فواد قاسمی

نقایص استخوانی می‌تواند به دلایل مختلفی رخ دهد. پیوند استخوان یکی از رایج‌ترین راهبردهای مورد استفاده برای درمان نقایص استخوانی است، که باید روند بهبودی استخوان را با ثبات ، دوام بهینه، همراه با ویژگی‌هایی از جمله استخوان‌زایی، القای استخوان و هدایت استخوانی تقویت کند. رسانا کردن استخوان کاربردهای گسترده‌ای برای ترمیم و بازسازی استخوان دارد. در این پژوهش، ابتدا پودر استخوان‌ ماهی با استفاده از ترکیب 3-آمینو‌پروپیل‌‌تری ‌اتوکسی‌سیلان اصلاح شد، سپس با اضافه کردن آنیلین در مجاورت آمونیوم ‌پرسولفات در حلال استیک ‌اسید پلیمری با گروه انتهایی پلی‌آنیلین(PANI-MFB) ساخته شد. برای پلیمر (PANI-BMFB)، پودر استخوان ماهی آمین‌دار شده با ترکیب 3‌ و5-‌دی‌آمینو‌بنزوئیک‌اسید در حلال NMP پراکنده شده و سپس، پیریدین و تری‌فنیل‌فسفیت به آن اضافه شدکه موجب سنتز پلیمر پرانشعاب حاوی آمین انتهایی گردید. در ادامه با واکنش دادن پلیمر پرانشعاب با آنیلین در مجاورت آمونیوم ‌پرسولفات در حلال استیک‌اسید پلیمر پر‌انشعاب نهایی حاوی گروه‌های انتهایی پلی‌آنیلین‌(PANI-BMFB) سنتز شد. جهت شناسایی ترکیب‌های سنتز شده از آنالیز FT-IR، FE-SEM، EDX وTGA استفاده شد. در آخر رسانایی نمونه‌ها مورد مطالعه قرار گرفت، که نشان داد کامپوزیت PANI-BMFB رسانایی بیشتری از کامپوزیت PANI-MFB دارد. همچنین مواد FB، MFB، BMFB عایق بوده و رسانایی آن‌ها صفر می‌باشد، که ثابت شد این مواد به درستی سنتز شده‌ و به ماده‌ای رسانا تبدیل شده‌اند. همچنین جذب و میزان واجذبی‌(آزادسازی) مورفین که برای کاهش درد و کنترل آن مورد استفاده قرار می‌گیرد، توسط کامپوزیت نهایی(PANI-BMFB) بررسی شد،که نشان داد این پلیمر قابلیت جذب حدود %97 و واجذبی حدود %95 مورفین را دارد. در نهایت، خواص ضد میکروبی و اثر سمیت کامپوزیت‌های(PANI-MFB) و (PANI-BMFB) بر سلول‌های نرمال بدن بررسی شد. که نشان داد فعالیت ضدمیکروبی پلیمر PANI-BMFB بین دو تا چهار برابر قوی‌تر ازPANI-MFB می‌باشد و همچنین باعث تخریب سلول‌های نرمال بدن نمی‌شوند

مواد دو بعدی یکی از مهم ترین دسته از مواد می باشند که در دهه اخیر مورد مطالعه ی گسترده قرار گرفته است. خواصی نظیر نسبت سطح به حجم بالا، ویژگی های مکانیکی، نوری و الکتریکی قابل تنظیم آن ها، باعث شده است که گزینه موثری در کاربردهایی مانند اپتوالکتریک، قطعات الکترونیکی، انرژی، محیط زیست و پزشکی باشند. گرافن به دلیل داشتن خواص فوق العاده در رسانندگی الکتریکی به ماده ای منحصر به فرد تبدیل شده است و به طور گسترده ای در الکترونیک استفاده می شود. خازن های الکتروشیمیایی یا ابرخازن ها به عنوان ادوات ذخیره بار الکتریکی مورد توجه قرار گرفته اند. یکی از مهم ترین عواملی که ظرفیت ابرخازن ها را تحت کنترل قرار می دهد ساختار و خواص الکترود آن می باشد. در بین ترکیبات مختلف استفاده شده در ابرخازن ها، مواد پایه گرافنی به ویژه گرافن به دلیل ساختار منحصر به فرد، راه را برای نفوذ الکترولیت تسهیل کرده و سبب افزایش ذخیره انرژی می شود. در این پژوهش، مداد، نانو صفحات مولیبدن دی سولفید (MoS2)، تیتانیوم تری سولفید (TiS3) و فرانکایت (Franckeite) روی بستر کاغذی به روش ارزان و ساده قرار گرفتند و به عنوان الکترود ابرخازن استفاده شدند. نمونه ها به عنوان الکترود کار در کنار الکترود مرجع نقره/نقره جیوه و الکترود کانتر پلاتین در یک سیستم الکتروشیمیایی سه الکتروده تست شدند. همچنین از محلول یک مولار سدیم سولفات به عنوان الکترولیت استفاده شد. نتایج نشان داد که الکترود مبتنی بر مداد در مقایسه با سایر مواد دوبعدی با بیشترین ظرفیت خازنی همراه است. نکته جالب این است که در نمونه های هیبریدی MoS2@pencil، TiS3@pencil و Franckeite@pencil افزایش چشمگیر ظرفیت خازنی مشاهده شد که لایه های گرافنی به عنوان یک بستر رسانا در جمع آوری یون ها و بهبود فرایند ذخیره انرژی بسیار موثر هستند.

