منصة الرسائل والاطاريح: تحضير ودراسة الخواص التركيبية والبصرية للمركب النانوي كادميوم\تيليريوم\الكرافين المحضر بالليزر النبضي

الخلاصة

في هذه الدراسة، تم تحضير كل من اوكسيد التليريوم، اوكسيد الكادميوم، كرافين نانوشيت، اوكسيد التليريوم/اوكسيد الكادميوم/كرافين نانوشيت (خليط 1) واوكسيد التليريوم/اوكسيد الكادميوم/كرافين نانوشيت (خليط 2) بواسطة التشظية بليزر الندميوم –ياك النبضي مقفل النمط والذي يعمل عند الطول الموجي 1064 نانومتر، والطاقة لكل نبضة 80 ملي جول ،والتردد (معدل تكرار النبضة ) 6 هيرتز ، وامد النبضة 10 نانوثانية وعدد النبضات 500 نبضة . تم دراسة الخواص التركيبية والبصرية لكل المواد المحضرة باستخدام حيود الاشعة السينية، المجهر الالكتروني الماسح، تحويلات فورير للأشعة تحت الحمراء ومطياف الاشعة المرئية وفوق البنفسجية . أظهرت نتائج حيود الاشعة السينية ان كل العينات المحضرة لها تركيب بلوري .ويلاحظ ان حجم الجسيمات النانوية لأوكسيد التليريوم تناقصت بشكل طفيف في الخليط 1 ،بينما الحجم للجسيمات النانوية لأوكسيد الكادميوم ازدادت من 29.1 الى 71.8 نانومتر. بالنسبة للخليط 2 ،لوحظ ان الحجم الجسيمات النانوية لأوكسيد التليريوم تناقص من 73.4 الى 29.7 نانومتر ،بينما حجم الجسيمات النانوية لأوكسيد الكادميوم ازداد بشكل طفيف. وان حجم الجسيمات النانوية لأوكسيد التليريوم واوكسيد الكادميوم في الخليط 1 والخليط 2 كانا متساويين. بصورة عامة ،نلاحظ وجود ازاحة بسيطة في القمم قبل وبعد الخلط، لكن يوجد نمو بلوري واضح لبعض قمم اوكسيد الكادميوم النانوي ،هذا بسبب عملية الترابط بين عنصر التليريوم وعنصر الكادميوم في المركب النانوي خليط 1 و خليط 2 كانت عملية بينية وليست عملية إحلاليه . من نتائج طوبغرافية السطح للكرافين ، يلاحظ ان الكرافين قد تم تحضيره على شكل صفائح نانوية من الكرافايت. جسيمات اوكسيد التليريوم النانوية تمتلك شكل كروي وبأحجام مختلفة ، ويلاحظ وجود بعض التكتلات في مناطق مختلفة. معدل الحجم لجسيمات اوكسيد التليريوم النانوية كان 65 نانومتر. بعض من جسيمات اوكسيد الكادميوم النانوية تمتلك اشكال غير منتظمة و البعض الاخر كروي الشكل. معدل الحجم لجسيمات اوكسيد الكادميوم النانوية كان 98.4 نلنومتر. اظهرت نتائج طوبغرافية السطح للخليط 1 تكون جسيمات باحجام مختلفة ،البعض منها كروي، بسبب تكون جسيمات اوكسيد التليريوم واوكسيد الكادميوم النانوية على ارضية شيتات الكرافين النانوية ، والتي تودي الى تكون المركب النانوي اوكسيد التليريوم /اوكسيد الكادميوم /شيتات الكرافين النانوية (خليط 1) وبمعدل حجم 98.9 نانومتر. كذلك اظهرت نتائج طوبغرافية السطح للخليط 2 تكون جسيمات مكعبة وبأحجام مختلفة نتيجة تكون جسيمات اوكسيد الكادميوم واوكسيد التليريوم النانوية على ارضية شيتات الكرافين النانوية ،والتي تودي الى تكون المركب النانوي اوكسيد التليريوم/اوكسيد الكادميوم/شيتات الكرافين النانوية (خليط 2 ) وبمعدل حجم حبيبي 63.5 نانومتر . اظهرت تحويلات فورير للأشعة تحت الحمراء قمة عند 1632.6 سم -1 والتي تشير الى اصرة تذبذب المط للاصرة C=C (تذبذب اواصر الكابون غير الموكسدة ). لوحظت قمم تذبذب المط للآصرة C=O (الكوكسي ) عند 1044.4سم -1. نطاق الامتصاص عند 561.5 سم-1 تعود الى تذبذب اصرة المط للتليريوم-اوكسجين . تذبذب اصرة المط للكادميوم –اوكسجين تقابل قمة امتصاص عند 564.2 سم -1. وجود قمة الامتصاص هذه تشير الى نجاح تحضير جسيمات الكادميوم النانوية. نطاقا الامتصاص للمركب النانوي أوكسيد التليريوم /اوكسيدالكادميوم/شيتات الكرافين النانوية ( خليط 1) و المركب النانوي اوكسيدالتليريوم /اوكسيدالكادميوم/شيتات الكرافين النانوية(خليط 2)على التوالي عند 580.5 سم -1 و 588.2 سم -1 ،هي بسبب ترابط جسيمات الكادميوم مع جسيمات التليريوم على صفائح الكرافين اظهرت قياسات مطيافية الاشعة المرئية وفوق البنفسجية ان وجود قمة امتصاص عند الطول الموجي 265 نانومتر تعود الى الانتقال الإلكتروني π→π^* . هذا الانتقال يشير الى وجود اصرة كاربون-كاربون في العالق النانوي. قمة الامتصاص عند 292 نانومتر ترتبط بتكوين جسيمات التليريوم النانوية .