انواع روش های سنتز نانو مواد

1. جلسه سوم : انواع روش های سنتز نانو مواد

2. روشهای سنتز : • روش بالا به پایین • بطور کلی می توان سه دیدگاه کلي براي توليد مواد نانو ساختار ارائه شده است. در روش اول که به روش از بالا به پايين مرسوم است، مواد حجيم با استفاده از يک سري از ابزارها، به مواد ريزتر و در نهايت به مواد نانومتري تبديل می شوند.اين روش ابتدا توسط فيمن مطرح شد. روش های تغییر شکل شدید SPD و یا ليتوگرافي که در صنايع الکترونيک کاربرد وسيعي دارد، از جمله اين روش ها هستند • روش میانی • روشهایی که در این طبقه بندی قرار می گیرند عبارتند از آلیاژسازی مکانیکی، ماشین کاری در بعد ماکرو و غیره. به عنوان مثال در روش آلياژ سازي مكانيكیبرای شروع فرآیند ساخت از پودرهای میکرومتری استفاده می گردد و در ادامه به كمك آسياب مکانیکی، ذرات پودر بصورت نانو ذرات یا نانو ساختار ها تبديل مي گردد. • روش پایین به بالا • در این روش ها مواد نانو با استفاده از به هم پيوستن بلوك هاي سازنده مانند اتم ها و مولكول ها و قرار دادن آنها در كنار يكديگر و يا استفاده از خود آرايي توليد مي گردند خود آرايي عبارت است از طراحي مولكول ها و ابر مولكول ها كه اساس تشكيل آنها مكمل بودن شكل ساختاري است. اتم ها و مولكول ها همواره در جايي قرار خواهند گرفت كه كمترين انرژي آزاد را داشته باشند یعنی به سمت انرژي آزاد (ΔG) منفي تمايل دارند. انرژي آزاد يك سيستم بوسيله استحكام پيوند و انتروپي تعيين مي شود. تکنيک هاي سل-ژل و رسوب دهي از فاز بخار در اين تقسيم بندي جاي مي گيرند.

4. انواع آسیاب آسياب گلوله اي ساينده یک همزن مخلوط گلوله و پودر را به حرکت و سایش وا می دارد. ین آسیاب ها می توانند حجم زیادی از پودر ها( Kg40- 0.5) را در واحد زمان آسیاب کنند یآسیاب سیاره ا حرکت محفظه آن همانند حرکات سیاره هاست. این حرکت با قرارگیری بر روی یک دیسک چرخان پشتیبان ایجاد می شود که سبب حرکت محفظه ها حول محور خود می گردد. نیروی گریز از مرکز ایجاد شده بسبب حرکات دیسک که ناشی از چرخش دیسک پشتیبان است، برروی پودرهای موجود در محفظه و همچنین گلوله ها اثر گذاشته و منجر به خردایش و آسیاب می گردد.

5. عوامل موثر در آلیاژسازی مکانیکی بخوبي شناخته شده است كه خواص پودرهاي مخلوط شده محصول نهايي مانند توزيع اندازه ذرات، درجه بي نظمي، آمورف شدن و استوكيومتري نهايي به شرايط آسياب شدن بستگي دارد و در صورت بررسي و كنترل شرايط، محصول نهايي بهتري بدست مي آيد.

6. لیتوگرافی: این روش برای تولید چیپ های الکتریکی با برجستگی هایی کوچک تر از nm100 مورد استفاده قرار می گیرد در این روش مطابق شکل (الف)یک فیفر سیلیسیومی اکسید شده با یک پوشش از یک لایه حساس به نور با ضخامت µm1 تحت پرتو فرابنفش قرار می گیرد. پرتو عبوری می تواند از شیارهای ماسک عبور کند که پس از عبور از یک سری لنزها اندازه الگو کاهش یافته و در نتیجه یک واکنش فتو شیمیایی جاییکه پرتو با لایه حساس به نور برخورد می کند. قسمت های در معرض پرتو در حین مرحله آشکار سازی همانطور که در شکل (ب) مشاهده می شود حل شده و یک کپی از الگو ماسک شکل می گیرد. سپس مجموعه در یک محلول اسیدی قرار گرفته و اسید با لایه اکسید سیلیسیوم واکنش داده و باعث حذف لایه اکسید سیلیسیوم می گردد البته اسید هیچ واکنشی با لایه حساس به نور و سیلسیوم نمی دهد (شکل (ج)). همچنین لایه حساس به نور در محلول های اسیدی مختلف مطابق شکل (د) حل شده بعلاوه با اچ کردن بیشتر لایه سیلیسیومی از مناطق در معرض اسید نیز حذف می گرددکه این امر باعث شکل گیری کانال ها می گردد

7. روش های سنتز پایین به بالا سل-ژل سنوشیمی هیدرترمال سنتز از فاز مایع

8. روش سل-ژل: نقطه آغازی فرآیند، تشکیل محلولی از پیش ماده ها درون یک حلال مناسب است. موادی که معمولا به عنوان پیش ماده استفاده می گردند عمدتا از نوع نمک های فازات معدنی یا ترکیبات آلی فلزی مانند یون های فلز آلکوکسید درون لیگاندهای آلی (لیگاند، یون یا مولکولی است که در یک ترکیب کمپلکس در همسایگی یک اتم یا مولکول مرکزی قرار گیرد) مانند Ti(OC4H9)4قرار دارد. در اثر واکنش پلیمریزاسیون پیش ماده یک سوسپانسیون کلوئیدی یا سل تشکیل می شود. در سل ذرات با اضافه کردن سورفکتانت بصورت مجزا و کاملا پراکنده ای در درون سوسپانسیون قرار می گیرند. ذرات را می توان بوسیله عملیات های خاصی از داخل سوسپانسیون استخراج کرده تا تحت عملیات های تکمیلی بعدی قرار گیرند و یا می توان بر روی یک زیر لایه رسوب داده شوند. در ادامه فرآیند سل-ژل بوسیله عملیات شیمیایی می توان با غیر فعال کردن سورفکتانت سل را به نوعی ژل که شبکه بهم پیوسته ای از ذرات درون محلول است، تبدیل نمود. ژل، نوعی از سوپر پلیمر یا بیشمار مولکول در یک شبکه آزاد سه بعدی ( یا دو بعدی بصورت فیلمی بر روی یک زیر لایه) می باشد. با تبخیر حلال یک فیلم چگال یا نانو متخلخل بدست می آید.

9. تنظیم پارامترهای روش سل-ژل برای سنتز انواع نانوساختارها: در روش سل ژل به کمک تغییر و تنظیم شرایط و مراحل سنتز می توان انواع ساختارهای نانو متری را بدست آورد. به طور مثال به کمک استخراج نانو ذرات از سوسپانسیون سل می توان نانو پودرها (0D) و با تنظیم شرایط رسوب گذاری در روش سل ژل می توان انواع ساختارهای نانو متری مانند: نانوپوشش ها (2D)، مواد بالک نانو ساختار (3D) مانند غشاهای متخلخل را بدست آورد

10. روش سونو شیمی:

11. Thank You !