نانوبیوتکنولوژینانوبیوتکنولوژی

آنالیز نانوذرات توسط میکروسکوپ الکترونی SEM

تفسیر و آنالیز نتایج SEM

در بررسی بسیاری از مواد متفاوت مثل فلزات، آلیاژها، مواد مغناطیسی، ابررساناها، نیمه رساناها، سرامیک ها، کامپوزیت ها، دو فلزی ها، پودرها، بلورهای یونی، پلیمرها، عایق ها، لاستیک ها و پلاستیک ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM (Scanning electron microscopy) بهره برده می شود و میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM کاربردهای بسیار زیادی نیز در فناوری نانو دارد که از این جمله می توان به اندازه گیری محدوده اندازه نانوذرات و بررسی مورفولوژی آن ها، بررسی ساختار نانوکامپوزیت ها، ساختار نانولوله ها، تغییرات نانوساختارها در عملیات مختلف، نانوالیاف، پوشش های نانوساختار، نانوساختارهای دارویی و نمونه های بیولوژیک در مقیاس نانو را نام برد.

کاربرد میکروسکوپ الکترونی SEM در آنالیز نانوذرات

کارایی میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM در آنالیز و تفسیر ساختارهای مواد متفاوت از جمله بافت، داربست های سلولی، ساختارهای میکروبی، نانوذرات فلزی (نانوذرات آهنی، نانوذرات روی، نانوذرات نقره و ناوذرات طلا)، نانوپوشش هایی همچون نانولیپوزوم، نانوکیتوزان و سایر پلیمرهای دیگر و همچنین نانوالیاف و نانوفیبرهایی که توسط تکنیک الکتروریسی ساختار گرفته اند، نیز بسیار مورد توجه می باشد و دلیل اصلی استفاده از این تکنیک ناتوانی میکروسکوپ های نوری در مشاهده اجسامی است که سایزی کوچک از ۱۰۰ نانومتر دارند که به طول موج عبوری از آن بر می گردد در حالی که میکروسکوپ های الکترونی با داشتن طول موجی در حد آنگستروم برای مشاهده نانوذرات، نانوساختارها ، نانوپوشش ها و نانو حامل های متفاوت بسیار بهینه می باشد.

میکروگرافی الکترونی روبشی (SEM) از نانو ذرات طلا
میکروگرافی الکترونی روبشی (SEM) از نانو ذرات طلا

مطالب پیشنهادی: نانو ذرات حامل دارو (نانوحامل)نانوذرات فلزی و اکسید فلزیمیکروانکپسولاسیون

میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM در آنالیز نانوذرات

میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM، یکی از تکنیک های آنالیتیکی بسیار پر کاربرد در خانواده میکروسکوپ های الکترونی (SEM, TEM) می باشد. مهمترین کاربرد این روش، بررسی و مطالعه مورفولوژی و سطحی از مواد مختلف مثل بافت، داربست های سلولی، ساختارهای میکروبی، نانوذرات فلزی (نانوذرات آهنی، نانوذرات روی، نانوذرات نقره و ناوذرات طلا)، نانوپوشش هایی همچون نانولیپوزوم، نانوکیتوزان و سایر پلیمرهای دیگر و همچنین نانوالیاف و نان وفیبرهایی که توسط تکنیک الکتروریسی ساختار گرفته اند، می باشد. که باعث مشاهده نمونه با جزییات بیشتر، ریزتر و نانومتری می شود.

مکانیسم عمل میکروسکوپ الکترونی در آنالیز نانوذرات

در میکروسکوپ های الکترونی به جای نور از الکترون ها به عنوان منبع انرژی استفاده می شود. مزیت دیگری که SEM دارد این است که برخلاف نور که طول موج ثابتی دارد، طول موج الکترون ها با تغییر شتاب و سرعت آن ها قابل تغییر است به این مفهوم که اپراتور بر حسب نوع نمونه و ویژگی های آن می تواند با تغییر شتاب الکترون، قدرت تفکیک های متفاوتی را برای دستیابی به جزییات بیشتر ایجاد کند. الکترون ها در تفنگ الکترونی گسیل حرارتی (Thermal emission) تولید می شوند.

در این روش از یک سیم داغ تنگستنی برای تولید الکترون استفاده می شود. زمانی که فلزاتی همچون تنگستن تا دمای برانگیختگی حرارت ببینند از خود الکترون آزاد می کنند. در تفنگ الکترونی مورد استفاده در این میکروسکوپ الکترونی، الکترون های خارج شده از فیلامان (سیم نازک) تنگستنی با استفاده از میدان الکترونی جمع آوری می شود و با میدان الکتریکی دیگری به آن شتاب داده می شود تا سرعت الکترون ها افزایش یابد.

