پاورپوینت مواد نانو متخلخل

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

عنوان: مواد نانو متخلخل(2)

اسلاید 3 :

مواد نانومتخلخل
در دنیای نانو ، دیوارها و فضاهایی در ابعاد بسیار کوچک وجود دارند که از اتمها و مولکولها ساخته شده است.
وقتی آرایه ای از مولکولها در یک فضای محدود جای می گیرند، دچار فشار (Stress) می شوند.
در نتیجه فشار آرایه از ساختار پایدار سینتیکی و ترمودینامیکی خود منحرف شده و انرژی تبدیلات و واکنشهای شیمیایی آن دگرگون می شود.

اسلاید 4 :

زمانی که یک مولکول خارجی (مولکول میهمان) وارد چنین فضاهایی می شود، با مولکولهای سازنده فضا برهمکنش می کند.
این امر می تواند تاثیر قابل توجهی بر جهت گیری (Orientation)، برهمکنش (Interaction) و انباشتگی (Assembly) آنها بگذارد.
بنابراین می توانیم با ایجاد تغییر در شکل و مواد به کار رفته در دیواره فضاهای نانوساختار ، رفتار و واکنش پذیری مولکولهای میهمان را کنترل کنیم.

اسلاید 5 :

فضای تقسیم شده توسط اتمها و مولکولها می توانند نقش جدیدی بر اساس شکل و خواص دینامیکی دنیای نانو ایجاد کنند.
در پایان قرن گذشته شیمیدانان بر روی چهارچوبهای ابر مولکولی ساخته شده از مولکولها متمرکز بودند
در قرن بیست و یکم با خلق فضاهایی متنوع ، بخش جدیدی از شیمی فضای نانو معرفی شد.

اسلاید 6 :

انواع نانو فضاها

اسلاید 7 :

نانو ساختارهای متخلخل و شیمی ابرمولکولی (Supermolecular Chemistry)
تخلخلهای ریز نانومتری، نسبت سطح به حجم نانوساختار را بسیار بالا می برند و هر فضا به نوبه خود یک فضای شیمیایی خاص است.
فضا تاثیر قابل توجهی بر رفتار یک مولکول خارجی میهمان دارد.
این پدیده از پایه ای ترین مباحث در شاخه پیشرفته ای از علم شیمی با عنوان شیمی ابرمولکولها (Supermolecular Chemistry) است.

اسلاید 8 :

نانو ساختارهای متخلخل و شیمی ابرمولکولی (Supermolecular Chemistry)
شیمی ابرمولکولی به ناحیه ای از دنیای شیمی اشاره دارد که مافوق مولکولها را بحث می کند.
شیمی ابرمولکولی یک مولکول منفرد و ساختار خاص آن را بررسی نمی کند، بلکه بر روی سیستمهای مولکولی تمرکز دارد.
سیستمهای مولکولی از تعدادی مجموعه مجزای مولکولی ساخته شده است که با یکدیگر برهمکنش دارند.
برخلاف شیمی سنتی که بر پیوندهای کووالانسی تمرکز دارد ، شیمی ابرمولکولها، بیشتر برهمکنشهای ضعیف تر و غیر کووالانسی بین مولکولها را توضیح می دهد.

اسلاید 9 :

نیروهای غیر کوولانسی موارد زیر را شامل می شوند:
پیوند هیدروژنی:
جاذبه بین اتم هیدروژن با اتم الکترونگاتیو مثل نیتروژن ، اکسیژن یا فلوئور
پیوند کئوردیناسیونی:
تعدادی مولکول یا آنیون ] لیگاند [ به عنوان الکترون دهنده با یک فلز واسطه به عنوان الکترون گیرنده، الکترون رد و بدل می کنند-پیوند داتیو

اسلاید 10 :

نیروهای غیر کوولانسی موارد زیر را شامل می شوند:
نیروی آب گریزی:
تمایل گونه غیر قطبی به تجمع در محلولهای آبی و حذف مولکولهای آب از بین خود
نیرو های واندروالس:
جاذبه بین مولکولهای خنثی بدلیل ممانهای دو قطبی موقت یا دائمی آنها

اسلاید 11 :

