باشد. روغن مي‌تواند تركيبي از انواع هيدروكربن‌ها باشد. به طور معمول دو نوع ريزامولسيون وجود دارد؛ ريزامولسيون مستقيم يا روغن- آب27 (o/w) كه از پخش كردن روغن در آب حاصل مي‌شود و ريزامولسيون معكوس يا آب- روغن28 w/o كه از پخش كردن آب در روغن به دست مي‌آيد. در اين سيستم‌ها يك تركيب دوفازي شامل روغن و آب داريم كه تركيبات سورفكتانت در مرز اين دو فاز بر اساس سرهاي قطبي و غيرقطبي خود صف‌آرايي كرده‌اند [37].
ريزامولسيون آب- روغن (w/o) به طور وسيعي براي سنتز نانوذرات مغناطيسي با توزيع سايز همگن استفاده شده است. مولكول‌هاي سورفكتانت كشش سطحي بين آب و روغن را كاهش مي‌دهند كه در نهايت يك محلول شفاف حاصل مي‌شود. نانو قطره‌هاي آب كه شامل عوامل واكنش‌دهنده هستند به عنوان يك نانوراكتور29عمل مي‌كند. اين شرايط سبب مخلوط شدن هرچه بهتر و سريع‌تر واكنش‌گرها شده و نانوذرات تك اندازه همگن به دست مي‌آيد. به دور هر نانو قطره آب مولكول‌هاي سورفكتانت از طريق سرهاي قطبي خود صف‌آرايي كرده‌اند كه از جمع شدگي و افزايش اندازه نانوذرات در حال سنتز جلوگيري مي‌كنند. اين كپسول سورفكتانتي، به عنوان يك قفس براي نانوذره در حال رشد عمل مي‌كنند. در نتيجه اندازه نانوذره كروي (به شكل قطره آب) به راحتي و با كنترل اندازه قطره آب قابل كنترل و تغيير دادن است. براي تغيير اندازه قطر آب پارامتر W0 يعني نسبت مولي آب به سورفكتانت تغيير داده مي‌شود. با مخلوط كردن دو ريزامولسيون مشابه و شامل واكنش‌گر‌هاي مختلف لازم براي سنتز نانوذرات، ميكروقطره‌ها به طور پيوسته با هم مخلوط شده و نانوذرات حاصل در فاز مايسلي پديدار مي‌شوند. با اين روش، نانوذرات با قطر كمتر از nm5 هم سنتز شده است [38].
2-14 روش‌های مشخصه‌یابی نانو ذرات
پس از فرآیند ساخت و تولید، به ابزارها و تکنیک‌هایی نیاز است تا ثابت و تعیین کرد که مواد، ابزار و یا سیستم‌هایی را در مقیاس نانو ساخته شده است. اندازه‌گیری خواص و مشخصه‌یابی نانوساختارها نیازمند روش و ابزارهای توسعه یافته است.
مشخصه‌یابی مواد نانو در واقع، تعیین مشخصات متنوع ِ نانوساختارها اعم از اندازه‌ی ذرات (بین 1 تا 100 نانومتر)، شکل ذرات (کروی، سوزنی، لوله‌ای، بی‌شکل و…)، خواص نوری، خواص مکانیکی، خواص سطحی (زبری، یکنواختی و…)، خواص مغناطیسی و‌… می‌باشد. برای تعیین هر یک از خصوصیات ذکر شده از ابزار و تکنیک‌هایی استفاده می‌شود که اطلاعات دقیق و مفیدی را از ابعاد نانو به ما می‌دهند. از آنجا که خواص منحصر به فرد نانومواد به شدت وابسته به اندازه‌ی ذره، ساختار سطحی و برهمکنش‌های بین ذرات تشکیل دهنده‌ی آن هاست، بنابراین، مشخصه‌یابی نانومواد در توسعه و کاربردی کردن نانومواد بسیار مهم است.