پوشش نانو کیتوزان
پوشش نانو کیتوزان

در اثر برخورد الکترون های آزاد شده به نمونه و انرژی که منتقل می شود، سیگنال هایی به شکل الکترون و امواج الکترومغناطیس از داخل ماده گسیل می شود که مبنای تشکیل تصویر و اطلاعات مختلفی است که در تصاویر ایجاد شده قابل مشاهده می باشد. بر خلاف میکروسکوپ نوری که جنس عدسی ها شیشه ای است و وظیفه آن ها بزرگنمایی می باشد، جنس عدسی ها در میکروسکوپ های الکترونی، سیم پیچ های الکترومغناطیسی است و وظیفه آن نتظیم باریکه الکترونی روی سطح نمونه می باشد. میکروسکوپ های الکترونی غالبا در شرایط خلا کار می کنند و وظیفه تشکیل خلا به عهده پمپ های خلا روتاری و نفوذی هست که به سیستم میکروسکوپ متصل هستند.

از دیگر قابلیت های میکروسکوپ های الکترونی، آنالیز عنصری می باشد. با استفاده از این قابلیت می توان عناصر موجود در نمونه (از جمله بافت، داربست های سلولی، ساختارهای میکروبی، نانوذرات فلزی (نانوذرات آهنی، نانوذرات روی، نانوذرات نقره و ناوذرات طلا)، نانوپوشش هایی همچون نانولیپوزوم، نانوکیتوزان و سایر پلیمر های دیگر و همچنین نانوالیاف و نانوفیبرهایی که توسط تکنیک الکتروریسی ساختار گرفته اند) را شناسایی کرد. اساس شناسایی این عناصر امواج ایکس مشخصه ای است که از داخل ماده گسیل می شود.

مطالب پیشنهادی: سنتز نانوکورکومین بر پایه پلی‌ساکاریدنانوذرات حامل عصاره های گیاهی

تفاوت میکروسکوپ الکترونی SEM و TEM و FESEM در آنالیز نانوذرات

در کل تکنیک SEM نسبت به میکروسکوپ الکترونی TEM از گسیل میدانی و قدرت تفکیک کمتری برخوردار است که دلیل این امر گسترده تر بودن سطحی که الکترون از آن خارج می شود، است. هر چند که درمیکروسکوپ FESEM به دلیل قدرت تفکیک به مراتب بهتر به دلیل منبع تولید الکترون متفاوت این مشکل تا حدی برطرف شده است اما قدرت بزرگ نمایی و قدرت تفکیک یک میکروسکوپ الکترونی به عوامل مختلفی مانند مهارت اپراتور، کیفیت لنز ها، نوع نمونه و نرم افزار دستگاه وابسته است. معمولا آزمون SEM برای نمونه ها و ذراتی که از ابعاد حدود ۴۰ نانومتر بزرگتر هستند مثل بافت، داربست های سلولی، ساختارهای میکروبی، نانوذرات فلزی (نانوذرات آهنی، نانوذرات روی، نانوذرات نقره و ناوذرات طلا)، نانوپوشش هایی همچون نانولیپوزوم، نانوکیتوزان و سایر پلیمرهای دیگر، بسیار مناسب است.

  میکروگرافی الکترونی  (SEM) از نانو ذرات نقره
میکروگرافی الکترونی (SEM) از نانو ذرات نقره

نمونه هایی که برای تصویر برداری در آنالیز SEM استفاده می شوند می بایست رسانای جریان الکتریکی باشند. برای نمونه هایی که رسانا نیستند، معمولا یک لایه از مواد رسانا (معمولا طلا) پوشش داده می شوند. مرحله دیگر در آماده سازی نمونه های SEM، صاف و صیقلی کردن سطح آن به منظور تصویربرداری با کیفیت بهتر می باشد. این کار با استفاده از سمباده های مختلف انجام می شود.

با توجه به تمام نکات شرح داده شده می توان نتیجه گرفت، ناتوانی میکروسکوپ های نوری در مشاهده اجسامی است که سایزی کوچک از ۱۰۰ نانومتر دارند که به طول موج عبوری از آن بر می گردد و توانایی میکروسکوپ های الکترونی که با داشتن طول موجی در حد آنگستروم برای مشاهده نانوذرات، نانوساختارها ، نانو پوشش ها و نانو حامل های متفاوت آن ها را بسیار بهینه می کند، که با کمک آن می توان اندازه نانوذرات و مورفولوژی آن ها، بررسی ساختار نانوکامپوزیت ها، نانوالیاف، پوشش های نانوساختار مثل نانولیپوزوم و نانوکیتوزان، نانو ساختارهای دارویی و نمونه های بیولوژیک در مقیاس نانو را را مشاهده نمود، دلیلی بر استفاده بسیار زیاد و کارآمدی میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM می شود.

مطالب مرتبط: نانوذرات حامل عصاره های گیاهینانو ذرات حامل دارو (نانوحامل)
خدمات مرتبط: خدمات علمی پژوهشی در حوزه علم بیوتکنولوژی – تولید نانو ذرات و نانوساختارها با رویکرد پژوهشی و درمانی

نمایش بیشتر

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

16 − هشت =

همچنین ببینید
بستن
دکمه بازگشت به بالا