الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 38000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۳۵
کد مقاله
IND35
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
طراحی و کاربرد ژل های هوشمند پلیمری بر مبنای تشخیص یون پلیمرهای واکنش پذیر و کاربردی
نام انگلیسی
Design and function of smart polymer gels based on ion recognition
تعداد صفحه به فارسی
۲۷
تعداد صفحه به انگلیسی
۷
کلمات کلیدی به فارسی
ژل های پلیمری واکنش پذیر در برابر محرک, تشخیص مولکولی, تشخیص یون, مواد هوشمند
کلمات کلیدی به انگلیسی
Stimuli-responsive polymer gels, Molecular recognition, Ion recognition, Smart materials
مرجع به فارسی
کالج علوم شیمی و مهندسی، دانشگاه هوکایدو، ژاپن
الزویر
مرجع به انگلیسی
Reactive & Functional Polymers; Graduate School of Chemical Sciences and Engineering, Hokkaido University, Sapporo , Japan; Department of Chemistry, Graduate School of Science, Hokkaido University, Kita 10, Nishi 8, Kita, Japan; Elsevier
کشور
ژاپن
طراحی و کاربرد ژل های هوشمند پلیمری بر مبنای تشخیص یون پلیمرهای واکنش پذیر و کاربردی
چکیده
ژل های پلیمری واکنش پذیر در برابر محرک بطور معنی داری از قابلیت تغییر حجم خود در برابر محرک های مختلف فیزیکی و شیمیایی خارجی برخوردار می باشند. ژل های هوشمند پلیمری، برای مواد شیمیایی خاص، بطور گسترده ای مورد بررسی قرار گرفته اند و این بررسی در ارتباط با ویژگی های کاربردی آنها در زمینه تشخیص مولکولی یا شیمی فرامولکولی در علوم مواد با توجه به ویژگی های مواد هوشمند می باشد. این مقاله پیشرفت های اخیر در زمینه طراحی مولکولی ژل های پلیمری واکنش پذیر در برابر محرک را مورد بررسی قرار می دهد و در این زمینه اقدام به تشخیص ویژگی های مولکولی، مخصوصا از طریق تشخیص گونه های یونی خواهد نمود.
کلمات کلیدی:ژل های پلیمری واکنش پذیر در برابر محرک، تشخیص مولکولی، تشخیص یون، مواد هوشمند
ژل های هوشمند پلیمری تشخیص یون پلیمر واکنش پذیر
۱- مقدمه
ژل های پلیمری واکنش پذیر در برابر محرک می توانند حجم خود را در واکنش به محرک های مختلف فیزیکی و شیمیایی خارجی نظیر pH [1-3]، دما [۴-۶]، ترکیب حلال [۴، ۵، ۷، ۸]، میدان های الکتریکی و مغناطیسی [۹-۱۱]، نور UV/vis [12-14]، و مواد شیمیایی [۱۵-۱۹] بطور قابل توجهی تغییر دهند. بواسطه کاربردهای مختلف نظیر مواد حافظه شکلی [۲۰-۲۲]، محرک ها [۲۳، ۲۴]، عضلات مصنوعی [۲۵] و ابزاره های میکروسیالی [۲۶-۲۸] توجه زیادی معطوف به این مواد شده است. در بین آنها، ژل های پلیمری هوشمند بطور گسترده ای بعنوان مواد مورد کاربرد در تشخیص مولکولی یا شیمی فرا مولکولی در علوم مواد، با توجه به ویژگی های مواد هوشمند، مورد بررسی قرار گرفته اند. در این مقاله مختصر، ما بر روی طراحی مولکولی اخیر ژل های پلیمر واکنش پذیر در برابر یون، بر مبنای گیرنده های یونی و شبکه های پلیمری و تغییر در خواص انبساطی حاصله بوسیله یون ها بعنوان محرک، تمرکز داشته ایم.
مهمترین ویژگی ژل های پلیمری بعنوان مواد کاربردی انبساط می باشد. این منبسط شدگی به معنای افزایش شدید در شبکه سه بعدی خود برحسب حجم یا طول، بواسطه جذب مولکول های حلال، است. خواص انبساطی ژل های پلیمری بطور کلی بوسیله نسبت های آن قبل و بعد از غوطه وری در آنها مورد بررسی قرار گرفته و این مورد عمدتا می بایست تحت حاکمیت برهمکنش زنجیرای پلیمری در رسانه و ویژگی ارتجاعی لاستیک بواسطه پیوند متقاطع / عرضی زنجیرای پلیمری باشد. سازگاری مناسب زنجیرای پلیمری با رسانه سبب گسترش یا انبساط شبکه می گردد در حالی که یک سازگاری ضعیف موجب فروپاشی / رمبش آن خواهد شد. ژل های پلیمری با قابلیت پیوند عرضی متراکم محکم و انبساط آنها اندک تلقی شده، در حالی که ژل های پراکنده دارای پیوند عرضی بصورت نرم با انبساط بالا می باشند. علاوه بر این دو عامل، در مورد ژل های پلیمری واکنش پذیر یونی که شامل یک زنجیر پلیمری سازگار با رسانه و با مناطق تشخیص یونی می باشند، فشار اسمزی و دفع الکترواستاتیکی ایجاد شده بوسیله کمپلکسیشن یا مرکب شدگی بطور معنی داری سبب گسترش شبکه آنها شده و ارتباط یون های زنجیرای پلیمر بعنوان یک پیوند متقاطع فیزیکی سبب فروپاشی آنها، همانگونه که در شکل ۱ نشان داده شده است، خواهد شد. در بین این تاثیرات برای ژل های پلیمر، تشخیص یون را می توان بعنوان یک مبحث بروز تغییرات در حجم مدنظر قرار داد، که خود معرف آن خواهد بود که طراحی فرامولکولی در ارتباط با طراحی مواد می باشد.
