در مورد هیدروژن، جذب برگشتپذیر و به مقدار بالا گزارش شده که این پدیده در زمینه آزمایشگاهی و همچنین صنعتی قابل توجه است با این وجود هنوز مکانیزم اصلی ذخیره هیدروژن به درستی درک نشده است. از سالهای قبل موادی با توانایی بالای ذخیره هیدروژن، برای ذخیره انرژی مورد توجه بودهاند. هیدریدهای فلزی و جذب در دمای پایین دو وسیله برای جذب هیدروژن هستند. در هیدریدهای فلزی، هیدروژن به صورت فاز گازی برگشتپذیر جذب میشود و انرژی الکتریکی به وسیله تبدیل مستقیم الکتروشیمیایی تولید میشود. جذب هیدروژن در دمای پایین و فشار بالا عملکرد باتریهای هیدرید فلزی را محدود میکند با توجه به ساختار استوانهای شکل و توخالی نانولولههای کربنی، این مواد توانایی ذخیره سازی مایع و گاز را بر اثر خاصیت مویینگی را دارند. ذخیره هیدروژن در نانولوله تک دیواره در نمونهای که حاوی wt%1/0-2/0 از این ماده بوده در حدود wt%10-5 میباشد. گروهی از محققین با انجام آزمایشهایی به روی نانولوله کربنی تکدیواره خالص دریافتهاند که در دمای K300 هیچ هیدروژنی جذب نمیشود اما اگر انتهای نانولولهها با اکسایش ( برای مثال استفاده از اسیدنیتریک رقیق شده ) باز شود، مقدار مولکولهای هیدروژن جذب شده به wt%5-4 نانولوله میرسد. مطالعه بر روی نانولولههای خالصتر، جذب wt% 8 گاز هیدروژن را در دمای K80 و فشار atm100 نشان داد که نانولولههای کربنی بیشترین ظرفیت ذخیره هیدروژن را نسبت به هر ماده کربنی دارد. افزون بر هیدروژن نانولولههای کربنی به آسانی در شرایط محیطی گازهای دیگر را نیز جذب میکنند که این جذب منجر به تغییر در خواص الکتریکی آنها میشود و با توجه به این خاصیت میتوان از نانولولهها به عنوان حسگر و در جهت تشخیص دادن گازها استفاده کرد [۱۲-۱۱-۱۰].
۱-۱۴-۸) استفاده از نانولوله های تک دیواره در صنعت الکترونیک
نانولوله ها به میزان قابل توجهی سخت و قوی بوده و هادی جریان الکتریسیته و گرما می باشند. این خواص سبب استفاده از این مواد در صنعت الکترونیک شده است. نانولوله های کربنی سیم های مولکولی بزرگی هستند که الکترون می تواند آزادانه در آن حرکت کند. در این راستا رفتار نانولوله های چند دیواره بسیار پیچیده تر از تک دیواره است، زیرا لایه های کناری روی یکدیگر تأثیر می گذارند. مدل سازی چنین اثراتی از موضوعات تحقیقاتی درحال حاضر می باشد. محققان امیدوارند که ابعاد سیم ها یا قطعات را از طریق جایگزینی با نانولوله به حدود نانومتر یا کمتر برسانند. این قطعات در کنار مدارهای الکترونیکی می توانند خیلی سریعتر و با توان کمتر از مدارهای کنونی کار کنند. لامپ های تولید شده با نانولوله های کربنی هزینه تولید کمتری دارند. به علاوه عمر طولانی تر و ثبات رنگ بیشتر نسبت به لامپ های معمولی از مزایای دیگر این لامپ ها است [۱۹].
۱-۱۴-۹) سازگاری زیستی
جلب نظر دانشمندان به سازگاری زیستی نانولوله ها و اثرات مضر احتمالی آنها بر سلول ها، به این واقعیت بر می گردد که در سال های اخیر با افزایش روز افزون کاربرد های متفاوت نانولوله ها در صنعت و حضور بیشتر آن ها در محیط، ارتباط معناداری بین آنها و بیماری های تنفسی و پوستی پیدا شده است [۲۱-۲۰]. به همین علت بررسی این تأثیرات، یعنی تأثیر نانولوله بر سلول مورد توجه قرار گرفتند. بر خلاف مطالعاتی که در ابتدا نشان می دادند که نانولوله و هم خانواده های آن تأثیر چندانی بر ریخت شناسی۲۱، رشد و تکثیر سلولی ندارند [۲۲]، امروزه مشخص شده است که شاخص هایی چون ابعاد فیزیکی، مساحت، مقدار، نسبت طول به قطر، زمان، خلوص و وجود عوامل شیمیایی متصل به سطح، هر یک به نوبه خود در سمی بودن نانولوله مؤثرند [۲۴-۲۳]. مطالعات نشان دادند که آستانه اثر کشندگی نانولوله برای نانولوله های چند دیواره و تک دیواره، حدود ۰۶/۳ میکرگرم در میلی لیتر است که این رقم در برابر فولرن که تا ۲۲۶ میکروگرم در میلی لیتر نیز اثر کشندگی برای سلول ندارد، رقمی قابل توجه است [۲۵]. بررسی ها نشان می دهد که نانولوله خالص دارای اثرات سمی بیشتری نسبت به نوع ناخالص آن می باشد [۲۳]. اما مهم تر از خلوص، اثر عوامل شیمیایی بر روی سطح نانولوله می باشد که موجب کاهش اثرات سمی آن می شود [۲۴].
