

برهمکنشهای شیمیایی مختلف مانند موارد زیر برای خودآرایی نانوذرات بر سطح به کاربرده میشوند:
پیوند کوالانسی
نیروهای الکتروستاتیکی
برهمکنشهای میزبان میهمان

ارتباط تقاطعی (Cross-linking) میان ذرات مجاور که بر اثر نیروهای شیمیایی ایجاد میگردد، خودآرایی نانوذرات را بیشتر پایدار میکند.

اسلاید 11 :

دو مسیر برای فرایند خودآرایی موجود است:
ساختن جداگانه ذرات و سپس گردآوری آنها
انجام سنتز و خودسامانی آنها در یک مرحله
در هردو روش ترکیبات نانو توسط پیش ماده که در فاز مایع، جامد و یا گازی موجود است، ساخته میشوند.

اسلاید 13 :

اصول خودآرايي مولکولي
موفقيت آميزبودن خودآرايي در سيستم مولکولي به پنج مشخصه مربوط میشود:

تعامل بين اجزا:
خودآرايي هنگامي رخ ميدهد که مولکولها به تعادلي در بين نيروهاي جاذبه و دافعه مولکولي ميرسند.
اين نيروها ضعيف و از نوع غير کووالانسي (مانند نيروهاي آبگريزي) هستند.

اسلاید 14 :

اصول خودآرايي مولکولي

اجزاي سيستم:
يک سيستم خودآرا از گروههاي مولکولي و يا بخشهايي از درشت-مولکولها (Macromolecules) تشکيل شده است که با يکديگر در تعاملند.
اين مولکولها يکسان و يا متفاوتاند.
تعامل بين اين مولکولها منجر به تغيير از يک حالت با سازماندهي کمتر (مانند محلول) به يک حالت منظمتر (مانند بلور) میشود.

اسلاید 15 :

بازگشتپذيري (يا انطباق پذيري):
در خودآرايي براي ايجاد ساختارهاي منظم، ميبايست تجمع مولکولي بازگشت پذير باشد.
اجزا بتوانند جاي خود را در ساختار ايجاد شده اوليه تغيير داده و تنظيم کنند.
توان مقاومتی پیوندهای بين اجزا بايد در حدود نيروهايي باشد که ميخواهد آنها را از هم جدا کند.
فرآيندي که در آن مولکولها به طور بازگشتناپذير به يکديگر ميچسبند به جاي بلور خودآرا به ما شيشه ميدهد.

اسلاید 16 :

محيط:
خودآرايي مولکولي معمولاً در يک محلول و يا رابطي که امکان حرکت را به اجزا ميدهد، اتفاق ميافتد.
تعامل اجزا با محيط بر روي سرعت فرايند تأثير زيادي دارد.

جابجايي جرم:
براي اينکه خودآرايي رخ دهد، مولکولها بايد در حرکت باشند.

اسلاید 17 :

انواع برهمکنشها برای خودآرایی نانو ذرات

برهمکنشهایی که منجر به خودآرایی نانوذرات میشوند در زیر آورده شده است:
پیوند کووالانسی
برهمکنشهای غیرکووالانسی

اسلاید 18 :

انواع برهمکنشها برای خودآرایی نانو ذرات
برهمکنش غیرکووالانسی خود موارد زیر را در بر میگیرد:
برهمکنشهای الکتروستاتیک
لیگاند-فلز
پیوند هیدروژنی
برهمکنشهای میزبان-میهمان
برهمکنشهای زیستمولکولی

اسلاید 19 :

پیوند کووالانسی
در این مورد معمولاً یک تکلایه خودآرا (Self-assembled Monolayer-SAM) روی سطح بستر (Substrate) تشکیل میشود .
این تکلایه خودآرا قابلیت تشکیل پیوند کوالانسی با نانوذرات عاملدار شده را دارد.

اسلاید 20 :

پیوند کووالانسی
سان و همکارانش پیوند کوالانسی از دی آزو-کربوکسیلات برای خود آرایی بین دی آزو رزین و نانو ذرات طلا توسعه دادند.
خودآرایی لایه به لایه در ابتدا به وسیله رزین دی آزو و نانوذرات طلا انجام شد.
تحت تابش نور UV، گروه دی آزونیوم به کاتیون فنیل تجزیه شد.
در ادامه ازطریق واکنش با نوکلئوفیل گروه کربوکسیلات برروی نانوذرات طلا به طریق واکنش نوکلئوفیلی نوع اول متصل میشود.