پژوهشگران مهندسی مواد دانشگاه صنعتی شریف مکانیزم رشد الکتروشیمیایی نانوسیم و نانولوله‌های طلا را با استفاده از تطبیق پاسخ جریان ثبت شده در ضمن احیای اجزای یونی طلا مورد بررسی قرار دادند.
بررسی مکانیزم رشد نانوسیم و نانولوله‌های طلا با مدل‌های ریاضی
پژوهشگران مهندسی مواد دانشگاه صنعتی شریف مکانیزم رشد الکتروشیمیایی نانوسیم و نانولوله‌های طلا را با استفاده از تطبیق پاسخ جریان ثبت شده در ضمن احیای اجزای یونی طلا (در حین رشد الکتروشیمیایی نانوسیم/لوله) بر پاسخ متناظر با آرایه‌های ابر-ریز الکترودهای سیلندری شکل مورد بررسی قرار دادند.
در روش‌های سنتز، شبیه‌سازی و کنترل مشخصه‌های مورفولوژیکی و ابعادی نانومواد (<100 نانومتر) امری قابل توجه در علم و مهندسی نانومواد است. خواص و پاسخ نانوساختار در برابر محرک بیرونی به شدت تحت تأثیر مشخصه‌های مورفولوژیکی و هندسی آن است. از این روی یافتن مدلی ریاضی برای شکل‌گیری نانوساختار‌ها در طی یک فرایند سنتز الکتروشیمیایی با هدف کنترل مورفولوژی آن همواره به‌وسیله‌ی بسیاری از محققان مورد توجه قرار گرفته است. در فرایند‌های سنتز الکتروشیمیایی نانوساختاری مشخص, نفوذ کمپلکس‌های فلزی از بالک محلول به سمت مواضع احیای یون، به عنوان عاملی کنترل‌کننده در رشد و شکل‌گیری مطرح است.
در این کار، رشد الکتروشیمیایی نانوسیم/لوله‌های طلا مدل شده است. در این تحقیقات مکانیزم رشد الکتروشیمیایی نانوسیم و نانولوله‌های طلا با مدل‌های ریاضی مربوط به آرایه‌هایی از ابر-ریز الکترودهای سیلندری شکل
(Cylindrical UltraMicroElectrode Array)، با استفاده از تطبیق پاسخ جریان ثبت شده در ضمن احیای اجزای یونی طلا (در حین رشد الکتروشیمیایی نانوسیم/لوله) بر پاسخ متناظر با آرایه‌های ابر-ریز الکترودهای سیلندری شکل مورد بررسی قرار گرفت و مدلی تجربی با خطای حدود ۸۵/۲% برای نفوذ کمپلکس‌های یون طلا در محلول، حین رشد نانوسیم‌های طلا به دست آمد.
محی‌الدین باقری حریری، دانشجوی مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی مواد دانشگاه صنعتی شریف، در مورد اهمیت این تحقیقات گفت: «تاکنون در سراسر دنیا، نانوسیم/لوله‌های طلا در مقیاس آزمایشگاهی سنتز و مورد بهره‌برداری قرار گرفته‌اند. هر چند برخی کمپانی‌های آمریکایی در ساخت ابر-ریزتراشه‌های الکترونیکی و نانوتراشه‌ها (NanoChips) از این نانومواد استفاده کرده‌اند (به علت خواص هدایتی الکتریکی فوق‌العاده). همچنین تاکنون یک یا دو کمپانی معروف، استفاده از این نانوسیم‌ها را برای ساخت صفحه نمایشگر‌های قابل انعطاف با قابلیت عبور نور مورد آزمایش قرار داده است. به علاوه, نانوسیم/نانولوله های طلا عملکرد بسیار خوبی به لحاظ حد تشخیص و حساسیت بسیار بالا برای ردیابی و‌شناسایی یون‌های سنگین مثل جیوه، کروم شش ظرفیتی، کادمیم و سایر آلاینده‌ها مثل نیترات‌ها در آب داشته و می‌توانند در ساخت صفحات حسگر یون‌های سنگین و مضر در آب آشامیدنی در صنایع تصفیه آب مورد آزمایش قرار گیرند.»
این کار تحقیقاتی در چند مرحله صورت گرفته است که باقری حریری در مورد این مراحل نیز توضیح داد: «ابتدا سنتز نانوسیم/لوله‌های طلا با استفاده از روش رسوبدهی الکتروشیمیایی صورت گرفت و داده‌های ثبت شده در ضمن شکل‌گیری نانوساختار‌ها مورد بررسی قرار گرفت و احیای الکتروشیمیایی نانوسیم‌های طلا با استفاده از پاسخ جریان آرایه هایی از ابر-ریز الکترودهای سیلندری شکل مورد تحلیل قرار گرفت. سپس مدلی تجربی با خطای حدود ۸۵/۲% برای نفوذ کمپلکس‌های یون طلا در محلول، حین رشد نانوسیم‌های طلا برای اولین بار به دست آمد و نهایتا عملکرد و پاسخ سنجی نانوساختار‌های حاصل انجام گشت.»
نتایج این کار تحقیقاتی که به دست محی‌الدین باقری حریری، دکتر ابوالقاسم دولتی (دانشیار دانشکده مهندسی مواد دانشگاه صنعتی شریف) و روزبه سیاوش موخر (دانشجوی مقطع دکتری رشته مهندسی مواد دانشگاه صنعتی شریف) صورت گرفته است، درمجله Journal of the electrochemical society (جلد ۱۶۰، شماره ۶، ۲۰۱۳، صفحات ۲۷۹ الی ۲۸۸) منتشر شده است.
