نانو اکسید آهن چیست ؟

خیراً، نانوذرات اکسید آهن (NPs) به دلیل خواص منحصر به فردشان، مانند ابرپارامغناطیس، نسبت سطح به حجم، مساحت سطح بیشتر و روش جداسازی آسان، توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند. روش های مختلف فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی برای سنتز نانوذرات مغناطیسی با شیمی سطح مناسب اتخاذ شده است. این بررسی روش‌های تهیه نانوذرات اکسید آهن، کنترل اندازه و مورفولوژی، و خواص مغناطیسی را با کاربردهای اخیر مهندسی زیستی، تجاری و صنعتی خلاصه می‌کند. اکسیدهای آهن پتانسیل زیادی در زمینه های علوم زیستی مانند زیست پزشکی، کشاورزی و محیط زیست دارند. هدایت غیر سمی و کاربردهای زیست سازگار نانوذرات مغناطیسی را می توان با پوشش سطحی ویژه با مولکول های آلی یا معدنی، از جمله سورفکتانت ها، داروها، پروتئین ها، نشاسته ها، آنزیم ها، آنتی بادی ها، نوکلئوتیدها، مواد شوینده غیریونی و پلی الکترولیت ها غنی کرد. NP های مغناطیسی همچنین می توانند با استفاده از میدان مغناطیسی خارجی برای درمان هایپرترمیک بیماران به اندام، بافت یا تومور هدایت شوند. با در نظر گرفتن علاقه فعلی به نانوذرات آهن، این بررسی برای گزارش اطلاعات اخیر از سنتز تا خصوصیات و کاربردهای نانوذرات آهن طراحی شده است.

معرفی

نانوذرات NPsدر خط مقدم توسعه سریع در فناوری نانو قرار دارند. خواص انحصاری وابسته به اندازه آنها این مواد را در بسیاری از زمینه‌های فعالیت‌های انسانی ضروری و برتر می‌سازد. آهن به عنوان فعلی‌ترین فلز انتقالی در پوسته زمین، به عنوان ستون فقرات زیرساخت فعلی می‌باشد. اما در مقایسه با عناصر گروهی مانند کبالت، نیکل، طلا، و پلاتین، اکسیدهای آهن تا حدودی نادیده گرفته شده اند. آهن و اکسیژن به طور شیمیایی ترکیب می شوند و اکسیدهای آهن (ترکیبات) را تشکیل می دهند و حدود 16 اکسید آهن شناسایی شده است. در طبیعت، اکسید آهن ( (III) به شکل زنگ یافت می شود. به طور کلی، اکسیدهای آهن که رایج هستند، به دلیل ارزان بودن به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند و در بسیاری از فرآیندهای بیولوژیکی و زمین شناسی نقش ضروری دارند. آنها همچنین به طور گسترده توسط انسان استفاده می شوند، به عنوان مثال، به عنوان سنگ آهن در ترمیت، کاتالیزور، رنگدانه های بادوام (پوشش ها، رنگ ها و بتن های رنگی)، و هموگلوبین. ماگمیت (γ-Fe2O3) و هماتیت (α-Fe2O3). این اکسیدها در زمینه فناوری علمی نیز بسیار مهم هستند و بنابراین موضوع این بررسی هستند. NP های متشکل از مواد فرومغناطیسی و با اندازه کمتر از 10 تا 20 نانومتر شکل غیرقابل تقلید مغناطیس، به عنوان مثال، ابرپارامغناطیس را نشان می دهند. مواد فرومغناطیسی شامل فلزات عنصری، آلیاژها، اکسیدها و سایر ترکیبات شیمیایی است که توسط یک میدان مغناطیسی خارجی مغناطیسی می شوند. این یک پدیده مهم است که معمولاً فقط در سیستم های NP وجود دارد. به دلیل سمیت کم، خواص فوق پارامغناطیس مانند نسبت سطح و نسبت حجم و روش جداسازی ساده، اکسید آهن مغناطیسی (Fe3O4 و γ-Fe2O3) نانوذرات جذب شده اند. بسیار مورد توجه است و به ویژه در کاربردهای زیست پزشکی برای تثبیت پروتئین، مانند تصویربرداری تشدید مغناطیسی تشخیصی (MRI)، درمان حرارتی، و تحویل دارو جالب است. در مقیاس نانو. آهن تقسیم ریز شده، پیروفوریک در نظر گرفته می شود. اینها دلایلی هستند که نانوذرات آهن نتوانستند توجه زیادی را به خود جلب کنند. واکنش‌پذیری شدید آهن، مطالعه را دشوار و برای کاربردها ناخوشایند می‌کند. با این حال، خواص مغناطیسی و کاتالیزوری قوی توجه را به سمت پتانسیل آهن منحرف کرده است. میدان مغناطیسی خارجی و همچنین با حرکت در امتداد میدان جاذبه. روش های مصنوعی، تبلور، اندازه، شکل و کیفیت نانوذرات اکسید آهن به شدت بر این رفتارها تأثیر می گذارد. بدیهی است که این رویکردها در جهت سنتز نانوذرات اکسید آهن به خوبی متبلور شده و با اندازه کنترل شده چشم انداز بیشتری را برای این کاربردها ارائه می دهند.