ژل های هوشمند پلیمری تشخیص یون پلیمر واکنش پذیر
۲- ژل های پلیمری واکنش پذیر یونی
۲-۱٫ کاتیون های فلزی بعنوان محرک
کاتیون ها یا یون های مثبت فلزی، ترکیبات درشت حلقه ای، نظیر اترهای تاجی و کالکسی آرن ها، توجه زیادی را بعنوان گیرنده های مولکولی بخود جلب نموده اند و پلیمرهای حاوی ترکیبات درشت حلقه ای بطور گسترده ای مهیا گردیده و در کاربردهای مواد بعنوان یک ابزار استخراج یون های فلزی خاص استفاده شده اند. این نوع از ویژگی مرکب سازی پلیمرها با یون های فلزی منجر به طراحی ژل های پلیمری واکنش پذیر گردیده است که بواسطه یون های فلزی قابلیت ایجاد تغییرات حجمی بزرگی را دارا می باشند. بعنوان مثال، یک غشای پلیمری واکنش پذیر در برابر محرک، بر مبنای ویژگی های مرکب شدگی گروه های اتر تاجی با یون های فلزی خاص و حساسیت حرارتی بر مبنای گذار فاز پلی (N-isopropylacrylamide) (PNIPAM)، بوسیله Yamaguchi و همکاران برای ایجاد غشاهای مهارکنندگی یونی گزارش شده اند [۲۹]. اخیرا، Chu و همکاران ریزکره های هوشمند واکنش پذیر در برابر محرکی را ارائه نموده اند که بصورت همزمان یک ویژگی تشخیص یونی را بوسیله پاسخ مشابه PNIPAM ارائه می نماید [۳۰، ۳۱]. در محلول های K+، LCST ریز کره به یک دمای بالاتر تغییر یافته و ثبات کلوئیدی نیز بواسطه تشکیل کمپلکس های اتر K+ تاجی افزایش یافته است. این ریز کره ها بصورت هم دما شاهد یک تغییر دمای خاص با اضافه نمودن یون های پتاسیم می باشند. آنها همچنین هیدروژل های هوشمند با قابلیت تشخیص – K+ برای حالت خود تعدیلی کنترل شده را ارائه نموده که در بردارنده یک مود پالس – انتشا هم دمای القایی – K+، در یک دمای خاص، بواسطه رفتار چروکیدگی القا شده – K+ هم دمای این هیدروژل، از طریق تشخیص میزان افزایش در غلظت K+ در محیط، می باشد. تشکیل انتخابی یک کمپلکس مهمان – میزبان با ثبات ۲:۱ بین اتر تاجی ۱۵-تاج-۵ و یون پتاسیم سبب می شود تا شبکه پلیمری هیدرول دچار چروکیدگی گردد.
پیوستگی این ژل های پلیمری واکنش پذیر – یون – فلزی با کریستال های فوتونی توجه ویژه ای را اخیرا به خود جلب نموده است. Asher و Holtz مهیاسازی یک آرایه کلوئیدی بلوری نیم کره های پلیمری در داخل یک هیدروژل که سبب تغییر رنگ در واکنش به یون های فلزی از طریق تغییر خواص انکساری می شود را گزارش نمودند [۳۴]. این مورد از کره های پلی استایرن پلیمریزه شده در داخل یک هیدروژل که حاوی اترهای تاجی بعنوان گروه های تشخیص مولکولی می باشند مهیا گردیده است، همانگونه که در شکل ۳ نشان داده شده است.
در حضور یون های فلزی، نظیر Pb2+، Ba2+ و K+، ژل منبسط عمدتا خود حاصل آمده از یک افزایش در فشار اسمزی در داخل ژل بواسطه پتانسیل Donnen می باشد که خود حاصل آمده از یون های مخالف سیار در برابر کاتیون های پیوند تاج – اتری می باشد. حجم هیدروژل در حالت حداکثری در رخ می دهد که در آن اترهای تاجی اشباع خواهند شد. در غلظت های بیشتر Pb2+، این ژل بواسطه کاهش در فشار اسمزی Donnan دچار چروکیدگی می شوند. انکسار این ماده که بصورت معکوس با طول موج اصلی خود می باشد، پراش ماده، به هنگام تبادل Pb2+، با توجه به غوطه وری چند دقیقه در آب یون زدوده، طول موج اصلی خود را بدست آورده، و ماکسیمای پیک پراش این ماده قابلیت تولید مجدد در محدود ۱-۲nm در پی ۲۰۰ مورد متوالی شستشو غوطه وری مجدد در محلول های Pb2+ را خواهد داشت.
۲-۲٫ آنیون بعنوان محرک
آنیون ها در هر جای دنیای طبیعی وجود دارند و نقش بسیار مهمی در سیستم های بیولوژیکی برای حفظ زندگی بازی نموده و علاوه بر آن دارای تاثیرات مضری نیز بر روی محیط زیست در قالب آلاینده های آنیونی هستند. تلاش های بسیاری در شیمی گیرنده آنیونی هم اکنون در جهت پیاده سازی مواد کاربردی اعمال شده است، با این وجود، کاربرد ویژگی های پیوند دهنده آنیون بعنوان اصول الزامی ساختار مرتبط برای مواد واکنش پذیر در برابر محرک همچنان یک چالش قابل توجه باقی مانده است.
اخیرا، کاربرد کریستال های فوتونیک برای مواد حسگری – آنیونی توجهات زیادی را به خود جلب نموده است. Yang و همکاران یک روش آسان برای تشخیص قابل مشهود SCN از طریق یک تغییر رنگ بر مبنای هیدروژل های فوتونیک هیبرید آلی – غیر آلی را نشان دادند [۴۲]. آنها فیلم های هیبرید آلی – غیر آلی را از طریق تغییر فیلم های نازک پلی (دی متیل لامینو اتیل متاکریلات – کو – اتیلین گلیکول دی متاکریلات) و سل تیتانیا بوسیله پوشش دهی چرخشی همانگونه که در شکل ۱۴ نشان داده شده است را فراهم آوردند. این مواد دارای یک رنگ خاص خواهد شد آنهم به هنگامی که باند توقف فوتونی به یک منطقه مشهود تنزل یافته و بنابر این موقعیت باند توقف فوتونی را می توان از طریق تغییر دوره و یا شاخص انکساری تغییر داد. برهمکنش هیدروژل – SCN فوتونی به یک تغییر مهم در باند توقف فوتونی تعبیر می شود که منطبق با یک تغییر رنگ قابل درک و مشهود می باشد. به هنگامی که غلظت SCN تغییر نمود، باند توقف فوتونی با توجه به تغییر رنگ از قرمز به آبی واکنش نشان می دهد. یک تغییر مطلق در حول و حوش ۷۰ nm برای غلظت های – SCN که به اندکی۱۰-۶M می باشد مشاهده شده است که خود موکد آن است که فیلم هیدروژل فوتونی را می توان بعنوان یک مولفه حساس و مناسب و همچنین میله بررسی نوری دستی با حمل آسان بکار گرفت. گسترش هیدروژل فوتونیک در محلول های نمکی بوسیله فشار اسمزی مشخص می گردد. آنها یک روش آسان جهت تشخیص SCN بوسیله چشم غیر مسلح از طریق تغییر رنگ بر مبنای هیدروژل های هیبرید آلی – غیر آلی را نشان دادند.
ژل های هوشمند پلیمری تشخیص یون پلیمر واکنش پذیر
۳- نتیجه گیری
در این بررسی، ما پیشرفت های اخیر در طراحی مولکولی ژل های پلیمری تشخیص یون را معرفی نمودیم که مشخص کننده تغییرات اساسی در واکنش به یون ها یا آنیون های فلزی می باشد. آنها از طریق مرکب سازی در آب یا محلول های آلی قابلیت منبسط شدگی یا فروپاشی/ انقباض را خواهند داشت. رفتار انبساط در فرآیندهای تشخیص مولکولی مناطق گیرنده مدنظر می باشد. این مورد دیدگاه جدیدی را در کاربرد تشخیص مولکولی در علم مواد در اختیار ما قرار می دهد، چرا که تشخیص های مطمئن مولکولی در رشته شیمی فرا مولکولی به خوبی مستندسازی شده و دارای کاربرد می باشد. در حالی که تعداد قابل توجهی از ژل های واکنش پذیر در برابر محرک با استفاده از تشخیص مولکولی بین گیرنده یونی و گونه های آنیونی در این مبحث نشان داده شده اند، تاثیرات مرکب سازی بر روی تجزیه یونی به خوبی درک نگردیده و درک این ارتباط بعنوان یک چالش باقی مانده است. ویژگی دفرمه شدگی، انبساط یا فروپاشی / انقباض ژل های پلیمر ناشی از قابلیت تولید نیرو بوسیله یون های بشمار آمده و آنها همچنین می بایست قابلیت فراهم آوردن نوعی از سیستم شیمیایی مکانیکی و تبدیلی برای انتقال پتانسیل شیمیایی به ویژگی های مکانیکی را داشته باشند.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
