پژوهشگر ایرانی نانوفن‌آوری با ابداع روشی جدید برای نخستین بار در جهان موفق به تولید نانوذرات فلزی به کمک پیوندهای کربن ـ فلز شد.
روش ابداعی دکتر فخرالدین میرخلف، عضو هیات علمی دانشگاه کاشان و پژوهشگر گروه الکتروشیمی دانشکده شیمی دانشگاه «لیورپول» انگلستان که در قالب مقاله‌ای در ژورنال جامعه شیمی آمریکا به چاپ رسیده، طی دو سه ماه اخیر از پرخواننده ترین مقالات سایت الکترونیکی این مجله بوده و مورد استقبال محققان نانوتکنولوژی جهان قرار گرفته است.
دکتر میرخلف در گفتوگو با ایسنا، درباره روش ابداعی تهیه نانوذرات فلزی اظهار داشت: در روش جدید برای اولین بار از پیوندهای کربن ـ فلز، برای تولید نانوذرات فلزی استفاده شده است. این روش در واقع تکمیل روش ابداعی پرفسور «ماتیاس براست» در دانشگاه لیورپول است که حدود 10 سال پیش برای اولین بار موفق به تولید نانوذرات طلا در فاز آلی شد.
وی خاطر نشان کرد: مبنای روش پرفسور براست این بود که یونهای طلا بعد از انتقال از فاز آبی به فاز آلی احیاء شده و پس توسط مولکول‌های حاوی گروههای تیولی در فاز آلی پایدار می‌شوند. این روش کاربردهای وسیعی داشته و تاکنون مقالات متعددی بر اساس آن ارائه شده است. تولید نانوذرات طلا در فاز آلی از آنجا حائز اهمیت است که اولا پایداری نانوذرات در فاز آلی فوق العاده بیشتر از فاز آبی بوده و حتی تا چند ماه هم پایدار می‌مانند و ثانیا در فاز آلی با توجه به امکان پیوند گروههای عاملی متعدد به نانوذرات طلا از طریق گروههای تیولی این نانو ذرات دارای کاربردهای بسیار گسترده‌ای خواهند بود.
دکتر میرخلف خاطر نشان کرد: در روش ابداعی که ضمن برخورداری از مزیت‌ها و کاربردهای روش پرفسور «براست» کاربردها و مزایای بیشتری نسبت به آن داشته و محدودیت‌های آن روش را نیز ندارد از ترکیبات تیولی که چند محدودیت و مشکل عمده در پی دارند، استفاده نشده است. مشکل عمده آن روش محدودیت آن به تولید نانوذرات طلا و تا حدودی نانوذرات پلاتین بود ولی روش ابداعی ضمن این که مشخصا در تولید نانوذرات طلا و پلاتین استفاده می‌شود برای تعداد دیگری از فلزات هم کاربرد دارد که تحقیق در زمینه این فلزات ادامه دارد. علاوه بر آن با این روش موفق به تولید نانوذرات آلیاژ طلا - پلاتین شدیم که حتی می‌توان درصد این آلیاژ را کنترل کرد.
وی افزود: مشکل دیگر روش براست پایداری نه چندان زیاد مولکول‌های تیولی است که اکسیده شده و به ناپایداری و رسوب سریع نانوذرات منجر شوند.
دکتر میر خلف در گفتوگو با ایسنا تصریح کرد: در روش جدید برای پیوند نانوذرات از انتهای تیولی استفاده نشده و پیوند مستقیم کربن ــ فلز برقرار شده که صحت این مساله با روش‌های مختلف اثبات شده و برای اولین بار در دنیا در مقاله‌ای در مجله معروف Journal of the American Chemical Society گزارش شده است.
وی خاطر نشان کرد: اساس روش جدید مبتنی بر احیاء ترکیبات دی آزونیوم است که ترکیبات آلی شناخته شده‌ای هستند که در سالهای اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند و مشخص شده اگر این ترکیبات را به صورتی احیاء کنیم، گروه دی آزو به صورت ازت خارج شده و مولکول باقی مانده رادیکال فعالی است که می‌تواند سریعا با گروههای عاملی مختلف واکنش داده و به آنها متصل شود.
این ترکیبات قادرند در واکنش با سطوح فلزی پیوند قوی و بسیار پایدار کربن ــ فلز ایجاد کنند و به این ترتیب می‌توان گروههای عاملی مختلف را روی سطوح جامد تثبیت کرد.
دکتر میرخلف با اشاره به این که این پدیده قبلا گزارش شده است، اظهار داشت: گروه تحقیقاتی ما در دانشگاه لیورپول مقداری روی کاربردهای آن در الکتروکاتالیست‌ها خصوصا برای احیای اکسیژن در پیل‌های سوختی کار کرده و هدف پروژه ای که خودم چند سال در آن دانشگاه روی آن کار کردم، احیاء انتخابی اکسیژن تا مرحله ایجاد آب اکسیژنه بود که طی آن ترکیبات مختلف را روی سطوح الکترود باند کردیم و از آن به عنوان الکتروکاتالیست استفاده کردیم. در ادامه این تحقیقات این ایده مطرح شد که شاید ترکیبات دی آزونیوم که روی سطوح الکترودی (جامد) چنین خاصیتی دارند، بتوانند در مورد نانوذرات فلزی هم به همین ترتیب عمل کنند.
پژوهشگر ایرانی دانشگاه لیورپول در گفتوگو با ایسنا خاطر نشان کرد: خوشبختانه آزمایشگاه‌های انجام شده صحت این مساله را نشان داد و توانستیم ترکیبات مختلف دی آزونیوم را روی نانوذرات طلا و پلاتین و نانوآلیاژهای طلا ــ پلاتین تثبیت کرده و این نانوذرات را با پایداری بسیار بالاتر از نانوذرات تولیدی با روش تیولی در فاز آلی تهیه کنیم که بعد از چند ماه همچنان پایدارند.
دکتر میرخلف درباره تفاوت سازوکار این روش با روش مرسوم تصریح کرد: اساس روش «ماتیاس براست» به این صورت است که یونهای طلا را توسط یک معرف انتقال از فاز آبی به باز آلی منتقل کرده و سپس با استفاده از ترکیبات تیولی آنها را به نانوذرات فلزی احیاء می‌کنند؛ در ادامه این نانوذرات با ترکیبات تیولی احاطه شده و از رشد بیش از حد و رسوب کردن آنها جلوگیری می‌شود ولی در تکنیک ما اساسا از معرف انتقال فاز استفاده نمی‌شود و خود ترکیب دی آزونیوم نقش معرف انتقال فاز را ایفاء می‌کند و بعد از این که یونهای فلزی را به فاز آلی منتقل کرده و آنها را با یک احیاء کننده شیمیایی احیاء کردیم، ترکیبات دی آزونیوم که همزمان با یونهای طلا یا پلاتین احیاء می‌شوند، به نانو ذرات فلزی متصل شده و نهایتا نانوذرات پایدار ایجاد می‌شوند.
وی خاطر نشان کرد: با این روش نانوذرات طلا به اندازه 8 نانومتر و نانو ذرات پلاتین با اندازه ذرات 3 تا 4 نانومتر را تولید کرده‌ایم که آزمایشهای بعدی نشان داد که می‌توانیم اندازه ذرات را با تغییر نسبت ترکیبات دی آزونیوم و غلظت ذرات فلز کنترل کنیم.
این پژوهشگر نانو فن‌آوری که از چند سال پیش به عنوان عضو هیات علمی دانشگاه کاشان در قالب یک ماموریت پژوهشی به دانشگاه لیورپول انگستان رفته در پایان گفتوگو با ایسنا اظهار داشت: به عقیده من روش جدید که مقاله مربوط به آن با استقبال محققان نانو فن‌آوری و دنیا مواجه شده آینده بسیار خوبی داشته و فضای پژوهشی وسیعی را ایجاد کرده است که امیدوارم بتوانم این تحقیقات را در داخل یا خارج کشور پیگیری کنم.