روش‌هایی که جهت مشخصه‌یابی و آنالیز خواص نانومواد استفاده می‌شود، عبارتند از:
روش‌های پرتو ایکس.
میکروسکوپ الکترونی.
میکروسکوپ پروپی روبشی 30(SPM).
روش‌های اندازه‌گیری خواص مغناطیسی.
2-14-1 روش‌های پرتو ایکس
این روش‌ها شامل موارد زیر است
الف: پراش پرتو ایکس 31(XRD).
ب: طیف‌سنجی فتوالکترونی پرتو ایکس 32(XPS) .
2-14-1-1 پراش پرتو X (XRD)
XRD یا همان پراش اشعه ایکس تکنیکی قدیمی و پرکابرد در بررسی خصوصیات کریستال‌ها می‌باشد. در این روش از پراش اشعه ایکس توسط نمونه جهت بررسی ویژگی های نمونه استفاده می شود XRD .برای تعیین عموم کمیات ساختار کریستالی از قبیل ثابت شبکه، هندسه شبکه، تعیین کیفی مواد ناشناس، تعیین فاز کریستال‌ها، تعیین اندازه کریستا‌ل‌ها، جهت گیری تک کریستال وغیره، قابل استفاده می‌باشد. [42،43].
2-14-1-1-1 مزایای پرتو ایکس ( XRD)
(تکنیکی کم هزینه و پر کاربرد ( به علت اصول فیزیکی ساده این روش –
تکنیکی غیر تماسی و غیر مخرب –
نمونه نیاز به آماده سازی سخت و مشکل ندارد –
– نسبت به تکنیک های الکترونی هزینه های ساخت آن کمتر است
2-14-1-1-2 معایب پرتو ایکس( XRD)
تفکیک پایین و شدت کم اشعه پراشیده نسبت به شدت اشعه الکترونی –
نیاز به استفاده نمونه بزرگ تر نسبت به پراش الکترونی-
– شدت اشعه پراشیده شده در این تکنیک وابسته به عدد اتمی می باشد. برای عناصر سبک تر این شدت کمتر بوده و کار را مشکل می کند. به عنوان مثال هنگامی که نمونه از یک اتم سنگین در کنار اتمی سبک تشکیل شده باشد XDR به خوبی تفکیک این دو را ندارد. تکنیک پراش نوترونی راه جایگزینی برای این مشکل می باشد. هم چنین اگر نمونه مجهول دارای فازها یا ترکیبات زیاد باشد، به علت تداخل پیک های مربوط به فاز ها، شناسایی فازها با اطمینان بالا همراه نخواهد بود [44 ].
2-14-1-1-3 کاربردهای پرتو ایکس (XRD)
، تهیه طیف و الگوی پراش ، تعیین تدوین اندیس های میلر XRD انالیز به روش-
شناسایی فاز یا هرنوع کانی و سنگ، خاک، مواد معدنی-
تعیین آمورف یا کریستاله بودن ترکیبات مختلف –
مطالعه ساختار بلوری –
قابلیت اندازه گیری کیفی و کمی عناصر –
قابلیت دادن نتایج به صورت اکسیدی-
اندازه گیری ضخامت فیلم های نازک و چندلایه-
تعیین درصدفاز به صورت نیمه کمی –
– تعیین آزبستی بودن یا نبودن ترکیبات
2-14-2 میکروسکوپ الکترونی
میکروسکوپ‌های الکترونی شامل دو نوع زیر است:
الف: میکروسکوپ الکترونی عبوری33(TEM).
ب: میکروسکوپ الکترونی روبشی 34(SEM).
میکروسکوپ‌های الکترونی از بهترین ابزار برای بررسی اندازه و شکل نانومواد می‌باشند. این نوع از میکروسکوپ‌ها نیز همانند میکروسکوپ‌های نوری، تصویری از سطح ماده را به ما می‌دهند. با این تفاوت که دقت میکروسکوپ‌های الکترونی بسیار بیشتر از میکروسکوپ‌های نوری است و همچنین، در میکروسکوپ‌های الکترونی به جای نور از الکترون‌هایی استفاده می‌کنند که انرژی زیادی در حد چند هزار الکترون ولت دارند. این انرژی هزاران بار بیشتر از انرژی یک فوتون (2 تا 3 الکترون ولت) می‌باشد [45].
2-14-2-1 میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)
میکروسکوپ الکترونی روبشی که به آن Scanning Elecron Microscope ، یا به اختصار SEM گویند، یکی از ابزارهای مورد استفاده در فناوری نانو است که با کمک بمباران الکترونی تصاویر اجسامی به کوچکی 10 نانومتر را برای مطالعه تهیه می کند. ساخت SEM سبب شد تا محققان بتوانند نمونه های بزرگتر را به سادگی و با وضوح بیشتر مطالعه کنند. بمباران نمونه سبب می شود تا الکترونهایی از نمونه به سمت صفحه دارای بار مثبت رها شود که این الکترون ها در آنجا تبدیل به سیگنال می شوند. حرکت پرتو بر روی نمونه، مجموعه ای از سیگنال ها را فراهم می کند که بر این اساس میکروسکوپ می تواند تصویری از سطح نمونه را بر صفحه کامپیوتر نمایش دهد.SEM ، اطلاعات زیر را در خصوص نمونه در اختیار می‌گذارد.
– توپوگرافی نمونه: خصوصیات سطوح
– مورفولوژی: شکل ، اندازه و نحوه قرارگیری ذرات در سطح جسم
– ترکیب: اجزایی که نمونه را می سازند
SEM وسیله ای است که به کمک آن می توان تصویر بزرگتر از نمونه را با کمک الکترون های (به جای نور) خلق کرد. پرتویی از الکترون ها با کمک تفنگ الکترونی میکروسکوپ تولید می شود.
شکل (2-3) تصوير میکروسکوپ الکترونی روبشی
پرتوی الکترونی در خلاء به صورت عمودی از میکروسکوپ عبور می کند. سپس با عبور از میدان های الکترومغناطیسی و لنزهای ویژه به صورت متمرکز به نمونه تابانده می شوند. به محض برخورد پرتو با نمونه، الکترون ها و اشعه های ایکس از نمونه خارج می شوند.
سپس آشکارسازهای پرتوهای ایکس، الکترونهای اولیه و الکترونهای ناشی از برخورد الکترونهای اولیه با جسم را جمع آوری می کنند و آنها را به سیگنال تبدیل کرده و به صفحه نمایش (مانند صفحه تلویزیون) منتقل می کنند و به این طریق تصویر نهایی تهیه می شود.
برای کار با میکروسکوپ الکترونی به محیط خلأ نیاز است. به همین دلیل پس از قرار دادن نمونه در محفظه، اتمسفر داخل ستون میکروسکوپ به کمک پمپ های موجود به خلأ مناسب می رسد. وقتی که خلأ موردنیاز حاصل شد، پرتوی الکترونی تولید و توسط لنزهای‌الکترومغناطیسی باریک و روی نمونه متمرکز می شود. در حقیقت پرتوی الکترونی بر روی نمونه روبش می شود (scan) تا از نقاط مختلف آن اطلاعات به دست آید. در نتیجه ی برخورد پرتوی الکترونی با نمونه، سیگنال های مناسب تولید می شوند که توسط آشکارسازها دریافت و در نهایت به تصویر یا دیگر اطلاعات موردنظر تبدیل می شوند. با توجه به این خلاصه ی عملکرد، درمی یابیم که یک میکروسکوپ SEM از اجزای زیر تشکیل یافته است:
شکل (2-4) شماتیک دستگاه SEM
2-14-2-1-1 اجزای دستگاه SEM
1- تفنگ الکترونی
2- لنزهای ‌الکترومغناطیسی
3- سیستم روبش
4- آشکارسازها (سیستم جمع آوری و تقویت سیگنال)
5- سیستم نمایش تصویر
6- سیستم خلأ [46،47].
