معرفی پایان‌نامه: سنتز نانوبلورهای نیمه‌هادی برای کاربرد در حسگرهای بیولوژیکی‌

دانشجو: بهارک بهمنی
استاد راهنما: دکتر فتحاله مضطرزاده
استاد مشاور: دکتر محمد ربیعی
دانشگاه: صنعتی امیرکبیر
مقطع: کارشناسی ارشد
تاریخ شروع: بهمن ماه ۱۳۸۳
تاریخ اتمام: دی ماه ۱۳۸۴
 

استفاده از خصوصیات نوری برخی از مواد در شناسایی و اندازه‌گیری‌های
بیولوژیکی کاربرد گسترده‌ای دارد که از آن میان می‌توان به نانوبلوری‌های
نیمه‌هادی اشاره کرد. نانوبلورهای نیمه‌هادی در یک طول موج خاص تهییج می
شوند و تشعشع آنها با تغییر در اندازه ذرات و توزیع اندازه ذرات و ساختار
نیمه‌هادی قابلیت تغییر دارد. این مواد با انجام عملیات تکمیلی بر روی سطح،
تمایل زیادی به جذب جزء بیولوژیکی پیدا می‌کنند که با اندازه‌گیری تشعشع
ماده نیمه‌هادی قبل و بعد از اتصال به جزء بیولوژیکی، اطلاعات مورد نیاز
قابل دستیابی است.
در این پژوهش، سنتز نانوذرات سولفید روی آلایش‌یافته به‌وسیله مس به روش هم‌رسوبی
و بررسی خصوصیات نوری آنها در تماس با ماده بیولوژیک(بیوتین) بررسی گردیده‌است.
نانوبلور‌های نیمه‌هادی نسبت به ساختارهای مشابه بالک، دارای خصوصیات ویژه‌ای
مانند ویژگی‌های مکانیک کوانتومی، افزایش اتم‌های سطحی و در نتیجه افزایش
واکنش‌پذیری شیمیایی ماده هستند. در اثر اتصال این نانوذرات به مولکول‌های
بیولوژیک به‌صورت انتخابی، خصوصیات اپتیکی تغییر می‌کند که این تغییرات از
نظر شدت گسیل و طیف رنگی قابل بررسی هستند و در این پژوهش اثبات شده‌است که
می‌توانند مبنای تهیه حسگرهای بیولوژیک باشند. با توجه به سادگی و ارزانی
روش هم‌رسوبی در تهیه نانوذرات نیمه‌هادی، حساسیت بالای نانوذرات در اندازه‌گیری
مقدار ماده بیولوژیک، ایمنی کار در مقایسه با کاربرد مواد رادیواکتیو و
امکان شناسایی انتخابی مواد بیولوژیک، کاربرد نانوذرات نیمه‌هادی از جمله
سولفید روی در تشخیص‌های بیولوژیک رو به گسترش است.
تهیه نانوذرات سولفید روی آلایش‌یافته با Cu از طریق رسوب‌گیری از محلول
هموژن نیترات روی، سدیم تری پلی فسفات و فسفات مس آغاز شده‌است، سپس به مدت
۳۰ دقیقه هم زده شده‌اند. در مرحله بعد با به‌وسیله محلول سود، pH محلول در
۳/۱۰ تنظیم گردیده‌است و پس از آن در دمای اتاق سولفید سدیم قطره قطره طی
مدت ۳۰ دقیقه به محلول اضافه شده‌است تا رسوبی سفید تشکیل گردد. هم زدن
محلول برای اطمینان از کامل شدن واکنش به مدت ۹۰ دقیقه ادامه یافته‌است.

در بررسی پراش اشعه ایکس نمونه‌ها، مشخص گردید که نانوذرات حاصل دارای
ساختار کریستالین بلند روی هستند؛ اما به‌دلیل کوچک شدن اندازه ذرات، پیک‌ها
پهن‌تر گردیده‌اند. در بررسی به‌وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی مشخص گردید
که ذرات کاملاً کروی‌شکل هستند. اندازه نانوذرات در بررسی با میکروسکوپ
الکترونی عبوری در محدوده شش تا ۳۰ نانومتر تخمین زده شد. مقایسه خواص نوری
نمونه‌ها با ماده بالک، بیانگر انتقال گسیل نوری این نانوذرات به طول موج‌های
کمتر، به‌دلیل کوچک شدن اندازه آنهاست، سپس برای بررسی خواص نوری نانوذرات
در تماس با عوامل بیولوژیک، اتصال با گروه‌های فعال سطحی تیوگلایکولیک اسید
برقرار گردید. بررسی خواص نوری کمپلکس حاصل پس از اتصال با ماده
بیولوژیک(بیوتین) مشخص ساخت که با افزودن مقادیر بسیار کم بیوتین، شدت گسیل
نانوذرات کاهش می‌یابد و با ادامه افزودن بیوتین، روند کاهش گسیل ادامه می‌یابد.

نتایج این پژوهش به‌صورت ثبت اختراعی در ایران، یک مقاله ISI و دو مقاله در
کنفرانس های معتبر خارجی ارائه شده ‌است.