بازگشت شکوهمند آتش به دنیای علم تولید نانوذرات با شعله
به گزارش کنکور هنر، مدیرعامل یک شرکت دانش بنیان بین المللی از امکان تولید انبوه نانوذرات با کمک آتش اطلاع داد. فناوری تولید نانوذرات به کمک شعله آتش، با قابلیت تولید سریع، ارزان و ایمن، در آستانه دگرگونی بنیادین صنایع مختلف همچون پزشکی، سنسورهای تنفسی، تولید انرژی و محیط زیست قرار دارد.
به گزارش گروه علمی ایرنا از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، آتش؛ اولین کشف بزرگ بشر، حالا بعد از هزاران سال، بار دیگر در خط مقدم پیشرفت های علمی و فناورانه قرار گرفته است. «کرولس ریاد» (Keroles Riad)، پژوهشگر فوق دکتری در لابراتوار فناوری انرژی و ذرات در دانشگاه کارلتون (Carleton University)، در مقاله ای تحلیلی اعلام نموده است که تولید نانوذرات با استفاده از شعله آتش می تواند به دگرگونی صنایع متعدد همچون پزشکی، کشاورزی، فناوری اطلاعات و حتی صنعت شراب سازی منجر شود.
ریاد که بنیان گذار شرکت «او نانوتک سولوشنز» (O Nanotech Solutions) است، از فناوری معروف به پاشش شعله ای پیرولیز (Flame Spray Pyrolysis) برای تولید نانوذرات استفاده می نماید. در این شیوه، ترکیبات قابل اشتعال حاوی عناصر فلزی سوزانده می شوند تا نانوذرات اکسید فلز تولید شوند. این ذرات در جریان آتش، تنها در چند میلی ثانیه شکل می گیرند و با کنترل زمان حضور آنها در شعله، میتوان اندازه و ساختار بلوری شان را تنظیم کرد.
مزیت کلیدی این شیوه، توانایی تولید انبوه نانوذرات در مقیاس صنعتی با هزینه ای به مراتب کمتر و ایمنی بیشتر نسبت به روش های سنتی شیمی مرطوب است. ریاد توضیح می دهد که فرایندهای شیمی مرطوب اغلب شامل ساعت ها کار با محلول ها، جداسازی، حرارت دهی و سانتریفیوژ کردن هستند و معمولا تنها مقدار اندکی ماده ی نانویی تولید می کنند. این فرآیندها نه تنها پر هزینه اند بلکه مقیاس پذیر نیستند.
یکی از نمونه های بارز، نقاط کوانتومی هستند؛ نانوذراتی با خواص نوری و الکتریکی بی نظیر که برنده جایزه نوبل شیمی سال ۲۰۲۳ شدند. این نانوذرات پتانسیل استفاده در سلول های خورشیدی، تصویربرداری پزشکی و جذب دی اکسیدکربن را دارند، اما هزینه تولید آنها به روش های مرسوم می تواند به ۴۵ هزار دلار آمریکا برای هر گرم برسد. در مقابل، استفاده از شعله برای تولید این نانوذرات، روشی ارزان، ایمن و قابل توسعه است که می تواند راه را جهت استفاده گسترده صنعتی هموار کند.
آتش نه تنها منبع تولید نانوذرات مفید می باشد، بلکه تابحال خیلی از نانوذرات پرکاربرد هم با استفاده از آن ساخته شده اند. برای نمونه، یک سوم وزن لاستیک خودرو ها از نانوذرات کربن بلک است که به کمک آتش تولید می شود. همچنین، رنگ سفید دیوارها، پوشش های دارویی و الیاف نوری مورد استفاده در اینترنت هم از نانوذراتی ساخته شده اند که در شعله پدید آمده اند.
البته آتش می تواند ذرات مضری نظیر دوده تولید نماید. دوده، که هنگام احتراق ناقص تولید می شود، علاوه بر سرطان زا بودن، سومین عامل مهم گرمایش جهانی بعد از دی اکسیدکربن و متان شناخته می شود. محققان با استفاده از همین فناوری «پاشش شعله ای»، موفق به طراحی فرآیندهایی شده اند که می تواند تا بیشتر از ۹۰ درصد از میزان دوده تولیدشده را کم کند.
ریاد همینطور درحال بررسی امکان استفاده از آتش برای تولید گرافن است؛ مقاوم ترین ماده شناخته شده در مقیاس نانو. او پیشتر نشان داده بود که تابش نور فرابنفش می تواند گرافن را به ساختارهای مستحکم در مقیاس ماکرو تبدیل کند؛ امری که می تواند راه را برای چاپ سه بعدی با استفاده از گرافن هموار کند.
با وجود پیشرفت ها، همچنان خیلی از نانوذرات را نمی توان به کمک آتش تولید کرد. ریاد اعتقاد دارد توسعه‌ی دستورالعمل ها و فرمول های جدید برای ساخت نانوذرات خاص به کمک آتش، می تواند تأثیری بزرگ بر آینده نانوپزشکی بگذارد. هم اکنون، تنها ۳۰ نوع نانوذره مورد تأیید سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) قرار گرفته اند که شامل نانوذرات موجود در واکسن های کووید-۱۹ و ذرات آهن مورد استفاده در درمان کم خونی و بیماری کلیوی است. همه این داروهای نانویی از راه تزریق مصرف می شوند و پژوهش در زمینه داروهای نانویی خوراکی، فرصت های بزرگی را در افق پیش رو قرار داده است.
به گفته ریاد، استفاده از آتش در تولید نانوفناوری نه تنها فرصت هایی نوین در فناوری و صنعت خلق می کند، بلکه می تواند آینده درمان، انرژی، ارتباطات و محیط زیست را بشکلی بنیادین دگرگون سازد.
منبع: كنكور هنر
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب