البنى النانوية الذهبية: أنواع وأمثلة

الوصف

هياكل الذهب النانوية هي قطع صغيرة من الذهب بمقياس النانومتر. ويمنحها صغر حجمها خصائص فريدة مقارنةً بالذهب السائب. تستخدم العديد من المنتجات اليومية والمجالات البحثية المتقدمة هذه البنى. فهي مهمة في الطب والإلكترونيات وعلوم المواد.

عندما يعمل المرء مع البنى النانوية الذهبية، فإن الخصائص مهمة. فهي تتمتع بخصائص بصرية مميزة وموصلية وثبات كيميائي. ويتحكم شكل وحجم هذه الجسيمات في كيفية تفاعلها. خلال سنوات دراستي العديدة

جسيمات الذهب النانوية

القرون النانوية الذهبية هي قضبان صغيرة ذات شكل طويل. يتراوح طولها عادةً بين 20 و100 نانومتر وعرضها يتراوح بين 5 و20 نانومتر. ويمنحها شكلها خصائص بصرية خاصة. وتظهر القضبان ذروتي امتصاص ولها تفاعل قوي مع الضوء. وهذا يجعلها ذات قيمة في التصوير والاستشعار البيولوجي.

وقد استخدم العلماء هذه القضبان النانوية في دراسات علاج السرطان. على سبيل المثال، عند استخدامها مع ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة، فإنها تساعد في استهداف الخلايا السرطانية وتسخينها. وفي بعض الحالات، يمكن لطول موجي محدد أن يؤدي إلى ارتفاع طفيف في درجة الحرارة في موقع السرطان. تؤدي هذه الخاصية إلى علاجات أقل ضرراً للمريض مع التركيز على المنطقة المستهدفة. وقد أبلغت العديد من المختبرات عن تجارب ناجحة باستخدام هذه البنى النانوية على شكل قضيب في ظروف مختبرية خاضعة للرقابة.

أسلاك الذهب النانوية

تشبهأسلاك الذهب النانوية خيوطاً رفيعة من الذهب. يمكن أن تكون أقطارها بضعة نانومترات فقط وقد يمتد طولها عدة ميكرومترات. ويجعلها هيكلها الطويل والرفيع جيدة للتطبيقات الإلكترونية. وتساعد خاصيتها الموصلة على تصميم دوائر صغيرة جدًا وفعالة.

في الإعدادات العملية، تم تطبيق هذه الأسلاك في إنشاء مستشعرات صغيرة وترانزستورات عالية الأداء. ومن الأمثلة الشائعة على ذلك شاشات العرض الإلكترونية المرنة. يمكن أن تنحني أسلاك الذهب النانوية الصغيرة دون أن تنكسر وتحمل الإشارات الكهربائية بشكل جيد. ويحظى ثباتها وموصلية عالية بالتقدير في مختلف الاختبارات الصناعية والمشاريع البحثية.

الذهب المصغر

يشير الذهب الدقيق إلى جزيئات الذهب الأكبر قليلاً. وعادة ما يتراوح حجمها من بضع مئات من النانومترات إلى بضعة ميكرومترات، وعلى الرغم من أنها أكبر من الجسيمات النانوية النموذجية، إلا أن الذهب الميكرو جولد يُظهر أيضاً سمات مثيرة للاهتمام. يمكن تعديل سطحه بسهولة لربط الجزيئات البيولوجية.

ومن الناحية العملية، استُخدم الذهب المجهري في التصوير عالي الدقة في الأنسجة البيولوجية. يستخدم بعض الأطباء جزيئات الذهب المجهري لوسم خلايا معينة أثناء التشخيص. وبالإضافة إلى ذلك، يتم فحص هذه الجسيمات للتأكد من أدائها في التفاعلات الكيميائية حيث تكون مساحة السطح العالية والنشاط التحفيزي مطلوبان. وقد أُجريت العديد من التجارب في المختبرات المتقدمة، وأظهرت نتائج واعدة في مختلف العمليات الكيميائية.

البنى النانوية الذهبية المطلية بالبلاتين والبلاديوم

عندما يتم طلاء الذهب بالبلاتين أو البلاديوم، تكتسب البنى النانوية فوائد إضافية. ويحسّن الطلاء استقرارها الكيميائي ونشاطها التحفيزي. وهذا المزيج شائع في أجهزة الاستشعار والمحولات الحفازة. وتتعامل طبقة البلاتين أو البلاديوم مع التفاعلات بينما يوفر قلب الذهب التوصيل والتوافق الحيوي.

ومن الحالات الشائعة الاستخدام في خلايا الوقود. وتساعد هذه البنى النانوية المغلفة على تسريع تفاعلات الأكسدة مع الحفاظ على ثبات التفاعلات على مدى فترات طويلة. وفي بعض الاختبارات الصناعية، أظهرت الهياكل النانوية الذهبية المطلية بالبلاتين والبلاديوم كفاءة تزيد عن 80 في المئة في تحويل الوقود. ويقدر العديد من الباحثين التوازن بين المتانة والتفاعلية في هذه المركبات. وقد تم اختبار هذه المواد أيضًا في العمليات ذات درجات الحرارة المنخفضة وأثبتت فائدتها في التطبيقات البيئية.

جدول ملخص: تطبيقات البنية النانوية الذهبية

الخاتمة

توفر البنى النانوية الذهبية العديد من الفوائد الواعدة. فهي سهلة التعديل ولها خصائص خاصة. توفر القرون النانوية الذهبية أداءً بصريًا ممتازًا وتسخينًا مستهدفًا في إعدادات المعالجة. تشتهر أسلاك الذهب النانوية بتوصيلها العالي ومرونتها في الدوائر الإلكترونية. يوفر الذهب المجهري فرص تصوير مشرقة وتفاعلية كيميائية. يخلق طلاء الذهب بالبلاتين أو البلاديوم مركبات قوية مثالية للحفز والاستخدام في أجهزة الاستشعار.

الأسئلة المتداولة

س: فيمَ تُستخدم الذهب النانوي عادةً؟
س: تُستخدم في التصوير والاستشعار الحيوي وعلاج السرطان عن طريق تسخين الخلايا السرطانية.

و: كيف تعمل أسلاك الذهب النانوية على تحسين الإلكترونيات؟
س: توفر توصيلًا عاليًا في الدوائر الصغيرة للأجهزة الإلكترونية المرنة والفعالة.

و: لماذا يجمع البلاتين أو البلاديوم مع البنى النانوية الذهبية؟
س: يوفر هذا المزيج ثباتاً وتفاعلية أفضل للتطبيقات الحفازة وأجهزة الاستشعار.