قمة الامتصاص هذه تنتج من الانتقال من حزمة التكافؤ (تآصر –بي الثلاثي ) الى حزمة التوصيل (اللاتآصر-بي الثلاثي ) خلال عملية تأكسد التليريوم الى اوكسيد التليريوم في الماء .ويلاحظ حدوث ازاحة زرقاء بالمقارنة مع مادة التليريوم الاساس (فجوة الطاقة 0.35 الكترون فولت) بسب حدوث ظاهرة الحصر الكمي الناتجة من تأثير الليزر النبضي. من الممكن ان تعرض جسيمات اوكسيد الكادميوم النانوية امتصاص في المدى 250-500 نانومتر .ان البداية الامتصاص عند 285 نانومتر تشير الى تكون جسيمات اوكسيد الكادميوم النانوية .مطياف الاشعة المرئية وفوق البنفسجية بين ان جسيمات اوكسيد الكادميوم النانوية تمتلك ازاحة زرقاء بالمقارنة مع عنصر الكادميوم الاساس بسبب حدوث ظاهرة الحصر الكمي الناتجة من تأثير الليزر النبضي .توجد قمم امتصاص حديدة عند 274.5 نانومتر و 277.3 نانومتر لكل من الخليط 1 والخليط 2 على التوالي . قمم الامتصاص الجديدة تمتلك ازاحة حمراء بالمقارنة مع صفائح الكرافين النانوية و جسيمات اوكسيد الكادميوم النانوية وتمتلك ازاحة زرقاء بالمقارنة مع جسيمات اوكسيد التليريوم النانوية بسبب ظاهرة الحصر الكمي الناتجة من الليزر النبضي. هذه القمم الجديدة تشير الى تكون المركب النانوي اوكسيد التليريوم/اوكسيد الكادميوم /صفائح الكرافين النانوية ( خليط 1 ) و اوكسيد التليريوم/اوكسيد الكادميوم /صفائح الكرافين النانوية (خليط 2 )على التوالي .وجد ان فجوات الطاقة لكل العينات المحضرة تزداد بسبب صغر حجم الجسيمات النانوية بالمقارنة مع المواد الاساسية بسبب حصول ظاهرة الحصر الكمي. فيما يتعلق بالتطبيق البيئي (ازالة صبغة المثيل الزرقاء)، يلاحظ انه عندما يكون الزمن اطول نحصل على شدة امتصاصية اعلى .هذه النتيجة تشير الى انه من غير الممكن استخدام جسيمات اوكسيد التليريوم ،جسيمات اوكسيد الكادميوم، والخليط 1 والخليط 2 في ازالة صبغة المثيل بلو ،لكن من الممكن استخدامها في تصنيع الخلية الشمسية لأنها تعزز الامتصاصية في المدى المرئي بينما صفائح الكرافين النانوية المحضرة باستخدام الليزر النبضي تمتلك كفاءة عالية في امتزاز صبغة المثيل الزرقاء بالمقارنة مع بقية المواد النانوية المحضرة .قيمة كفاءة الامتزاز تصل الى 65.3 % و 68.7 % عند الزمن 5 دقيقة و 15 دقيقة على التوالي . اظهر اختبار السمية الخلوية باستخدام خطوط خلايا طبيعية وأخرى سرطانية ان التليريوم النانوي لديه تأثيرات سمية شديدة ضد الخلايا الطبيعية والسرطانية مقارنة بمجموعة السيطرة. بينما اظهر الكادميوم سمية اقل ضد كلا النوعين. لم تظهر الأنواع الأخرى من المركبات النانوية أي تأثيرات سمية لكلا النوعين من الخلايا عند نفس التراكيز المستخدمة مما يشير الى ان بعض المواد المحضرة ذات سمية خلوية للخلايا البشرية. اظهرت اختبارات الفعالية المضادة للبكتيريا باستخدام تقنية الانتشار من الحفر وجود فعالية انتقائية ضد البكتيريا للجسيمات النانوية. اظهر كل من صفائح الكرافين النانوية والخليط 1 تأثيرا على S. aureus, .بينما جسيمات التليريوم والخليط 1 اظهرت تأثيرا على بكتريا E.coli. اظهرت بكتيريا P.aerugenosaو E.faecalis مقاومة لكل انواع الجسيمات النانوية المختبرة. هذا يشير الى ان تأثير الجسيمات النانوية يمكن ان يستخدم في معالجة بعض الامراض البكتيرية .