2-14-3 میکروسکوپ پروبی روبشی
این نوع میکروسکوپ نیز خود شامل دو نوع است:
الف: میکروسکوپ تونلی روبشی35(STM).
ب: میکروسکوپ نیروی اتمی36(AFM).
این نوع میکروسکوپ برای به دست آوردن تصاویر سه بعدی از نانومواد بسیار مناسب است. این روش علاوه بر پستی و بلندی سطح، می‌تواند امکان تعیین ساختار سطحی، ساختار الکترونیکی، ساختار مغناطیسی و یا هر خاصیت موضعی دیگر را فراهم آورد.
2-14-4 روش‌های اندازه‌گیری خواص مغناطیسی
هدف از مغناطیس‌سنجی، اندازه‌گیری میزان مغناطیس نانومواد است که با روش‌های گوناگون و با استفاده از پدیده‌های مغناطیسی مختلف می‌تواند انجام شود. روشی که به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارت است از:
-مغناطیس‌سنج با نمونه‌ی ارتعاشی37(VSM).
در این روش، نمونه پس از مراحل آماده‌سازی در یک میدان مغناطیسی خارجی قرار گرفته، منحنی مغناطیس آن بر حسب میدان اعمالی (منحنی پسماند) رسم می‌شود. با بررسی و تفسیر منحنی پسماند، می‌توان میزان مغناطیس و بسیاری از موضوعات دیگر مغناطیسی در نانومواد را به دست آورد.
2-15 تاريخچه كاربرد Fe3O4
جدول(2-6) عنوان برخي مقالات كه با نانو ذرات مغناطیسی Fe3O4 كار شده است را بيان مي كند
جدول (2-6) عنوان مقالات كار شده با Fe3O4
رديف
نوع كاربرد
شماره مرجع
1
عامل دار کردن نانو ذرات از طریق پیوندزنی مرکاپتو بنزوییک اسید برای حذف موثر جیوه از آب های آلوده
48
2
سنتز و تعیین ساختار نانو ذرات مغناطیسی با روکش ۲sio و کاربرد آن ها برای استخراج و پیش تغلیظ نمونه های دارویی
49
3
سنتز نانو ذرات مغناطیسی و ارزیابی کارایی برای حذف آرسنیک از سیستم فاضلاب صنعتی
50
4
آماده سازی و کاربرد نانو ذرات مغناطیسی برای تصفیه آب فاضلاب
51
5
آنتی بیوتیک پوشیده شده با نانو ذرات مغناطیسی برای کاربردهای زیستی
52
6
کربن ناپوشیده : نانو تیوپ پرشده با نانو ذرات سوپر پارامغناطیسی
53
7
کاربردهای نانو ذرات مغناطیسی برای بازیافت آب از مواد فاضلاب و DNA و تفکیک کننده سلول
54
8
سنتز و اصلاح سطح و بررسی خصوصیات نانو ذرات مغناطیسی اکسید آهن زیست سازگار برای کاربردهای بیوپزشکی
55
9
بررسی سمیت سلولی نانو ذرات در سلولهای بنیادی جنین موش
56
10
نانو ذرات دوپ شده با کربن مشتق شده ی مقاوم به نور به عنوان یک زیر لایه ی مناسب برای کشت سلول عصبی
57
11
سنتز نانو ذرات مغناطیسی اکسید آهن به روش همرسوبی و بررسی تأثیر نسبت غلظت مواد واکنش دهنده بر اندازه و خواص مغناطیسی ذرات
58
12
سنتز و بعضی خصوصیات نانو ذرات مغناطیسی
59
13
سنتز الکتروشیمیایی و توصیف خواص مغناطیسی
60
14
اثر درجه ی تورم بر روی تشکیل نانو ذرات در هیدروژل
61
15
سنتز نانو ذرات