نیروهای غیر کوولانسی موارد زیر را شامل می شوند:
برهمکنشهای π-π :
جاذبه ای غیر کووالانسی بین حلقه های آروماتیک
نیروی الکتروستاتیک:
جاذبه بین بارهای مثبت و منفی مولکولها

اسلاید 12 :

شیمی میهمان و میزبان (Host-guest Chemistry) مفهومی پرکاربرد در شیمی ابرمولکولی است.
این مبحث، توصیف کننده تعدادی مولکول یا یون است که با نیروهایی به غیر از نیروهای کووالانسی در کنار هم قرار گرفته اند.
پیوندهای غیر کووالانسی در حفظ ساختار سه بعدی مولکولهای بزرگ مثل پروتئینها نقش دارند.
این پیوندها در بسیاری از فرآیندهای زیستی که در آنها مولکولهای بزرگ بطور اختصاصی ولی موقت به یکدیگر متصل می شوند ، حیاتی هستند.

اسلاید 13 :

عملی ترین رویکردهای پایین به بالا برای ساخت فضاهایی در ابعاد نانو، انباشتگی (Self-assembly & Self-organization) شیمیایی و تشکیل پیوندهای کئوردیناسیونی است.
این مبحث به عنوان یک فناوری جدید سنتزی مورد توجه قرار گرفته است.
پیوندهای کئوردیناسیونی قوی تر از پیوندهای هیدروژنی و ضعیف تر از پیوندهای کووالانسی هستند.

اسلاید 14 :

عملکردهای متنوع فضاهای بسته

اسلاید 15 :

اجزای مولکولهای آلی و یونهای فلزی تحت شرایط ملایمی به یکدیگر متصل شده و ساختارهای فضایی سازمان یافته و متنوعی را ایجاد می کنند.
با این روش، ساختارهایی طراحی می شوند که شامل فضاهایی با خصوصیات شیمیایی خاص هستند.
چنین فضاهای محدودی ما را قادر می سازند که پدیده های جدیدی را بر اساس تجمعات مولکولی ، فشارهای مولکولی و فعال تر شدن مولکولها کشف کنیم.
برای این هدف ، نیاز به گسترش شیمی جدیدی است که به ما این اجازه را بدهد تا ساختارها و قابلیت فضاها را کنترل کنیم.

اسلاید 16 :

نمونه هایی از فضاهایی با قابلیت برهمکنشهای ابر مولکولی:
کریستالهای کئوردیناسیونی با ساختارهای نامحدود:
این کریستالها از واکنش یونهای فلزی پذیرنده (Acceptor) با لیگاندهای آلی رابط (Linker) تشکیل می شوند.
با این روش فضاهایی با اندازه های مختلف متشکل از چندین و یا ده ها مولکول ساخته می شوند.

اسلاید 17 :

سطوح مواد توده ای و نانو ذرات نیز می توانند با مولکولها برهمکنشهای خاص داشته باشند
این ترکیبات هم بعنوان فضای کئوردیناسیونی در نظر گرفته می شوند.
عملکرد فضای کئوردیناسیونی کمپلکسهای فلزی که در درون پروتئینها قرار گرفته اند، تا مدتها برای دانشمندان نادانسته بود.
یون آهن در فضای پروتئینی هموگلوبین به نحوی قرار گرفته است که واکنش کنترل شده با مولکول اکسیژن (به عنوان مولکول میهمان) را رقم می زند.

اسلاید 18 :

معرفی موردی برخی ترکیبات متخلخل
به دلایل زیر ترکیبات متخلخل توجه شیمیدانها ، فیزیکدانها و دانشمندان مواد را به خود جلب کرده است:
علاقه علمی به خلق فضاهایی با اندازه های نانو
مشاهده پدیده های نوین
علایق کاربردی و تجاری شامل کاربرد در زمینه:
جداسازی
ذخیره سازی
کاتالیستهای ناهمگن

اسلاید 19 :

معرفی موردی برخی ترکیبات متخلخل
بطور کلی تا اواسط دهه 1990 دو نوع ماده متخلخل با پایه کربنی و معدنی وجود داشت.
دو زیر مجموعه جامدات معدنی با تخلخل ریزشامل:
آلومینیوم سیلیکات ها
آلومینیوم فسفات ها

اسلاید 20 :

دسته های مواد متخلخل