۱-۱۵) نانولوله ها ی کربنی در پزشکی
رشد چشمگیر فناوری نانو طی ۳۰ سال گذشته باعث عرضه ابداعات قابل توجهی در زمینه داروشناسی شده است که به نوبه خود تحولات گسترده ای در زمینه انتقال ترکیبات فعال زیستی به وجود آورده است. مهمترین فناوری نانو در زمینه داروشناسی امکان انتقال دقیق داروها به هدفشان را فراهم آورده است. اخیراً سیستم های دارو رسانی جدیدی مبتنی بر آرایه های کربنی ارائه شده است که داروها را به شکل کنترل شده از محل تجویز دارو به محل اثر آن انتقال می دهد. این به معنی عبور مولکول های دارو از تعداد زیادی موانع فیزیولوژیک است که به سهم خود مهمترین مشکل در انتقال هدفمند داروها است [۲۶].
به طور کلی حامل های نانو ممکن است:
– یک دارو را از تخریب محافظت کنند.
– جذب دارو را از طریق تسهیل توزیع آن از غشای روده افزایش دهند.
– باعث تعدیل اثر بدن بر دارو شده و توزیع بافتی را تغییر دهند.
عدم حلالیت نانولوله های کربنی در محیط های آبی یک مانع مهم تکنیکی در کاربردهای شیمیایی و بیولوژیکی آنها است. اگر به ساختار نانولوله های کربنی، گروه کربوکسیلیک یا آمونیوم اضافه شود حلالیت آنها بالاتر می رود. به این ترتیب می توان برای انتقال پروتئین، اسید نوکلئیک و داروها از آنها استفاده کرد. نانولوله های کربنی دارای یک حفره کانالی هستند که برای قرارگیری نمونه و حمل آن می تواند استفاده شود [۲۷].
۱-۱۶) تشخیص دقیق بیماری در مراحل اولیه
هرچه بیماری یا آسیب به بخشی از بدن زودتر تشخیص داده شود، احتمال درمان آن بیشتر خواهد بود. با پیشرفت آزمایشگرهای زیستی امکان شناسایی میکروب های عامل بیماری قبل از تظاهر بیماری ممکن می شود. به عنوان مثال با توجه به پیشرفت فناوری تصویری می توان با دقت بسیار زیادی، محل حضور سرطان و آسیب وارده به بافت های بدن و اندام ها را تعیین کرد [۲۶].
۱-۱۷) نانولوله های کربنی و کاربرد آنها در تشخیص سرطان
طبق گزارش سازمان سلامت جهانی در سال ۲۰۰۸ حدود ۴/۱۲ میلیون مورد جدید از سرطان در کل دنیا و ۶/۷ میلیون مرگ ناشی از این بیماری تخمین زده شده است. هر چند سرطان قابل درمان است اما می تواند بعد از یک دوره شیمی درمانی، جراحی، یا اشعه درمانی مجدداً عود کند. لذا با اینکه برداشت ریشه ای تومور در مراحل اولیه بیماری تنها راه درمان آن است ولی تشخیص زودهنگام آن بسیار حیاتی و مهم است [۲۸].
در هر حال اکثر سرطان ها در مراحل ابتدایی بدون علامت هستند و روش های تصویربرداری سرطان مثل CT Scan22 و MRI23 و X-Ray قدرت تفکیک لازم را برای تشخیص زود هنگام بیماری ندارند. علاوه بر این روش های رایج تشخیص و درمان سرطان دارای محدودیت هایی مثل حساسیت کم، ویژگی پایین و سمیت دارویی است. بنابراین ارتقاء ابزار جدید برای تشخیص زودهنگام سرطان ضروری است. از نانومواد به خاطر ویژگی های منحصر به فردی که در حالت توده در آن ها دیده نمی شود، مانند ویژگی های نوری، مغناطیسی، مکانیکی، شیمیایی و فیزیکی و توانایی آنها در عبور از غشاء سلولی برای تشخیص نشانگر های زیستی سرطان استفاده می شود [۲۹].
نانولوله های کربنی نشاندار شده با ایندیوم ۱۱۱ برای از بین بردن سلول های سرطانی و نانولوله های ناقل DNA می توانند در ژن درمانی استفاده شوند. در این نانولوله ها DNA به صورت متصل به سطح یا درون آنها حمل می شود. همچنین می توان از این SIRNA24 برای خاموش کردن سلول های سرطانی استفاده کرد. اگر این SIRNA ها به وسیله نانولوله های کربنی تک لایه به سلول های سرطانی تحویل داده شوند، می تواند سبب خاموش شدن ژن های سرطانی شوند [۲۷].
