اخبار دانشگاهی کشور / علمی فرهنگی 02 امرداد 1390 - 24 July 2011
محققان جهاد دانشگاهي دانشگاه شهيد بهشتي موفق به توليد نانوذرات مغناطيسي كبالت ـ اكسيد آهن شدند كه با به كارگيري در مبدل‌هاي کاتاليستي و در حدفاصل موتور و محفظه احتراق وسائل نقليه سبب كاهش آلاينده‌هاي هوا مي‌شود.
دكتر جليل بدراقي، معاون پژوهشي پژوهشكده علوم پايه كاربردي جهاد دانشگاهي دانشگاه شهيد بهشتي در گفت‌وگو با خبرنگار «فناوري» خبرگزاري دانشجويان ايران (ايسنا) اظهار كرد: نانوذرات مغناطيسي كبالت - اكسيد آهن با استفاده از روش همرسوبي شيميايي در محيط آب و در شرايط بهينه دما، pH و غلظت مواد اوليه سنتز شده كه بررسي‌هاي ميکروسکوپي نشان مي‌دهد اين نانوذرات داراي ابعاد 20 تا 50 نانومتر هستند.
وي افزود: كبالت اكسيد آهن با روش الکتروشيميايي و به طور مستقيم بر روي سيم استيل ترسيب شده و تصاوير ميکروسکوپي پلي آنيلين و نانوکامپوزيت پلي آنيلين نانوذره با استفاده از ميکروسکوپ الکتروني روبشي به دست آمده است. اين تصاوير تاثير نانوذرات كبالت - اكسيد آهن را بر ترسيب الکتروشيميايي نانوکامپوزيت نشان داد به گونه‌اي كه وارد کردن نانوذره در محلول الکتروليت در حين الکتروپليمريزاسيون آنيلين، نانوکامپوزيتي با سطح ويژه بالايي نسبت به پلي آنيلين تنها ايجاد مي کند.
معاون پژوهشي پژوهشكده علوم پايه كاربردي درباره اهداف و دلايل انجام طرح، تصريح كرد: از اهداف اصلي در اين طرح ساخت نانوذرات مغناطيسي كبالت - اكسيد آهن است تا با انجام اين کار زمينه بهره برداري از آن‌ها در جنبه‌هاي مختلف کاربردي مانند بيوفيزيک، بيوشيمي، فيزيك، شيمي و همچنين کاربرد هاي بيودارويي، حذف نانوآلاينده هاي گازي، فيزيک پزشکي و ساير صنايع فراهم شود.
بدراقي اضافه كرد: اخيراً مواد نانو ساختار به دليل خواص جديد و قابل توجه‌شان كه متفاوت از حالت توده‌اي و به شكل مواد است، مورد توجه فراواني بوده كه كنترل سايز، شكل و مورفولوژي اين ساختارها جهت دست يابي به خواص جديدي از آن‌ها از آن جمله هستند.
وي درخصوص اهميت اين نانوذرات مغناطيسي اذعان كرد: در كبالت - اكسيدآهن خاصيت مغناطيسي به صورت توام توسط آهن و كبالت توليد مي شود. دوم اينکه كبالت به دليل داشتن ايزوتوپ پايدار 60 علاوه بر 59، قابل رديابي توسط خواص راديواكتيويته خود بوده و همچنين اين نانوذرات کانديداي خوبي براي کاربردهاي بيودارويي است.
اين عضو هيات علمي جهاد دانشگاهي شهيد بهشتي در تشريح بررسي خواص مغناطيسي نانوذرات كبالت - اكسيد آهن خاطرنشان كرد: براي نشان دادن خواص مغناطيسي نانوذرات كبالت - اكسيد آهن، آن را سنتز كرده سپس درون ظرف نمونه شيشه اي ريخته و در مجاورت آهن رباي الکتريکي قوي و آهن رباي معمولي قرار مي دهيم. اين نانوذرات خاصيت آهن ربايي نشان داده و جذب آهن ربا مي‌شوند.
معاون پژوهشي پژوهشكده علوم پايه كاربردي جهاد دانشگاهي شهيد بهشتي با بيان اينكه افزايش كيفيت احتراق موتور خودرو و ممانعت از خروج نانو آلاينده‌ها به محيط زيست از ويژگي‌هاي اين طرح است، تصريح كرد: جهت آماده سازي نمونه براي مطالعه با ميکروسکوپ الکتروني عبوري،ابتدا نانوذرات كبالت - اكسيد آهن را در آب مقطر ريخته و سونيکه مي‌كنيم سپس آب حاوي اين نانوذرات در روي گريد دستگاه ريخته كه پس از خشك شدن آب، لايه اي از نانوذرات بر روي گريد تشكيل و مورد بررسي قرار مي‌گيرد.
بدراقي در خصوص كاربرد ميکروسکوپ الکتروني عبوري به ايسنا گفت: ميکروسکوپ الکتروني عبوري يک ابزار قوي براي تعيين دقيق‌تر اندازه و شکل نانوذرات است. در اين بررسي اندازه استاندارد به طول 30 نانومتر تعيين شده است که با استفاده از آن مي توان اندازه نانوذرات را تخمين زد به گونه‌اي كه مطالعات ميکروسکوپي نشان مي‌دهد تشکيل نانوذرات كبالت - اكسيد آهن با شکل کروي و ابعاد کمتر از 30 نانومتر است.
وي بابيان اينكه مطالعات مربوط به اندازه گيري سطح ويژه (BET) نشان دهنده سطح ويژه 65 متر مربع بر گرم، براي اين نانوذرات بوده که به دليل افزايش بسيار زياد سطح نسبت به حجم براي نانوذرات است درباره مشخصات فني و تکنولوژي اين نانوذرات مغناطيسي اظهاركرد: اندازه نانوذره کبالت اکسيد آهن (Co-Fe2O4) سنتز شده 20 تا 50 نانومتر خواهد بود كه مورفولوژي و تعيين ابعاد نانوذرات با استفاده از ميکروسکوپ‌هاي الکتروني روبشي (SEM)، عبوري (TEM) و ميکروسکوپ نيروي اتمي(AFM) انجام مي‌گيرد.
بدراقي با اشاره به اينكه در استفاده سيستم‌هاي مبدل کاتاليستي (تعبيه شده بلافاصله بعد از موتور و محفظه احتراق، به منظور حذف آلاينده‌ها) با توجه به گران قيمت بودن عناصري چون پالاديم، روديوم و پلاتين در مبدل‌هاي کاتاليستي، تحقيقات به سمت استفاده از موادي ارزان تر سوق داده شده كه يکي از آن‌ها نانوکاتاليست‌هايي با ساختار اسپينل است، تصريح كرد: اگر خودرو، مبدل كاتاليستي نداشته باشد يا مبدل به كار رفته كارايي لازم را نداشته باشد، انتشار آلاينده‌هاي خودرو معادل هشت تا 10 برابر يک خودرو استاندارد خواهد بود كه با توجه به ويژگي‌هاي پيش بيني شده براي نانوساختارهاي سنتز شده در خصوص کاهش متان انتشار يافته در بخش حمل و نقل، اين پروژه مي‌تواند براي متوليان حوزه انرژي کشور مفيد واقع شده و با اين هدف دستيابي به دانش فني ساخت اين گروه اسپينل‌ها در اين طرح مد نظر است.
وي با تاكيد بر رفع وابستگي به کشورهاي خارجي و جلوگيري از خروج ارز، تامين نياز کشور و بهينه سازي فرايند توليد در کشور به عنوان اهداف کلان طرح، عنوان كرد: با توجه به اينکه دانش فني توليد نانوذرات كبالت - اكسيد آهن در مقياس آزمايشگاهي به روش شيميايي همرسوبي با استفاده از مواد اوليه ساده در محيط آبي با اندازه حدود 20 تا50 نانومتر سنتز شده است، دراين پروژه با افزايش مقياس توليد، تدوين دانش فني توليد نانوذرات مغناطيسي Co - Fe2O4 در مقياس پايلوت صورت گرفته تا کارايي محصولات حاصل در بهينه سازي مصرف سوخت و کاهش آلاينده هاي خودروها مورد بررسي قرار گيرد.
به گفته معاون پژوهشي پژوهشكده علوم پايه كاربردي جهاد دانشگاهي شهيد بهشتي، افزايش مقياس سنتز نانوذره کبالت - اکسيد آهن (Co-Fe2O4) با سايز 20 تا50 نانومتر و انجام تست‌هاي کاتاليزوري براي بررسي کارايي نانوذره سنتز شده به عنوان کاتاليست در کمک به حذف گاز متان در مبدل‌هاي کاتاليستي از اهداف جزئي طرح توليد نانو ذرات مغناطيسي كبالت - اكسيد آهن است تا به عنوان مثال بتوان به قطعه اي خاص از يک دستگاه بزرگتر يا ماده اي خاص مورد مصرف در توليد يک دارو دست يافت.
بدراقي اظهار كرد: در اين مرحله دانش فني توليد نانوذرات تا 250 گرم در روز حاصل شده و بدين ترتيب نياز تنها بخشي از صنايع قابل رفع است در حالي كه با توجه به اطلاعات حاصله، نياز صنايع مختلف به شدت در حال افزايش است به گونه‌اي كه تدوين دانش فني تا 500 کيلوگرم اجتناب ناپذير خواهد بود.