شکل‌های نانومواد  (NMs)  نیز تأثیر فوق‌العاده‌ای بر خواص آنها، از جمله کاتالیز، دارند. توسعه پروتکل‌هایی برای مورفولوژی، اندازه و شکل مورد نظر در دست بررسی است. نانوذرات اکسید آهن با استفاده از مکانیک شیمیایی (به عنوان مثال، تخلیه قوس لیزری، احتراق، رسوب الکترونی و پیرولیز) و شیمیایی (سنتز سل-ژل، الگو-) سنتز شده‌اند. روش‌های سنتز کمکی، میسل معکوس، هیدروترمال، رسوب همزمان، و غیره به سادگی با تغییر نمک های آهن پیش ساز. این پروتکل‌های جدید به‌راحتی پیاده‌سازی می‌شوند، شکل اقتصادی و کنترلی به شیوه‌ای پایدار دارند. و همچنین سنتز (برای ایجاد سازگاری بیشتر در سیستم‌های زیستی، عملکرد مناسب، و ترکیب مولکولی)، اصلاح سطح اکسید آهن بسیار مهم است. به منظور جلوگیری از خوردگی شیمیایی ناشی از ناپایداری، اصلاح سطح مرحله کلیدی پس از سنتز برای تولید نانوذرات آهن است که هم زیست سازگار و هم پایدار هستند. تغییرات دیگری نیز وجود دارد که ممکن است اعمال شود و می تواند منجر به خواص فیزیکی و شیمیایی اضافی بر روی نانوذرات اکسید آهن شود.

در حال حاضر، علاقه به سنتز نانوذرات برای اهداف مختلف، مانند درمان‌های پزشکی، شاخه‌های تولید صنعتی، و ادغام گسترده در مواد مختلف، مانند لوازم آرایشی یا لباس، افزایش یافته است. نسبت حجمی که واکنش پذیری و فعالیت‌های بیوشیمیایی احتمالی را افزایش می‌دهد. استناد15 با این حال، مکانیسم برهمکنش در سطح مولکولی بین NPs و سیستم‌های بیولوژیکی تا حد زیادی ناشناخته است. گیاهان، تحت شرایط خاص، قادر به تولید NMهای معدنی طبیعی لازم برای رشد خود هستند. به طور مشابه، نانولوله‌های کربنی با نفوذ به لایه‌های ضخیم بذر و حمایت از جذب آب، جوانه‌زنی بذر و رشد ریشه را بهبود می‌بخشند. اثر نانوذرات بر گیاهان از گیاهی به گیاه دیگر و گونه ای به گونه دیگر متفاوت است. با توجه به گزارش های تحسین شده در مورد استفاده از فناوری نانو به عنوان یک رشته نوظهور در تقریباً تمام زمینه های فناوری، درک سیر جوانه زنی در رابطه بسیار مهم است. به NPs پیشرفت های اخیر در فناوری نانو و استفاده از آن در زمینه کشاورزی به طرز شگفت انگیزی در حال افزایش است. بنابراین، درک نقش NPs در جوانه زنی و رشد بذرها وسوسه انگیز است. برخی از روش‌ها نیز با موفقیت برای روش‌های مبتنی بر حلال آلی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. با این حال، روش‌های مبتنی بر جیوه بعداً با روش‌های مبتنی بر حلال آلی جایگزین شدند. این تغییر به دلیل ماهیت سمی بخارات جیوه، حلالیت کم آهن در جیوه، و سهولت نسبی حذف حلال‌های آلی بوده است. در عصر حاضر، ذرات اکسید آهن مغناطیسی بسیار ریز با استفاده از ساختارهای پیچیده یا مجموعه‌های سازمان‌یافته به دست می‌آیند. از اسیدهای چرب اشباع و غیراشباع مختلف به عنوان سورفکتانت های اولیه و ثانویه نیز برای تهیه سوسپانسیون های مغناطیسی آبی پایدار استفاده می شود.