چندین دهه است که به دلیل خواص منحصر به فرد مواد دو بعدی، مطالعات گستردهای بر روی آنها انجام شده است. در میان انواع مواد دو بعدی، مولیبدن دی سولفید از خانواده دیکالکوژنیدهای فلزات گذار (TMDC) مورد توجه ویژهای قرار گرفته است. مولیبدن دی سولفید یک نیمرسانا است که در حالت کپه ای شکاف باند غیرمستقیم eV 1.2 و در حالت تک لایه شکاف باند مستقیم eV 1.8 دارد. هرتک لایه مولیبدن دی سولفید از سه لایه اتم با ساختار S-Mo-S ساخته شده است که با توجه به نیروی ضعیف واندروالسی بین صفحات به راحتی در راستای صفحات لایه برداری می شود. برای سنتز مولیبدن دی سولفید روشهای مختلفی از جمله روش لایه برداری مکانیکی به کمک نوار چسب، لایه برداری فاز مایع، روش محلول شیمیایی و رسوب بخار شیمیایی (CVD) وجود دارد که روش لایه برداری فاز مایع به عنوان یک روش مناسب برای تولید نانوصفحات مولیبدن دی سولفید در مقیاس بزرگ استفاده شده است. ابرخازنها، از ادوات ذخیره انرژی هستند که اجزای اصلی آنها الکترودها و الکترولیت است. خواص الکترود و مواد الکترولیت تاثیر قابل توجهی بر عملکرد افزاره دارند. بنابراین، محققان تلاشهای بسیاری برای سنتز مواد دو بعدی و انتخاب الکترولیت مناسب به منظور افزایش ظرفیت و طول عمر چرخه و همچنین بهبود چگالی انرژی و چگالی توان کرده اند. ابرخازنها بر اساس مکانیزم ذخیره بار به دو دسته خازنهای دو لایه الکتریکی و شبه خازن ها تقسیم میشوند که به منظور افزایش عملکرد الکتروشیمیایی، از ادغام هر دو مکانیزم در ساختارهای ترکیبی استفاده میشود. یکی از مواد دو بعدی پرکاربرد در ساخت ابرخازن ها مولیبدن دی سولفید است که در ترکیب با مواد دو بعدی دیگر، عملکرد بهبود یافته ای را نسبت به MoS2 اولیه نشان می دهد. یکی دیگر از کاربردهای MoS2 در تولید انرژی است که به عنوان فوتوکاتالیست موجب جداسازی موثر حامل های بار و تسریع واکنش های شکافت فوتوالکتروشیمیایی آب می شود. در این پژوهش، لایه برداری نانوصفحات مولیبدن دی سولفید، اکسید مولیبدن دی سولفید و ترکیبی از آنها با نسبتهای مختلف از طریق لایه برداری فاز مایع انجام شده است. در این روش، سوسپانسیون های تهیه شده در حلال NMP به کمک التراسونیک لایه برداری شدند و خواص الکتروشیمیایی آنها در یک سیستم سه الکترودی در الکترولیت یک مولار Na2SO4 مورد بررسی قرار گرفت. الکترود ترکیبی MoS2 و اکسید آن با نسبت (2:1) ظرفیت ذخیره انرژی بیشتری را نسبت به بقیه ی الکترودها نشان داد. علاوه بر این، افزایش 23% حامل های الکترون-حفره تولیده شده در الکترود ترکیبی (2:1) ناشی از جداسازی موثر بارها است که برای کاربرد در زمینه شکافت آب به هیدروژن و اکسیژن مناسب است

بلورهای لایه ایی چندین دهه است که توجه محققین را به خود جلب کرده اند. این ساختارهای بلورین شامل لایه های دوبعدی از هم مجزا هستند که بجای پیوندهای یونی یا کووالانسی در بین آن ها، برهم کنش واندروالسی حضور دارد. بنابراین بسیاری از خواص فیزیکی آن ها در حالت لایه ایی متفاوت از حالت کپه ایی است. در میان بسیاری از نانو مواد دوبعدی، مولیبدن دی سولفید (MoS2) توجهات زیادی را به خود جلب کرده است. کشف گاف انرژی مستقیم 1. 86 ev در تک لایه MoS2 و خاصیت نیمه هادی بودن دو یا چند لایه های آن کاربردهای متنوعی را در اداوت الکترونیکی نوید می دهد. در سال های اخیر ادوات بر پایه چند لایه های MoS2 از قبیل ترانزیستورها، حسگرها، آشکارسازهای نوری و... معرفی شده اند. تک لایه MoS2 اولین بار بر پایه لایه برداری مکانیکی به کمک نوار چسب گزارش شده است. امروزه، روش های متنوعی به منظور سنتز لایه های MoS2 ارائه شده است. در میان این روش ها، روش لایه برداری مکانیکی به عنوان یک روش ارزان، راحت و سریع به طور چشم گیری مورد استفاده قرار گرفته است. در این پایان نامه نانوصفحات مولیبدن دی سولفید (MoS2) و تیتانیم تری سولفید (TiS3) بر روی بستر کاغذی انعطاف پذیر لایه نشانی شده اند. چند لایه های MoS2 و TiS3 کپه ای را به روش مکانیکی (سایش) و بصورت مجزا و ترکیبی (هتروساختار) بر روی کاغذ لایه نشانی کردیم و موفق به ساخت آشکارسازهای نوری MoS2، TiS3 و MoS2 -TiS3 شدیم. سپس خواص الکتریکی و اپتیکی هر یک از آن ها را مورد بررسی قرار دادیم و نتایج حاصل از آن ها را با یکدیگر مقایسه کردیم.