كليدواژه :
نانو ذرات , مقياس نانو متري , فلزات , كاربردها , فيزيك كلاسيك
چكيده فارسي :
اصولاً ذرات در مقياس نانومتري دو ويژگي مهم دارند كـه عبارتنـد از : (1 قـوانين فيزيـك كلاسـيك در مـورد اغلـب پديده هاي مربوط به آنها ديگر كارائي لازم را ندارند بلكه از قوانين و مباني مكانيك كوانتومي استفاده مي نمايند . لذا بدليل اثرات كوانتمي وابسته به اندازه ذرات (QSE) ، خواص اپتيكي، الكتريكي و مغناطيسي اين ذرات در مقايسه با توده (Bulk) همـان مـاده متفاوت است . (2 با كاهش اندازه اينگونه ذرات، نسبت سطح به حجم (A/V) سيستم زياد ميشود كه اين ويژگي باعث افـزايش سطح مؤثر و نتيجتاً بهبود بازده فرايندهاي فيزيكي و شيميايي در سطح بويژه واكنش هاي كاتاليستي و نيز افزايش حلاليـت آنهـا مي گردد . بنابراين، اين خواص جديد كارائي و كاربردهاي نانوذرات را در زمينه هاي پيشرفته فناوري و صنعت ممكن مي سازد . با توجه به رشد سريع علوم و فناوري نانو و كاربردهاي بسيار جديد مواد با ساختار نانومتري، آگاهي و شناخت دقيـق از اصول، روشهاي ساخت و خواص اينگونه مواد امري اجتناب ناپذير است . در چند سال اخير وارد كردن و افزودن نانو ذرات فلزي يا ني مرسانا در مواد و بسترهاي شفاف نظير كوارتز با اهداف كاربردي مختلف، مورد توجه بسياري از محققين قرار گرفتـه است . بعلاوه، لايه هاي نازك شفاف حاوي نانو ذرات فلزي داراي جذب پلاسموني در ناحيه مرئي هستند . بنابراين، بـا انتخـاب فلز مناسب و كنترل اندازه و غلظت ذرات آن در يـك بـستر شـفاف ) SiO2 ، TiO2 ، WO3 ، Al2O3 ، ZnO و غيـره ) مـي تـوان در زمينه هاي مختلف كاربردي شامل فيلترها و سوئيچ هاي نوري، حسگرها، كاتاليست ها و سلول هاي خورشيدي استفاده نمود . در اين مقاله، ابتدا به بررسي انواع روشهاي ساخت و كاربردهاي نانو ذرات فلزات نجيب در بستر مواد شفاف خواهيم پرداخت . روشــهايي كــه بــراي ســنتز و ســاخت اينگونــه مــواد اســتفاده شــده اســت شــامل روش فيزيكــي اســپاترينگ همزمــان (co-sputtering)با مد RF ، روش شيميايي رسوبي سل – ژل (Sol-Gel) و همچنين پوشش چرخشي(Spin Coating) مي باشـند
بعــضي از سيــستم هــايي كــه در چنــ د ســال اخيــر مــورد مطالعــه قــرار گرفتــه انــد، عبارتنــد از : Cu-SiO2 ، Ag-SiO2 ، Au-WO3 ، Au-TiO2 ، (Cu-Ag)-SiO2 ،(Au-Cu)-SiO2 ، (Au-Ag)-SiO2 ، Au-SiO2 سپس، برخـي از نتـايج بدسـت آمـده از فعاليت هاي اخير گروه تحقيقاتي ما ارائه خواهد شد ] . [ 1-3 در خاتمه، نتايج بدست آمد ه با نتايج بـسيار اخيـر ديگـر محققـين مقايسه و ارزيابي خواهند شد.
چكيده لاتين :
In principle, particles in nano meter scale have two important characteristics namely 1) For most of their phenomena, the laws of classical physics can not be used, but we must apply laws and principles of quantum mechanics. Thus, optical, electrical and magnetic properties are different from their corresponding bulk materials, due to their quantum size effect. 2) By reducing their size, the surface to volume ratio (A/V) of the system increased. This leads to increase effective surface area that resulted in enhancement rate of physical and chemical processes on the surface, specially in rate of catalytic reactions. Moreover, their solvability is also increased. Therefore, these new properties of nano particles can provide new horizons in advanced technological and industrial applications. Due to rapid growth of nano science and nanotechnology as well as new applications of nano structure materials, knowledge and detailed understanding of their principles, methods of synthesis and properties of these type of materials is necessary. In recent years, incorporation and addition of metallic and semiconductor nano particles in transparent dielectric media with aim of new applications has been investigated by many researchers. In addition, transparent thin films containing metallic nano perticles possesses a plasmon absorption peak in visible region of electromagnetic spectrum. Therefore, by selecting a proper metal and controlling its particle size and concentration in a transparent media (SiO2, TiO2, WO3, Al2O3, ZnO and etc.), It can be used for
different advanced applications including optical filters and switches, sensors, catalysts and solar cells. In this article, first, we will review different methods for nano particle synthesis and their applications. To synthesize noble metallic nano partiles, we focus on several fabrication methods namely: RF co-sputtering, Sol- Gel and Spin Coating. Some of the systems investigated in the past few years are including: Cu-SiO2, Ag-SiO2, Au-SiO2, (Cu-Ag)-SiO2, (Cu-Au)-SiO2, (Ag-Au)-SiO2, Au-TiO2 and Au-WO3 . Then, we present some recent results obtained by our research group (1-3). Finally, we compare our results with very recent published data reported by other researchers
