نیوزتل: عضو هیئت علمی و پژوهشگر آزمایشگاه کربن دانشکده فیزیک دانشگاه الزهرا(س) در سومین اختراع خود موفق به ساخت سامانه خالص سازی هوا بر اثر فوتوکاتالیستی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم شد.

به گزارش نیوزتل به نقل از دانشگاه الزهرا (س)، این سامانه دارای چهار بخش دمنده، یون ساز کمکی، هسته نانوساختاری و مدار الکترونیکی شامل پنل کنترل، مدار یون ساز و ترانس ها، لامپ فرابنفش می باشد. از خصوصیت ها و مزایای اصلی این سامانه می توان به آنتی باکتریال و آنتی ویروسی محیطی، طول عمر بیش تر هسته اصلی سامانه، خاصیت خودتمیزشوندگی سطوح هسته، خاصیت آبگریزی سطوح هسته، راندمان بالاتر نسبت به موارد مشابه، کاهش دهنده آلاینده های محیطی VOC همچون CO۲، NOx، NH۳، آرماتیک ها و …، کم مصرف و بدون نگهداری ویژه و قابل استفاده در محیط های مسکونی، آزمایشگاه ها، بیمارستان ها و صنعت بدون هیچ گونه عوارض جانبی اشاره نمود.
دکتر شفیع خانی در تشریح جزئیات بیشتر این سامانه اظهار داشت: همان گونه که می دانید ویروس های خانواده کروناویروس ساختمان مشابهی داشته و همگی دارای یک غشای لیپیدی بسیار نازک هستند. در زیر این غشا دارای تعداد بیشماری پروتون آزاد (H+) ناشی ازترکیبات بیوشیمی درون سلولی هستند.
وی اضافه کرد: حال اگر بتوان به روشی این پروتون ها را از غشای ویروس خارج کرد سبب به هم خوردن توازن آن شده و غشا شکاف برداشته و RNA منفجر می شود. اندازه پروتون ها در حدود یک فرمی (۱۰-۶ نانومتر) است که می توان با کم ترین نیروی کولمبی آن را جذب و از غشا خارج کرد. برهمین اساس حال باید به روش و مکانیزمی بار الکتریکی منفی در مجاورت این ویروس ها ایجاد کرد. بعد از جذب رادیکال با بار الکتریکی منفی توسط غشا، بر اثر نیروی کولمبی، به آسانی بار مثبت و یا همان پروتون زیر غشای لیپیدی جذب می شود.
دکتر شفیع خانی افزود: برای این منظور بر مبنای مطالعات چندین ساله صورت گرفته نتایج پژوهش توسط اینجانب در مقاله چاپ شده در Scientific Reports Nature، ۲۰۱۹، Vol. ۹، ۱۶۶۴۸ می توان از اثر فوتوکاتالیستی دی اکسید تیتانیوم بعنوان یک نیمه هادی با گاف انرژی حدود ۳.۲ eV که به روش ویژه ای با ساختار کریستالی anatas بر روی مش های آلومینیومی در یک فرایند چند مرحله ای ساخته می شوند، استفاده نمود.
وی اضافه کرد: بعد از سنتز این ساختار، بر اثر تابش فوتون های فرابنفش به این لایه ها یک الکترون و یک حفره به ترتیب در باند هدایت و باند والانس ایجاد می شود. از آنجائیکه در محیط اطراف همواره مولکول آب وجود دارد الکترون ها در محیط واکنش احیا و حفره ها واکنش اکسایش انجام می دهند. در نتیجه در این زنجیره واکنشی، رادیکال های هیدرواکسیل و سوپراکسیل تولید شده نقش بار منفی را بازی نموده و در مدت زمان کم تر از پیکوثانیه سبب نابودی ویروس می شوند و آخر فرایند مولکول آب اولیه مورد استفاده قرارگرفته در نهایت به آب و یا هیدروژن و اکسیژن تبدیل می شود.
عضو هیئت علمی دانشگاه الزهرا(س) در ادامه با اشاره به اینکه یک پرسش مهم آن است که چرا ماده فوتوکاتالیست نسبت به موادی مانند: کلر، واکنش پذیری بیشتری دارد؟ اظهارداشت: در پاسخ این پرسش باید اظهار داشت که مواد فوتوکاتالیست قدرتمندترین ابزار در فرایند اکسایش هستند، که این توانمندی در تولید رادیکال های OH- (هیدرواکسیل) نهفته است. آنها می توانند چند میلیون بار آهنگ واکنش را بیش تر تسریع کنند. این واکنش بر اساس تبدیل حالت شیمیایی عناصر از حالت پایه به ترازهای بالاتر است.
وی افزود: در حالتی که مولکول و یا اتم در حالت برانگیخته توان ترکیب شیمیایی بیشتری دارند. بدین ترتیب قدرت واکنش با ملکول ها طی چند مرحله در ترازهای بالاتر به محصولات اکسیدی مانند: تبدیل می شوند. رادیکال های یکی از عوامل قدرتمند در فرایند اکسایش بشمار می رود و نسبت به کلر Cl، فلور F و ید I پتانسیل خیلی بیش تری دارند که در جدول نسبت به کلر مقایسه شده است. وی بیان نمود: تابحال آزمایش های بسیاری با برخی از میکروارگانیزم هایی هم چون E-coli، مواد آلی هم چون Methyl Orange، و ترکیبات آلی مانند بنزن، دی اکسید کربن، اتانول نتایج بسیار بالاتر از حد انتظار را به دنبال داشته است.
گفتنی است؛ دکتر عزیز الله شفیع خانی از دانش آموختگان نسل اول فیزیک ایران، دانش آموخته دانشگاه صنعتی شریف و از پژوهشگران سرآمد فیزیک در ایران هستند. طراحی و ساخت این سامانه هم سومین اختراع این استاد دانشگاه الزهرا (س) است که با تائید علمی ستاد نانو، ثبت اختراع گردیده است. پیشتر هم این وی موفق به طراحی و س اخت دستگاه خالص ساز هوا بر اساس نانو ذرات و طراحی و ساخت دستگاه منحصر بفرد لیزر دی اکسید کربن در آزمایشگاه های این دانشگاه شده است.

منبع: نیوزتل