۱-۱۸) نشانگرهای زیستی
نشانگرهای زیستی شاخصی از وضعیت زیستی بیماری هستند و در واقع بیانگر حالت خاصی هستند که می توانند برای تشخیص بیماری استفاده شوند. این نشانگرها می توانند برای مطالعه فرآیندهای سلولی و شناخت یا کنترل توقف یا تفسیر فرآیندهای سلولی در سلول های سرطانی مورد استفاده قرار گیرند. نشانگر زیستی می تواند یک پروتئین، یک قطعه از پروتئین ویا مولکول DNA یا RNA باشد [۳۰].
سلول های سرطانی اغلب نشانگر زیستی پروتئینی مشخصی را بیش از حد بیان می کنند که این ویژگی، زمینه ای را برای تشخیص زود هنگام بیماری فراهم می کند. نشانگرهای زیستی که به دلیل حمله سرطان و رشد آن به مقدار زیاد بیان می شوند، می توانند در سلول های سرطانی، خون، ادرار و سایر مایعات بدن مشاهده و شناسایی گردند. این مولکول ها می توانند در درون یا بیرون سلول سرطانی باشند. اگر در درون سلول سرطانی باشند غلظت آنها کم است بنابراین باید سلول لیز شود تا بتوان این نشانگرها را استخراج و تغلیظ نمود. اگرچه حساسیت و ویژگی پایین نشانگرهای زیستی مانع از استفاده ی آنها برای تشخیص سرطان می شود. اما استفاده از حسگرهای زیستی برای تجزیه و شناسایی نشانگرهای زیستی پروتئینی سبب ایجاد روشی با امتیازاتی از جمله هزینه مناسب، حساسیت و ویژگی بالا می گردد [۳۱-۱۵].
۱-۱۹) کاربرد نانولوله های کربنی در تشخیص مولکول ها
از آنجا که هدایت الکتریکی نانولوله کربنی به محیط و نیز تغییرات حاصل از جذب سطحی مولکول های مختلف حساس است می توان از آن بعنوان ابزاری برای تشخیص مولکول ها از جمله نشانگرهای زیستی سرطانی استفاده کرد [۳۰] .
۱-۲۰) نانولوله های بورنیترید
یک نانولوله بورنیترید۲۵ ساختاری نظیر نانولوله های کربنی درطبیعت می باشد. با این تفاوت که اتم های B و N در یک ورقه گرافیتی بدون تغییر در فاصله بین اتم ها، جایگزین اتم های کربن می شوند (شکل۱-۱۲). نانولوله های بورنیترید در سال ۱۹۹۵ با موفقیت سنتز شدند. چهارده سال پیش از این سنتز، ایشی۲۶ و همکاران یک گزارش در مورد ساختار شش ضلعی BN که در ادبیات جدید BNNT های بامبو مانند نامیده می شود، ارائه کردند ]۳۲[.
علیرغم شباهت های ساختاری بسیار زیاد این نانولوله ها با نانولوله های کربنی، تفاوت های فراوانی هم بین آن ها مشاهده می شود. برای مثال، نانولوله کربنی می تواند با توجه به جهت چرخش هم رسانا و هم نیمه رسانا باشد. در حالی که شبکه بورنیترید مستقل از دستوارگی لوله و شکل آن بوده و همواره نارسانا یا عایق می باشد. خواص الکتریکی نانولوله های بورنیترید برخلاف همتای کربنی مستقل از قطر لوله و تعداد لایه ها می باشند [۳۴-۳۳].
BNNT ها دارای خواص مکانیکی، پایداری شیمیایی، ویژگی های الکتریکی و پایداری حرارتی بهتری نسبت به CNT ها می باشند [۳۵]. همچنین تعامل خوبی با مولکول های آلی مانند پروتئین ها و DNA از خود نشان داده اند که این ویژگی برای کاربرد های پزشکی BNNT ها بسیار امیدوار کننده خواهد بود [۳۶].
۱-۲۱) شیمی نانولوله های بورنیترید و خالص سازی آنها
اولین گزارش ها در زمینه خالص سازی نانولوله های بورنیترید توسط چن۲۷ و همکاران در یک پروسه خالص سازی چهار مرحله ای گزارش شد [۳۷]:
۱- توزیع توده های بزرگ با واکنش شیمیایی در اتانول
۲- حذف ذرات فلزی به وسیله شستشوی شیمیایی انتخابی با اسید کلریدریک
۳- تجزیه ذرات بورنیترید از طریق اکسیداسیون انتخابی در دمای ۸۰۰ درجه سانتیگراد در هوا
۴- شستن با آب گرم و فیلتر کردن به منظور حذف باقی مانده های B2O3
در کار دیگر، حذف ناخالصی های

  دانلود پایان نامه دربارهآموزش خانواده
دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید